柔性电负荷平衡装置对孤岛电网调频过程的影响研究

孤岛电网是一种容量较小、频率和电压稳定度较差的特殊电网。文中针对此类电网运行情况,利用基于晶闸管的柔性电负荷平衡装置,建立一种考虑负荷端与发电机端协同出力的调频模型。采用ETAP仿真平台对苏拉威西某工业园电力系统使用不同调频模型的效果进行了仿真对比分析,结果表明:当系统突甩大负荷时,相对发电机单独调频模型,负荷端与发电机端协同出力的调频模型可使得系统频率波动更小,稳定频率更接近额定频率;当系统将接入大负荷时,提前投入电负荷平衡装置可以避免系统频率断崖式下跌,将频率下跌过程进行拆分,缓解系统内设备的压力。     

对比研究输电网中SVC与链式STATCOM的运行特性

电动机类负荷在电网故障时吸收无功迅速增加,严重影响输电系统的电压稳定,动态无功补偿装置可根据系统需求快速输出可调无功,提高输电系统暂态稳定性.本文对静止无功补偿装置SVC和静止同步补偿装置链式STATCOM的补偿原理和运行特性进行了深入对比分析,同时详细阐述了电动机类负荷的无功电压特性.基于Matlab/Simulink搭建了系统级仿真模型,仿真结果指出链式STATCOM无功电流输出能力不受系统电压限制,无功输出能力优于SVC,且分相控制策略可增强其适应系统不对称故障运行的能力.     

静止无功补偿器对感应电动机负荷电压稳定性的影响

以简单的两节点系统为研究对象,采用考虑机电暂态过程的三阶感应电动机负荷模型,详细分析了静止无功补偿器（SVC）在小扰动和大扰动情况下对系统电压稳定性的影响。仿真结果表明,在小扰动情况下安装SVC可以提高感应电动机负荷的最大负载转矩和电压水平;在大扰动情况下能够减小故障对暂态电压稳定产生的影响,并且能够延长暂态电压稳定的极限切除时间,提高系统的暂态稳定性。     

静止无功补偿器用于抑制厂用电系统电压波动仿真

厂用电系统中一般带有集中电动机负荷，异步电动机启动会引起母线电压严重的波动。系统装设静止无功补偿器(SVC)是有效解决电压质量问题的方法之一。文中采用配有自动电压调节器(AVR)的发电机励磁与系统母线装设SVC的方法，SVC采用闭环控制，研究其对电压稳定和无功补偿的效果。通过对某电厂厂用电系统的仿真计算表明，该方法可提高厂用电电压的水平，并且缩小了异步电动机的启动时间，减少了大型异步电动机启动对系统母线电压的波动和无功功率的冲击。     

限出力条件下风电场调频控制策略

随着风电并网容量的迅速增加,风力发电本身运行特性给电网带来的问题越来越突出。当夜间风速较高,而系统负荷处于低谷时,风电场最大可能发电量会大于系统调度指令值,风电场出力受到限制,将产生大量弃风;同时,由于风力发电不具有像常规机组那样调频控制能力,风电的大规模并网加大了系统的调频压力。因此,提出限出力条件下风电场参与系统调频的控制策略,利用限出力条件下风电场的弃风功率,通过附加风电场调频控制器,对系统频率下降的情况进行调控。仿真结果表明,根据所提出的调控策略,可有效减轻系统调频压力,提高系统频率恢复能力,并且能尽可能多地利用弃风功率,提高风电场风能利用率。     

计及电动汽车辅助调频的负荷频率控制联合优化

当电动汽车利用车网互动(V2G)技术参与电网一次调频时,其下垂控制特性会影响原负荷频率控制的调频性能。基于此,提出了一种计及电动汽车辅助调频的负荷频率控制联合优化方法。建立了含电动汽车的多区域多机组系统的负荷频率控制模型;在此基础上,针对电动汽车电池特性及二次调频出力的有效工作范围,考虑系统内机组的特性等,以时间乘以误差绝对值积分(ITAE)为目标函数,建立了电动汽车辅助调频与传统机组二次调频的联合优化模型,并利用粒子群优化算法进行求解。在MATLAB/Simulink中针对阶跃负荷扰动及长时间随机负荷扰动的情况,对联合优化前、后系统的动态响应进行了对比分析。仿真结果表明:所提联合优化方法能有效地改善负荷频率控制的稳态响应速度、优化系统的调频性能,并且能够保证用户对电动汽车的用电需求。     

火电机组一次调频的仿真研究

主要介绍了火电厂一次调频模型中的数字电液系统(DEH)、协调控制系统。在Matlab/Simulink中建模,采用以锅炉跟随汽轮机方式下的协调控制系统,模拟了网侧负荷突然增加时,火电厂一次调频动作,减缓频率变化的情况。仿真结果表明,汽轮机调门在一次调频的响应时间限制内动作,汽门开度动作后,机械功率随之增加,经过5 s,转速和电磁功率趋于稳定。一次调频结果满足了负荷对频率的需求,验证了仿真模型,并为后续研究作辅垫。     

可控负荷参与电力系统调频的应用研究

介绍了用电设备主动参与电网调频的控制策略,建立了能够根据系统频率的波动情况起停用电设备参与电力系统的一次调频控制器的逻辑结构。并应用单机带负荷模型,仿真分析了大量可控负荷参与系统一次调频后对系统频率控制效果的改善。     

考虑SOC的电池储能系统一次调频策略研究

电池储能系统(Battery Energy Storage System, BESS)以其控制精度高、响应速度快等优势被广泛应用于电网中。为充分发挥BESS参与电网一次调频的优势,提出一种基于荷电状态(State Of Charge,?SOC)与频率偏差的综合控制方法。首先,为了改善电池循环寿命,设计基于荷电状态SOC的下垂系数与虚拟惯性系数。引入基于频率偏差的加权系数将下垂出力与虚拟惯性出力相结合,在频率偏差较小时增加虚拟惯性出力权重以稳定频率,在频率偏差较大时增加下垂出力权重以快速调节频率偏差,并在频率偏差超过一定限度后进行故障穿越时的频率支撑,而当电网状态变好且SOC较低或较高时进行SOC恢复。其次,提出BESS参与电网一次调频的评价指标以定量评估所提策略的调频效果及SOC维持效果。最后,基于PSCAD/EMTDC搭建BESS仿真模型,并在阶跃负荷扰动、随机负荷扰动、瞬时性短路故障及光伏间歇性出力扰动工况下仿真验证所提策略的调频效果及SOC维持效果。仿真结果表明,所提策略能实现较好的调频效果并将SOC维持在合理区间内。研究成果为BESS成套设备生产厂家合理设计控制保护参数提供参考,对提升BESS涉网性能具有实际意义。     

基于OPF的实时无功电价及其分析

提出一种新的计算无功价格模型。在模型中引入静止无功补偿器(SVC)的生产成本,以丰富模型涵盖的经济信息。采用互补条件形成新的无功电价模型的Lagrange函数,详细分解实时电价模型,全面分析La-grange乘子λp、λq的经济意义,揭示出无功生产费用和经典经济调度的关联性。在IEEE-14节点系统上,针对不同负荷进行数字仿真,结果表明:SVC对系统无功定价产生积极影响,这说明所提模型的有效性。在更为广泛的系统IEEE-4—IEEE-118上的数字仿真表明:运用原始-对偶内点法(PD IPM)求解无功价格具有良好的鲁棒性。     

SVC预防电压失稳的快速控制方法

在电压濒临失稳时,静止无功补偿器(SVC)可能因为输出无功功率不够快而无法阻止电压失稳,针对这种情况,提出了一种SVC预防电压失稳的快速控制方法。该方法以电压失稳预测(VIP)指标数值越限为启动条件,通过调整SVC电压参考值提升其无功输出速度,从而预防电压失稳。使用PSCAD/EMTDC和MATLAB的联合仿真进行算例分析,验证了此控制方法提升电压稳定性的有效性。该方法简单可靠,且仅调节SVC控制系统外部数据,不改变SVC原有的系统结构和参数,适用于实际系统,有很好的发展前景。     

针对暂态电压稳定问题的自动电压控制系统与切负荷协调控制策略

建立了暂态电压稳定分析的微分代数方程组,并提出了应对暂态电压稳定问题的自动电压控制(automatic voltage control,AVC)体系下二级电压紧急控制与切负荷协调控制策略。该协调控制策略把低压切负荷作为与AVC体系下二级电压紧急控制并行的一种控制手段,在这种协调控制的过程中优先考虑采用二级电压紧急控制,当计算发现仅依靠二级电压紧急控制不能使系统保持暂态电压稳定的时候再采用切负荷控制。在PSAT仿真环境下建立了含AVC体系下二级电压紧急控制和切负荷控制的电力系统暂态电压稳定仿真模型,对广东电网748节点系统进行仿真,验证了所提出的控制策略和模型的正确性和有效性。     

大功率电机直接起动的逆变器控制模式切换策略

在冲击性负荷下(如短路故障)要保证逆变器可靠地运行,采用两种控制模式:正常情况下,逆变器输出恒定电压,工作于电压控制模式;异常情况下(如短路、冲击性负载),逆变器输出电流恒定,工作于电流控制模式。两种控制模式的切换成为逆变器可靠运行的关键技术之一。常用的切换策略:故障的负载电流值大于电流阈值和故障消除的负载电压恢复到额定电压进行模式切换。但是,为解决冲击性负载下可靠地保护,希望进入电流控制模式的电流阈值较低,而在特定的负载下安全地直接起动大容量电机(电机的起动电流一般是额定电流的几倍甚至上十倍),则希望电流阈值较高。针对二者矛盾,文中利用大功率电机起动与故障工况的差异,再引入电压阈值作为判断条件解决了电机起动误入电流控制模式的问题,两台400kV.A、50Hz的样机实验验证了该策略的有效性。     

与有载调压器配合的静止无功补偿新策略

提出了SVC控制的一种新策略,包括两阶段的斜率控制和两种电压控制,分别是稳态电压控制和浮动电压控制。实行这两种控制的目的是通过与有载调压器的配合,在稳态情况下,减少SVC的无功功率输出,从上级网络获得无功进行补偿。当电压偏离稳态电压时,SVC使用无功备用进行迅速反应,以保证电压稳定。当电压波动达到一个新的稳定工作点时,浮动电压控制通过改变SVC输出,使其返回到稳定电压运行区域,从而达到了稳定电压和保证电能质量的目的。     

APPLICATION OF STATIC VAR COMPENSATION FOR LOAD FREQUENCY CONTROL

ABSTRACT

In this paper the problem of designing load frequency control CLFO system which reduces frequency oscillation based on static Var compensation (SVC) has been investigated. A linear model of a power system area has been used, and a new feedback control signal sent from SVC to power houses is suggested. The new feedback controller includes the frequency deviation and the change of reactive power due to SVC. The dynamic response of the system is determined in the presence of the suggested control system and compared with the case of no control action to evaluate the capabilities of the proposed control system.     

动态载荷下WPT系统的特性分析与实验研究

针对无线电能传输系统中普通存在的载荷动态变化的问题,提出了一种LCC-S补偿网络结构.建立了系统的互感模型,推导了发射端、接收端的动态性能特性,分析了动态载荷工况下,系统的发射端电流、相位角、谐振频率、输出功率的效率的变化趋势.最后,搭建实验平台,采用可变电阻负载和电机负载,测试了电阻的不同阻值和电机的不同转速时的系统特性,验证了理论分析的正确性.在传输距离为5 cm且负载电阻为10 Ω～50 Ω时,实现2.3 A的发射端恒流输出.当负载电阻为30 Ω时,系统效率和传输功率分别为83.4％和16.8 W.     

风力发电系统网侧逆变器双闭环控制策略研究

针对风力发电系统经过并网逆变器与外部电网连接时,系统向电网输送的电能必须满足电网的电压和频率要求。在分析系统变流器的数学模型基础上,对网侧逆变器提出了一种基于无功电压调节的电压电流双闭环控制策略,通过调节无功实现系统母线电压幅值稳定,也实现了系统有功无功解耦控制,且输出电流谐波含量少,使系统向电网输送稳定、恒频率的电能。经过仿真分析,在负载变化情况下系统可实现稳定控制及具有良好的电流鲁棒性,有效验证该控制策略的可行性和准确性,对风力发电并网技术研究具有一定的实用价值。     

Developing static reactive power compensators in a power systemsimulator for power education

This paper describes a newly installed laboratory module microcomputer-based static reactive power compensator (SVC) in detail to teach students how an SVC affects system voltage, load balancing, power factor, and transmission line losses. The SVC is merged into an old power system simulator for extensive power engineering education. The structure of the SVC is thyristor controlled reactors with fixed capacitors (TCR-FC). Two control algorithms, feedback control and feedforward control, are developed and compared. For the purpose of program flexibility and portability, a VME-Bus based microcomputer is used to synthesize the controller of the SVC. Several suggested experiments are given to show the effects of the SVC on distribution system compensation. The SVC greatly promotes the performance of the power system simulator     

A Study on Influence of Ramp Event of Aggregated Power Output of Photovoltaic Power Generation on Electric Power System Frequency

This paper examines the influence of aggregated power output fluctuation of photovoltaic power generation system (PVS) on the power system frequency focusing on ramp events of aggregated PVS power output. A numerical simulation model of economic load dispatching control (EDC) and load frequency control (LFC) is used together with a PVS power output forecasting model and a unit commitment (UC) scheduling model developed in our preceding study. As a result, in the case of ramp event with long duration and high ramp rate, the frequency violation occurs when the power output of controllable generators with high load‐following capability reaches to upper/lower limit even if the power output of low load‐following capability generators is still available. If the load dispatching scheme is tentatively changed from the conventional EDC using an equal incremental fuel cost rule to, for example, a dispatching policy based on the capacity without the consideration of fuel cost, the aggregated load‐following capability can be kept, avoiding the frequency violation.     

基于最优负荷削减的小世界电网连锁故障模拟

现有小世界电网连锁故障模型中,故障严重程度的评价指标不能很好地考虑故障后系统运行情况,且计算方法过于简化,为此,提出以最小失负荷百分比作为连锁故障发生后评价故障严重程度的指标,并运用基于直流潮流的负荷削减最优化模型计算最小失负荷量,从而对基于节点电气介数的连锁故障模型的模拟过程进行改进.系统受到攻击后,该方法通过重新调度系统中的发电功率来消除系统约束违限,在无法避免负荷削减时使负荷削减量最小.算例结果验证了该方法的有效性