面向柔性低频输电的模块化多电平矩阵变换器分频分层控制

基于全桥结构的模块化多电平矩阵变换器(M3C)提出了三相柔性低频输电系统的分频分层控制策略.从双频功率耦合的机理出发,分析了M3C的工作原理,在旋转坐标系下分别实现了工频侧和低频侧的控制.在保证系统总有功功率平衡的前提下,通过在工频侧注入负序电流实现功率模组电容电压的相间均衡,在静止坐标系下通过桥臂内工频环流控制实现功率模组电容电压的相内均衡,所提的层次化控制可实现系统对称及不对称条件下基于M3C的柔性低频输电系统的稳定运行.根据对相单元瞬时功率的分析,提出仅用2种不同频率的滑差滤波器以确保功率模组电容电压偏差控制的暂稳态特性.搭建了双端柔性低频输电系统仿真模型,验证了所提控制策略的有效性和可行性.     

基于区域PMU和节点故障注入电流的广域后备保护算法

电网结构日益复杂,传统输电线路后备保护整定变得越来越困难.文中在间隔母线布置相量测量单元(PMU)策略下,先根据广域差动法确定故障区域,再估计出故障区域中未布置有PMU母线的电压和节点注入电流,推导出该区域节点电压故障分量方程,构造节点故障注入电流.分析故障发生前后故障线路两侧母线和正常母线的节点故障注入电流的变化特征,构造广域后备保护判据.基于IEEE 39节点系统的仿真结果验证了所提算法不受故障位置、类型和过渡电阻影响,在各种故障情景下均能检测出故障线路.     

考虑数据缺失的电力系统暂态稳定自适应集成评估方法

随着电力物联网概念的提出,暂态稳定评估在电力系统规划运行中扮演着越来越重要的角色.由于同步相量测量单元(PMU)的广泛配置,基于机器学习和PMU在线量测数据的暂态稳定实时评估方法展现出了巨大的发展潜力.针对这类方法在应用中可能因PMU失效而严重影响精度的问题,文中提出了一种考虑数据缺失的电力系统暂态稳定自适应集成评估方法.首先,在保证全网节点可观性的基础上构建考虑PMU重要性的PMU子集集合搜索算法.然后,根据PMU子集对应的特征集训练暂态稳定评估子模型.最后,在任意可能的PMU失效情况下采用自适应加权融合机制构建集成暂态稳定评估模型.在新英格兰10机39节点电力系统上的仿真表明,文中提出的方法在PMU失效造成的数据缺失下仍然能够准确、可靠地进行暂态稳定评估,在鲁棒性、计算量及准确率上相比已有的方法均具有较大优势.     

风-光-水多能互补发电系统功率云耦合模型分析

以风力发电、光伏发电和水力发电等多能互补发电系统输入变量和输出功率为数据源,统计分析风、光、水发电系统不同变量区间的输出功率,提出改进的熵和超熵计算方法,建立风、光、水不同发电系统输出功率云模型,以表征各发电系统输出功率的波动性和离散程度。设计多能互补发电系统耦合度,建立基于耦合度的风–光–水互补发电系统功率云耦合模型,同时,根据风–光–水互补发电系统功率云耦合模型提出功率云相似度指标,评价风、光、水多能互补发电系统输出功率的相关性。最后,应用实例验证了所提方法的有效性和适用性。     

光伏发电系统抑制电力系统功率振荡的机理

光伏(photovoltaic,PV)发电系统可通过动态调控注入电网的有功功率、无功功率来改善电力系统的功率平衡特性,从而抑制电网功率振荡现象。为揭示PV抑制电网功率振荡的机理,通过2个受控电流源来描述PV在机电时间尺度下的有功、无功功率输出特性,建立了PV抑制功率振荡时电网有功功率分布模型,利用电气转矩法分析了PV在振荡抑制模式下影响同步机系统惯量水平、阻尼能力以及同步特性的物理机制及其影响规律。研究结果表明:根据系统振荡过程中的转速、频率、功率、功角等特征量的变化趋势来动态调控PV输出的有功、无功功率,能改变系统的惯量水平、阻尼能力、同步特性,从而可对系统功率振荡的幅值、周期以及振幅的衰减速度进行有效的调控。     

基于灰色关联分析和GeoMAN模型的光伏发电功率短期预测

准确预测光伏发电功率对电网调度具有十分重要的意义.该文提出一种基于灰色关联分析和GeoMAN模型的光伏发电功率短期预测方法.首先,利用灰色关联分析对某地区多光伏电站进行空间相关性分析,选取与待预测光伏电站高度相关的周边电站;然后,基于GeoMAN模型动态提取待预测光伏电站的时空特征和外部气象因素,GeoMAN模型采用编解码结构,利用编码器动态提取待预测光伏电站的站内特征和与周边相关电站的站间空间特征,利用解码器提取输入变量的时间特性,并融合晴空指数和数值天气预报动态输出光伏发电预测功率;最后,采用实际光伏电站进行案例分析,结果表明该文所提出的预测方法与传统LSTM模型相比,实现了更高精度的光伏发电功率短期预测.     

分段长初级双边直线感应电动机建模分析

分段长初级双边直线感应电动机(LP-DSLIM)系统由若干段单元电机串联或并联组成,为准确描述次级运动过程中单元电机的推力等状态变化和过分段时的暂态过程,该文提出了一种新型单元电机数学模型及分段LP-DSLIM系统模型.首先,对分段LP-DSLIM系统的特点进行分析,通过引入虚拟次级板将每段单元电机耦合的次级延长至与初级等长,以使单元电机初级、次级之间始终保持全耦合;然后,结合耦合因数得到实际次级磁链和初级磁链,以此推导得到新型单元电机数学模型,并基于此建立串联供电和并联供电的分段LP-DSLIM系统模型;最后,有限元计算和实验结果验证了提出的新型单元电机数学模型和分段LP-DSLIM系统模型的正确性.     

基于电压和电流特征的双馈风电变流器功率器件开路故障综合诊断

变流器功率器件开路故障监测与识别对提高双馈风电系统智能运维至关重要.针对现有基于变流器电压或电流单一特征以及固定阈值的方法难以同时实现功率器件故障诊断监测与识别问题,该文提出一种基于变流器直流母线电压的故障监测与基于转子电流故障识别的综合诊断方法.首先,理论分析变流器功率器件开路故障对直流母线电压的影响,基于累积和(CUSUM)算法,提出基于直流母线电压特征的故障监测方法;其次,针对转子输出电流非平稳特性和阈值固定问题,提出基于归一化输出电流平均值和绝对平均值为故障特征量及自适应阈值的故障识别方法;最后,仿真模拟不同功率器件先后开路,验证所提方法的有效性,以风速随机及电网电压跌落为场景验证所提方法的鲁棒性.同时,以功率器件典型开路故障实验数据验证仿真分析的准确性.仿真与实验结果表明,所提方法能准确实现变流器功率器件开路故障诊断.     

改进互联通信荷电状态下垂控制及功率均衡优化

作为直流微电网中不可或缺的组成部分,分布式直流储能系统起着平抑系统能量波动、维持系统功率平衡的重要作用.为了提高储能系统工作的可靠性,该文对互联通信荷电状态(SOC)下垂控制策略进行深入研究.首先,对传统互联通信SOC下垂控制的系统性能及存在的问题进行分析,为之后控制策略的改进奠定基础;其次,提出改进互联通信SOC下垂控制策略,即在传统互联通信SOC下垂控制基础上引入变化系数;再次,通过对改进互联通信SOC下垂控制系统性能的分析,得到变化系数参数设计方法,在提高系统功率收敛速度的同时,限制功率输出最大值,从而提高系统可靠性;最后,对由两台储能模块构成的储能系统进行仿真和实验,实验结果验证了改进策略的快速性及对输出功率的限制.     

考虑饱和效应的无刷双馈发电机功率模型预测控制

该文建立了无刷双馈发电机(BDFIG)考虑饱和效应的动态模型,详细分析了有功功率与无功功率分配,提出考虑饱和效应的功率模型预测控制策略.基于无刷双馈发电机的饱和特性进行励磁电感估算,实时修正每周期输入至控制器的电感参数,实现了功率的精确控制,保证控制侧电流的正弦度和较低的开关频率.通过对功率模型预测控制系统的仿真及实验研究,明确了影响饱和效应的运行因素,最后通过实验验证了所提控制策略的有效性.