双极短路故障下海上风电MMC-HVDC并网系统的暂态运行特性

双极短路故障作为最严重的直流系统故障,研究该场景下海上风电模块化多电平换流器型高压直流输电(modular multilevel converter-high voltage direct current,MMC-HVDC)并网系统的暂态运行特性对于系统的断路器配置与控制方案设计有着重要意义.首先分析了直流断路器(direct current circuit breaker,DCCB)未动作时换流站短路电流的产生机理,并提出了风电场侧与电网侧交、直流短路电流的计算方法.其次,研究了计及DCCB控制作用下换流站交、直流侧暂态电压、电流特性,并考虑了风电场运行工况和限流电抗参数对其暂态特性的影响.最后,基于PSCAD/EMTDC仿真平台搭建了全系统的电磁暂态模型,通过仿真分析了双极短路故障下有无DCCB控制时换流站的暂态电压、电流特性.研究表明:所提短路电流计算方法具有良好的精度,且DCCB动作后风电场侧交、直流电压恢复速率与其输出有功功率呈正相关关系.该研究工作可为系统的电气设计、断路器选型提供理论依据,也可为系统故障恢复阶段控制方案的制定奠定基础.     

基于电流故障分量的柔直配电线路纵联保护原理

柔性直流配电网供电可靠性高、传输容量大,但其继电保护系统还不完善。为此,提出一种基于电流故障分量波形相似度的柔直配电网纵联保护方法。首先,分析了不同故障下两端正负极电流故障分量的极性特征。在此基础上,提出了基于两端正负极电流故障分量波形相似度的双端量保护方法。最后,在PSCAD/EMTDC中进行了仿真分析和验证。结果表明该方法只需电流量即可同时实现故障识别和选相,易于实现;由于利用了两端电流故障分量的相似度,不受线路分布电容电流影响、耐受过渡电阻和噪声干扰能力强、重负荷高阻故障情况下仍能正确识别,且不受换流器闭锁影响。     

基于EMD-WPT-SVD和指数加权平均的MOA阻性电流去干扰方法

金属氧化物避雷器(metal oxide arrester,MOA)阻性电流测量受环境干扰、高频噪声干扰和脉冲干扰等因素的影响,阻性电流实测信号必然含有多种强干扰成分.针对传统阻性电流去干扰方法在多种并发干扰情形下难以适用的难题,提出了一种基于EMD-WPT-SVD和指数加权平均的MOA阻性电流去干扰方法.首先,依据阻性电流中周期干扰的基波频率、采样频率和特征频率是否被间谐波浸没的特点,选取最佳分解层数和最优小波基;其次,对MOA阻性电流进行经验模态分解(empirical mode decomposition,EMD),将含有特征频率的模态分量再使用小波包变换(wavelet packet transform,WPT),使每个子信号最多含有一个特征频率;再采用奇异值分解(singular value decomposition,SVD)准确提取所有子信号中的周期分量;最后,从原信号中准确消除阻性电流受到的周期干扰,然后通过指数加权平均算法得到能真实反映MOA工况的阻性电流变化趋势.将模拟信号和工程实测数据与多种经典方法进行比较,结果证明:所提方法能消除阻性电流的多种干扰,得到能真实反映MOA实时工况的阻性电流,其结果满足实际工程测量的要求.     

基于自适应惯量阻尼的双馈风电机组虚拟同步控制策略

针对恒参数虚拟同步控制的双馈风电机组因有功功率突变而导致电网频率和输出功率振荡的问题,提出一种以虚拟电流为闭环参考输入量的虚拟同步控制的双馈风电机组控制策略.通过虚拟同步二阶小信号闭环传递函数,分析转动惯量和阻尼系数对系统稳定性的影响.结合频域指标关系,制定系统参数的选取规则.考虑双馈风电机组输出有功功率的变化阈值,提出一种适用于双馈风电机组的交错自适应虚拟同步控制策略,并根据特征根的根轨迹图分析不同参数下系统稳定情况.理论分析和仿真对比验证了所提出的控制策略和交错自适应算法的有效性.     

基于多分量融合的调度端小电流接地选线策略

针对中性点不接地的配电系统站端接地选线方式投资大、维护成本高,零序电流采样监测运行维护困难的问题,提出一种基于多分量融合的调度端小电流接地选线方法。首先,在现有调度自动化系统监测数据集中,针对性分析了对接地故障较为敏感的单分量特征及其影响因素;其次,综合考虑实际运行可靠性和判断准确性,提出了基于三角模融合的接地选线判据;进而通过归一化计算各线路接地概率,实现在调度端远程的故障线路准确选线;最后,通过在某电力公司实际部署基于所提方法的小电流接地选线功能模块进行实测验证。运行结果显示,所提方法具有良好的选线成功率,能够较好支撑调度端的远程故障定位,具有较高的推广价值。     

基于主动频率注入的直流微电网功率分配策略

针对传统下垂控制在母线电压稳定和输出电流精确分配上存在矛盾的问题,提出了一种基于交流小信号注入的直流微电网自适应虚拟阻抗控制策略.首先,在变换器输出直流电压上叠加低频交流小信号,使注入信号频率与输出电流产生下垂特性,并利用交流有功功率自适应调节虚拟阻抗.然后,设计了切换环节,稳态时切换为下垂控制,利用控制频率得到的稳态虚拟阻抗作为下垂系数,在维持电流精确分配的情况下,消除了交流信号对电能质量的影响,提高了系统的可靠性和可扩展性.最后,通过仿真验证了该方法的有效性.     

基于旋转电机统一模型实现考虑动态负荷的多机系统短路电流衰减计算

为解决随着电源容量增加和电网网架的增强,使运行中的断路器开断能力裕度越来越低的问题,提出考虑动态负荷计算衰减的短路电流以校核断路器的开断能力的方法.本文首先采用旋转电机统一模型将单机系统短路电流周期分量衰减代数式转化为发电机、感应电动机(由动态负荷等效)电势衰减的代数式.其次,借鉴机电暂态计算中的坐标变换使单机下代数表达的衰减的旋转电机电势经坐标变换后与电网方程联立.最后,线性代数求解联立方程得到多机系统中衰减的短路电流周期分量,避免了像机电暂态仿真那样求解微分方程.结果与机电暂态仿真所得短路电流周期分量相比,误差很小.