A multi-energy inertia-based power support strategy with gas network constraints

An integrated energy system with multiple types of energy can support power shortages caused by the uncertainty of renewable energy. With full consideration of gas network constraints, this paper proposes a multi-energy inertia-based power support strategy. The definition and modelling of gas inertia are given first to demonstrate its ability to mitigate power fluctuations. Since partial utilization of gas inertia can influence overall gas network parameters, the gas network is modelled with an analysis of network dynamic changes. A multi-energy inertia-based power support model and strategy are then proposed for fully using gas-thermal inertia resources in integrated energy systems. The influence of gas network constraints on strategy, economy and power outputs is analyzed. Special circumstances where the gas network can be simplified are introduced. This improves the response speed and application value. The feasibility and effectiveness of the proposed strategy are assessed using a real scenario.     

基于超级电容的新能源惯量-阻尼-电抗综合模拟控制方案

光伏、风电等新能源发电大规模接入电网逐步替代传统同步机,导致电网惯量和阻尼水平不断下降,威胁电网安全稳定运行。针对上述问题,提出了一种基于超级电容的新能源惯量阻尼电抗综合模拟控制(composite inertia-damping-impedance emulation control, IDIE)方案。通过联立同步机转子运动方程和超级电容功率动态方程,并结合同步机功率传输方程,设计了通过控制超级电容有功功率以综合模拟同步机旋转质量、阻尼绕组和绕组电抗三者物理特性的核心算法。并利用小信号稳定性分析对方案关键参数进行优化。最后,基于控制器硬件在环试验在各种暂态工况下对IDIE方案进行了评估。结果表明,IDIE方案在灵活模拟同步机惯量的同时,可通过配置优化模拟阻尼和模拟电抗,保障频率稳定性,支撑电网动态运行。     

秃鹰搜索算法的优化及图像分类应用

针对秃鹰搜索算法(BES)存在求解的稳定性差且准确性低, 鲁棒性差等缺点, 提出了一种基于秃鹰搜索算法的新型算法(NBES). 首先, 在BES算法的选择搜索空间阶段融合正余弦优化机制算法, 构建融合后的位置更新公式. 其次, 在BES算法的搜索空间猎物阶段加入惯性权重自适应位置更新策略. 最后, 在BES算法俯冲阶段融合萤火虫优化机制算法, 重新定义位置更新公式. 通过11个标准测试函数验证NBES算法性能, 实验表明, NBES算法寻优准确性、收敛速度、鲁棒性都优于BES算法. 为了验证新算法的实际应用价值, 利用NBES算法优化卷积神经网络(CNN)中的超参数学习率, 并将优化后的图像分类模型用于医学影像病理性分类预测, 实验表明, 经过优化的CNN模型分类精度提高9%.     

含虚拟同步机的微电网频率稳定约束优化调度模型研究

多类型虚拟同步机(virtual synchronous machine,VSM)的混杂并网增加了微电网运行控制的复杂性,不同资源的功率协调控制与能量管理是含VSM的微电网需解决的关键问题。该文计及各类型VSM(风机VSM、光伏VSM和储能VSM)的虚拟惯量和有功调频特性,对含VSM的微电网整体惯量和备用容量需求进行修正计算。在此基础上,考虑微电网在并网与孤岛运行模式下频率响应能力的差异性,构建一种含多类型VSM的微电网频率稳定约束优化调度模型,以提升微电网在不同扰动场景下的稳健运行能力。在改进的IEEE 13节点微电网系统中开展算例分析,仿真结果表明所提模型相较传统模型具有更好的频率适应性。     

基于 IPPA 优化 PNN 的变压器故障诊断研究

针对变压器故障诊断精度低的问题,本文提出一种改进寄生捕食算法(IPPA)优化概率神经网络(PNN)的电力变压器 故障诊断模型,首先利用主成分分析(PCA)对故障数据进行数据降维减少无效特征,然后利用混沌反向学习,柯西变异算子和 融合贝塔分布的线性递减函数的权重等多策略改进寄生捕食算法( IPPA),提高其优化能力,并使用改进后的 IPPA 算法优化 PNN 网络的平滑因子,以提高 PNN 的分类精度和鲁棒性。 最后将 PCA 处理后的数据输入到 IPPA-PNN 模型中进行故障诊断 并以变压器数据为依据进行测试,测试结果表明,IPPA-PNN 模型准确率达到 93%相比于 PPA-PNN 和 PSO-PNN 模型提高了 7%和 10%能够有效地提高变压器的故障诊断性能。     

新型电力系统多能源能量惯性动态优化控制模型

针对新型电力系统中大规模可再生能源并网和高比例电力电子设备的接入,导致系统惯量水平下降,影响电网安全稳定运行的问题,提出一种新型电力系统多能源能量惯性动态优化控制模型。首先,分析电力、热力、燃气的惯性特性,分别建立电力系统和热、气系统能量传递惯性模型。其次,基于多能源输运下的耦合协调关系,提出一种基于事件驱动电力、热力、燃气系统动态惯性优化控制方法。最后,建立修改的IEEE 39节点电力系统、6节点热力系统和7节点燃气系统的仿真模型进行算例仿真,仿真结果表明,所提出的控制方法能够有效改善新型电力系统的频率响应,保持系统运行鲁棒性。     

基于多滑模变结构的双向并网变换器虚拟惯性控制策略

针对直流微电网惯性低、母线电压抗干扰能力差的问题,以双向并网变换器为控制对象,提出一种基于多滑模变结构的虚拟惯性控制策略。内环采用基于指数趋近律的滑模电流控制,快速跟踪并网电流给定值,提高系统的响应速度。外环建立虚拟惯性控制方程与电压滑模面结构,增强直流微电网的惯性,平抑直流母线电压波动。通过小信号扰动法和Nyquist判据证明了双向并网变换器在所提控制策略下的稳定性。最后,搭建了相应的仿真模型和StarSim HIL硬件在环实验平台。仿真及实验结果表明,与基于PI控制和无源控制的虚拟惯性控制策略相比,文章所提控制策略具有更好的动态、静态特性,提高了直流母线电压的稳定性。     

基于动态模式分解的发电机惯量及阻尼系数评估方法

准确评估并网发电机惯量和阻尼系数可为系统及发电机自身安全稳定运行提供可靠的基础,为此该文提出一种基于动态模式分解(dynamic mode decomposition,DMD)的发电机惯量及阻尼系数评估方法。用DMD提取到的特征值及其对应特征向量对发电机功率和转速变化量进行时域重构,在此基础上,构建关于机电参数(惯量和阻尼系数)和系统特征(特征值和特征向量)的线性方程,进而通过线性方程求解实现发电机惯量和阻尼系数的评估。通过IEEE4机2区系统和IEEE10机39节点系统对所提方法进行仿真验证,结果表明,所提方法适用于多机系统中发电机惯量和阻尼系数评估,且精度较高。     

计及虚拟惯量与下垂控制的风火耦合系统小扰动稳定分析

风火耦合系统在我国北方电网中普遍存在。为了构建电网友好型风电场,主动频率支撑控制被引入风电功率外环,然而该控制可能会影响耦合系统的稳定特性。已有研究主要关注主动频率支撑控制对火电机组主导的机电振荡特性的影响,对风电机组主导的次同步振荡特性影响的研究不多。基于此,建立考虑主动频率支撑控制的风火耦合系统模型,分析在不同风电渗透率和不同锁相环阻尼系数下主动频率支撑控制对耦合系统中火电机组主导的机电振荡模态以及风电机组中锁相环主导的次同步振荡模态的影响,确定耦合系统中锁相环主导的次同步振荡模态的主要影响因素。为了探究主动频率支撑控制影响锁相环主导的次同步振荡的失稳机理,推导了耦合系统计及主动频率支撑控制时锁相环小扰动等效模型,通过复转矩法分析了主动频率支撑控制对锁相环主导的次同步振荡模态的影响。通过时域仿真验证了主动频率支撑控制参数对耦合系统稳定性的影响。     

基于类噪声信号的等值负荷惯量两阶段辨识方法

负荷惯量的准确、在线估计是电力系统电压和频率稳定分析的重要基础。为此,提出了一种基于类噪声的负荷惯量辨识方法,基于系统中时刻存在的类噪声信号跟踪等值负荷惯量的时变特性。考虑到类噪声条件下惯量参数可辨识性较差,采用两阶段辨识的思路,首先对负荷的电磁参数进行辨识,然后基于第一阶段辨识得到的状态变量估计出惯量、转矩系数等机电参数。仿真算例和实测数据分析表明,所提负荷惯量辨识方法能够适应不同变转矩情形下负荷惯量的类噪声辨识需求;相较于恒转矩辨识方法,该方法能够更加准确地反映实际负荷的机电暂态特性,得到稳定、可靠的惯量辨识结果。