向弱电网供电的VSC-HVDC系统的模拟惯量控制策略研究

针对采用VSC-HVDC向弱电网供电时,受端弱电网惯量不足而出现扰动下暂态频率偏移较大的问题,提出了一种模拟惯量控制策略,以增大受端弱电网的惯量,从而提高系统的频率质量。为此,在对比换流站直流侧电容和同步发电机转子储能特性的基础上,建立了直流电压与系统频率的映射关系,从而得出了换流站所模拟惯量的具体计算等式。利用PSCAD/EMTDC就三种扰动下对VSC-HVDC逆变侧换流站分别采用传统控制和所提模拟惯量控制时进行了仿真比较。仿真结果表明,所提模拟惯量控制策略能够减小扰动下受端弱电网暂态频率偏移,提高受端弱电网的频率质量。     

PRS-789型电压切换装置设计缺陷分析与改进方法

为了实现电网与并网逆变器的稳定运行,提出一种基于PRBS信号注入的电网阻抗在线检测方法。该方法通过并网逆变器向电网注入PRBS扰动信号来获得特定频率的响应电压和扰动电流,然后进行DFT变换,最后得到电网阻抗。仿真结果表明:PRBS注入法对电网的扰动较小,能够更好地测量电网阻抗,检测精度高。     

考虑疲劳载荷的风电场分散式频率响应策略

风电场参与调频时会增加风机的疲劳载荷,导致风电场维护成本上升、运营效益下降。为此,提出一种考虑疲劳载荷的风电场分散式频率响应策略,可在维持风电场调频性能的同时,降低风机疲劳损伤。为实现该目标,首先分析风电场调频及有功控制结构,推导风机线性动力学模型,并构建考虑疲劳载荷的单机频率响应模型。然后基于Jensen尾流模型,推导风电场由尾流波动产生疲劳载荷的解析式,并结合单机模型构建风电场频率响应模型。为减少风电场中央控制器计算压力,采用目标级联分析法将原集中式优化问题拆分成主问题(中央控制器)和多个子问题(本地控制器),建立分散式频率响应策略。最后在MATLAB/Simulink中搭建含80台单机容量为5 MW双馈风机的IEEE RTS-79系统,并通过仿真验证所提策略的有效性。     

基于风-储联合的双层频率响应控制策略

当多个风-储场站参与调频时,由于运行状态不同,导致其提供调频出力时的成本存在一定差异。另外,风电场参与调频时场内风机上的疲劳载荷也会增加,对风机安全性造成影响。为解决上述问题,文中提出一种基于风-储联合的双层频率响应控制策略,可通过协调风-储场站间与场内风机间的出力,在满足系统调频需求的同时,降低调频总成本及各风电场内载荷总量。首先,分析并量化风-储场站调频时的内损、老化及风险成本,并在场站协调层上建立场站有功分配控制策略,确定成本最低的各场站出力方案。然后,基于风机出力与尾流波动、疲劳载荷间的线性关系,采用和增积减算法在机组协调层上构建风电场分散式有功控制策略,协调风机间出力,在维持风电场调频性能的同时,降低场内载荷总量。最后,在MATLAB/Simulink中搭建含2个100×5 MW双馈风电场和2个100 MW/100 MW?h锂电池储能电站的IEEE RTS-79系统,仿真验证了所提策略的有效性。     

柔性直流输电系统的谐振问题及主动抑制方法

电网不对称故障会产生电压负序和零序分量,并激发换流变压器注入更大的低次谐波,增大功率器件承受的电气应力,且基于电压源换流器高压直流输电(voltage source converter based high voltage direct current,VSC-HVDC)系统的交流阻抗在变压器特征谐波频段大部分呈容性,使系统在该频段易发生谐振,导致换流站热过载和波形质量问题凸显。因此,讨论换流站交、直流侧谐波相互作用的机理,建立从交流侧看入换流站的正负序交流低频阻抗模型,提出等效增大换流站输出阻抗支路谐波电阻的方法,全面扼制换流站输出阻抗支路谐波电流,且不影响系统基波电阻。利用电力系统仿真软件EMTDC建立了VSC-HVDC模型,对柔性直流输电系统中的谐振问题以及主动抑制方法进行仿真研究。仿真结果表明,所提出控制策略能有效抑制谐振过电压,因此,提高了柔性直流输电系统不对称故障下运行的安全性。     

风电高渗透电网等效惯量概率预测方法

在虚拟惯量控制技术的驱动下,风电高渗透电网包含不同形式惯量资源,系统等效惯量呈现复杂的非线性时变波动特征。为更好地诠释系统等效惯量的不确定性,提出了一种考虑风机虚拟惯量的系统等效惯量概率预测方法。首先利用数据驱动方法构建系统等效惯量的点预测模型,预判等效惯量的变化趋势;然后采用非参数核密度估计建立各时段预测误差概率密度函数,得到一定置信水平下待预测时刻系统等效惯量可能发生波动的区间范围。基于改进的IEEE RTS-79系统进行算例分析,结果表明所提方法与传统参数估计方法相比可靠性更高,能够为新型电力系统在低惯量场景下运行方式安排提供有益的辅助决策信息。     

交流滤波器内部谐波电流分布计算及其过负荷逻辑优化

针对近期频繁发生的交流滤波器过负荷保护跳闸问题,首先建立了双调谐和三调谐2种交流滤波器阻抗计算模型,并利用PSCAD/EMTDC就不同谐波电流源情况下2种类型交流滤波器的内部电阻、电抗的谐波电流分布进行了仿真计算与分析。同时为保障交流滤波器电阻器、电抗器设备的安全运行,真实反映其过负荷能力,提出了在保留原先的定时限过负荷保护的基础上,增设符合基于IEC60255-8的热曲线模型的反时限保护策略,提高了交流滤波器安全运行能力。