基于动态Copula的风光联合出力建模及动态相关性分析

准确描述风力发电和光伏发电的动态相关性及联合出力的波动性,对风光互补系统的出力预测和经济调度具有重要意义。针对现行静态相关系数无法准确描述风光出力相依关系的问题,研究了风光出力的动态相关性,提出了基于动态Copula函数的风光联合出力模型构建方法。结合实测数据建立了8组动态与静态的风光联合出力Copula模型,用动态相关系数描述风光出力的相关性。运用拟合优度检验方法验证了动态Copula模型对比其静态模型的优越性,选出最优模型。最后将该模型应用在数据驱动的风光联合系统中,验证了其合理性与正确性。     

含多类型分布式电源的交直流混合微电网系统潮流控制策略研究

含多类型分布式电源的交直流混合微电网系统由交流子网、直流子网与连接交直流母线的双向AC/DC潮流控制器组成。文章分析了交流子网与直流子网的下垂控制特性,提出交流子网与直流微电网中电源下垂系数选取方案,以达到2种类型子网电源根据其容量成比例进行功率分配的目的。提出了一种双向AC/DC潮流控制器控制策略,使整个交直流微电网的电源按其容量成比例的出力供应负荷需求,确保整个微电网不会因单个电源过载而引起故障,同时提高了维持交流频率和直流电压稳定的能力。在PSCAD/EMTDC中的仿真结果验证了所提控制策略有效性。     

基于边界特征的高压直流输电长线路故障判别方法

分析了高压直流输电长线路的高频信号衰减作用对目前基于线路边界保护原理的影响。研究了边界的频率特性以及平波电抗器对电流变化率的抑制作用,进而提出了由单端特征频率电流构造的直流线路故障判别方法。在所提出的直流保护方案中,使用特征谐波电流幅值构造启动判据,同时使用特征谐波电流变化量构造保护判据,算法简便且更加充分地利用了基于线路边界的暂态特征。在PSCAD/EMTDC中搭建了双极24脉动直流输电系统模型并进行了仿真分析。结果表明,该判据能准确地区分区内外故障并进行故障选极,受过渡电阻和长线路的影响很小,可以实现全线速动。     

基于多状态Markov模型和逆最优理论的HVDC附加控制器

高压直流输电(HVDC)的附加控制器可以显著改善交直流混联系统的稳定性,但电力系统在随机大扰动下呈现出连续时间动态和离散事件相互作用的混杂特性,使得基于系统固定工况的传统建模方法无法全面描述系统的运行状态。针对此问题,提出了一种基于多状态Markov模型和逆最优理论的HVDC附加控制器。首先建立了多区域交直流混联系统的多状态Markov模型,在此基础上,提出了交直流混联Markov系统的逆最优反推控制策略,该策略将非线性系统最优控制问题转化为渐近稳定控制律的求解问题,不仅能够确保随机扰动下系统的鲁棒稳定性,还解决了具有非线性特性的系统全局优化问题,同时也避免了求解HJI偏微分方程,使控制策略易于工程实现。在选择控制参数时,以设备停运率替代Markov系统的状态转移率,因而可在满足系统多状态特性的同时,避免由于实际系统运行方式的复杂性给控制策略的实现带来的困难。仿真结果表明,与传统的控制器相比,所提的HVDC附加控制器能显著提高交直流混联系统的暂态稳定性。     

基于扰动观测器的孤立交直流混合微电网双向AC/DC换流器电压波动控制策略研究

针对孤立交直流混合微电网中双向AC/DC换流器在外界扰动下出现电压波动的问题,设计了一种应用于双向AC/DC换流器的母线电压扰动观测器,以实现在分布式电源出力和负荷功率变化等外界扰动情况下对系统扰动量的快速跟踪,且无需增加额外的电压或电流传感器,保证了交直流混合微电网内分布式电源和负荷的即插即用功能。进一步地提出了基于扰动观测器的孤立交直流混合微电网双向AC/DC换流器电压波动控制策略,以有效抑制暂态电压波动和冲击,提高了孤立混合微电网在不同扰动下的动态响应性能和鲁棒稳定性。在PSCAD/EMTDC平台上搭建了孤立交直流混合微电网仿真模型,通过在不同暂态过程下的仿真测试验证了所提方法的有效性和正确性。     

基于自适应下垂特性的孤立直流微电网功率精确分配与电压无偏差控制策略

基于下垂控制的直流微电网为自主集成分布式电源、储能单元和多类型负荷提供了一种有效的方式。在传统下垂控制作用下,由于直流微电网中各分布式电源出口线路参数不一致,且存在本地负荷,因而降低了负荷功率的分配精度,难以最大程度发挥分布式电源的效率,甚至引发分布式电源过载等问题,同时线路电阻上的电压降会进一步降低直流母线的电压质量。为了实现分散控制模式下孤立直流微电网的功率合理分配,并消除直流母线电压的偏差,提出基于自适应下垂特性的功率精确分配策略和直流母线电压无偏差控制策略,且在功率分配策略中考虑了本地负荷的影响。同时对DC-DC变换器在所提改进下垂控制下的响应特性进行分析,并讨论关键参数对系统稳定性的影响。仿真对比结果证明了所提控制策略的正确性和有效性。     

基于虚拟同步电机控制的微电网稳定性分析

随着微电网中电力电子器件的大量接入,多电源与负荷的动态特性相互耦合,使得微电网系统中稳定分析问题成为研究热点。针对基于虚拟同步电机控制的微电网系统,提出了一种含多分布式电源的系统非线性状态空间建模方法。建立了含分布式电源、线路和负荷的微电网统一状态空间方程。基于所建立的状态空间方程,运用特征根分析法研究了影响微电网系统稳定性的因素。并利用分岔理论研究了虚拟同步电机控制关键参数和系统拓扑结构参数对系统稳定性的影响。在PSCAD/ETMDC仿真平台搭建了基于虚拟同步电机控制的微电网模型,验证了所提方法的正确性和有效性。     

基于Copula理论的风光联合出力典型场景生成方法

针对目前多风电场出力模型尚不准确,且没有考虑到各风电场出力的相关性,文章研究了同一地区2个风电场的出力相关特性,提出了基于Copula理论的联合出力建模方法;结合实测数据建立了5组风电场联合出力Copula模型,运用拟合优度检验方法选出了最优模型;对该最优模型依概率抽样,并与光伏电场出力样本叠加生成海量数据,结合模糊c-均值聚类算法生成典型出力场景,实现了对多个风电场、光伏电场的出力场景模拟。准确描述风力发电的出力特性,获得风电场出力的典型场景,对风能的消纳及电力系统的安全稳定运行具有重要意义。     

模块化多电平换流器子模块故障特性分析与解耦控制策略

针对模块化多电平换流器(MMC)在子模块故障时桥臂子模块可投入运行数目不相等的情况,建立基于开关函数的桥臂不对称运行数学模型。基于此数学模型,揭示了上、下桥臂子模块开关函数不一致是导致不对称运行的根本原因。通过借助补偿阻抗以抵消上、下桥臂子模块故障数目不相等导致的不对称分量,将子模块故障下桥臂不对称状态转化为准对称运行状态,进而建立该条件下桥臂交流电流、直流电流和交流环流耦合等效电路,并研究等效电路各次电流之间耦合关系对桥臂内部运行特性的影响。分析结果表明,桥臂电流将出现基频环流分量,交流电流也会引入因不对称导致的直流电流分量和二倍频电流分量。最后通过建立桥臂电流解耦控制模型,构建不同频率下桥臂电流与电压的映射关系,提出具有子模块故障容错能力的桥臂电流控制策略。在PSCAD/EMTDC中的仿真结果证明了所提控制策略的有效性。