适用于高比例风电接入的自适应低电压故障穿越控制策略EI北大核心CSCD

随着高比例新能源电力系统的发展,系统等效转动惯量大幅下降,电网发生故障时,系统频率稳定问题愈发凸显。然而新能源电源传统的低穿控制策略仅考虑电压支撑需求,并未考虑大面积风电机组低穿成功造成的暂态低频问题。基于此,该文提出一种综合考虑电压与频率变化量的自适应低电压故障穿越控制策略。该控制策略通过构建电压与频率变化量指标并比较二者大小实现低电压故障穿越控制策略切换。当电压指标小于频率指标时,切换至有功功率优先模式,通过调整有功电流参考值,增大风机有功功率输出,从而有效缓解传统低穿策略下高比例新能源系统的暂态低频问题;反之,则选择无功功率优先模式,增大风机无功功率输出,以支撑系统电压。与传统低穿控制策略相比,新策略可以兼顾故障期间调压与调频需求,提升风电并网系统的稳定性。最后通过MATLAB/Simulink验证了所提控制策略的有效性。     

交直流混联电力系统小干扰稳定性分析综述

该文以交直流混联电力系统的小干扰稳定性为研究对象,依次梳理了十几年来国内外在该方面的研究成果;从交直流混联系统间动态交互过程的角度,分别综述了含VSC-HVDC和VSC-MTDC混联电力系统小干扰稳定性的研究内容和方法,得出目前复杂交直流混联电力系统在小干扰稳定性研究中面临的主要挑战为:1)以阻抗法为代表的传统频域分析法能够清晰地阐明简单混联系统间的动态交互过程,揭示其稳定性的内在机理,但是难以在多输入多输出特性的复杂混联电力系统中得到应用;2)由于分析方法的缺失,复杂混联电力系统小干扰稳定性分析中动态交互过程对稳定性的影响机理暂不明确。基于此,指出未来的研究方向主要有:1)继续完善单输入单输出混联电力系统的机理分析体系,充实其小干扰稳定性的内在机理;2)提出适用于多输入多输出机理分析方法,揭示复杂混联电力系统的稳定性内在机理。     

适用于多端直流电网的电压极性比较式行波保护方案EI北大核心CSCD

相较于在直流线路两端配置限流电抗器,多端直流电网(multi-terminal DC power grid,MTDC)在换流站出口安装限流电抗器可在抑制短路电流的前提下减少经济性投资。针对此类拓扑结构下基于边界效应的直流线路保护不再适用的问题,该文分析了多端柔直电网线路故障下行波复杂的折反射现象,推导了线路发生区内外故障时,两端保护安装处测量到的前两个电压行波的表达式,揭示了区内外故障时线路两端的电压行波的极性特征,在此基础上提出了基于电压极性比较的行波保护方案。该方案无需考虑阈值设定和采样不同步的影响,能够可靠识别出区内外故障。最后,基于PSCAD/EMTDC仿真平台,验证了该保护方案的有效性。     

柔性直流配电系统故障后快速恢复方法研究EI北大核心CSCD

由于电力电子装置耐受冲击电流能力差,直流线路故障后所有换流器(包含非故障区域的换流器)均在1~2ms左右闭锁且闭锁后多变换器间存在较大压差,导致系统恢复速度慢,这极大地降低了直流配电系统的供电可靠性。因此,提出了一种适用于多端柔性直流配电系统故障后的快速恢复方法。该方法首先改进了DC/DC变换器的拓扑,然后分析了直流电压波动机理,利用能量守恒原理提出了波动量引入的直流电压稳定控制,最终将改进的拓扑和所提控制策略相互结合,形成多端柔性直流配电系统故障后的快速恢复方法。该方法解决了多端柔性直流配电系统闭锁后多换流器间存在压差导致系统恢复速度慢的问题,极大地缩短了系统失电时间,使系统可在30ms内恢复可靠供电。最后利用PSCAD/EMTDC仿真软件搭建多端柔性直流配电系统模型,验证了所提方法的有效性。     

考虑线损灵敏度一致性的外网静态等值模型EI北大核心CSCD

目前的网络等值模型均不能保证等值前后线损灵敏度的一致性,不适用于线损分析,针对该问题,提出考虑线损灵敏度一致性的外网静态等值模型。首先,分析传统WARD等值应用于线损分析的弊端,提出适应于线损分析的等值模型新理论,该新模型通过在边界节点外接虚拟等值发电机节点,平衡等值前后线损灵敏度的误差,可保证等值前后线损对内部节点注入有功功率、注入无功功率、节点电压幅值和电压相角4个灵敏度的一致性;然后基于改进的雅克比矩阵计算线损灵敏度的表达形式,并基于等值前后潮流一致性原则、线损灵敏度一致性原则,求取等值模型参数。采用IEEE 39节点系统及甘肃实际电力系统进行仿真计算,验证文中等值模型的正确性和实用性。     

基于结构相似度与平方误差的新能源场站送出线路纵联保护综合判据EI北大核心CSCD

电力电子装置在新能源电力系统中的广泛应用,改变了传统电力系统的故障特性,使得传统保护动作性能下降、甚至存在误动和拒动风险,从而给电网的安全稳定运行带来挑战。在分析新能源送出线路两侧故障波形差异的基础上,提出了基于结构相似度与平方误差的纵联保护综合判据。该方法首先利用小波变换实时提取两侧电流中各频段的信息,通过结构相似度与平方误差综合判据识别区内、外故障。将所提综合判据固化在保护装置中,通过硬件在环动模仿真实验验证了所提原理的有效性:所提方法可解决新能源接入后差动保护动作性能下降问题,适应不同类型新能源场站,具有耐受过度电阻能力,与现有基于新能源暂态电流特征的保护相比,在新能源电源弱出力以及重合于永久性故障时动作性能更好。现场录波数据也验证了所提方法的有效性。     

双向隔离型DC-DC变换器的双移相优化控制

针对双向隔离型DC-DC变换器采用双移相控制策略时会减小开关管实现"软开关"的范围,使系统效率降低的问题,提出了一种优化控制算法。该控制算法以抑制系统回流功率和扩大开关管软开关范围为约束条件,优选出系统的最优运行点。搭建了硬件电路,对所提控制策略进行验证,可知系统在该最优运行点下,回流功率仅为传输有功功率的1%,同时系统效率也达到了最高。实验结果表明,采用所提的优化控制算法能够协调系统对开关管"软开关"的范围和回流功率的要求,使系统在满足桥臂功率管"软开关"条件的同时,得到更小的回流功率。     

基于数据驱动和多判据融合的油色谱监测传感器有效性评估方法EI北大核心CSCD

变压器是电力系统的枢纽设备之一,其运行的可靠性直接关系电力系统的安全运行。油色谱在线监测技术通过使用油色谱监测传感器监测变压器油中溶解各气体的含量能够及时发现变压器的早期故障。在现场的实际应用中,大量无效监测传感器的存在使得在线监测数据的质量降低,从而使得在线监测系统无法及时准确地监测变压器的运行状态。提出了一种基于数据驱动和多判据融合的油色谱监测传感器有效性评估方法,针对油色谱传感器采集的在线数据,首先从在线数据中选取用于评估的固定长度的特征数据集,然后将特征数据集中异常值的分布情况、连续相同值的分布情况、变异系数的变化情况以及产气率的变化情况作为判据对特征数据集进行判定,得到对应的判别值。之后,根据对每个判据的侧重情况,赋予判别值权重,获得传感器状态值,将该状态值与预先设置的容忍度进行对比,即可得到传感器的评估结果。使用现场的实例进行验证可知:该方法从多个方面对在线监测传感器的有效性进行评估,可以及时发现故障传感器,为提高在线监测数据的准确性及监测装置的可靠性提供必要的基础支撑。     

直驱风机变流控制系统对次同步频率分量的响应机理研究EI北大核心CSCD

在概述变流控制系统锁相环和d/q解耦控制环节传递函数的基础上,采用小信号方法,依次推出当控制系统各环节馈入1个次同步频率分量时输出信号的解析表达式,讨论信号经变流控制系统后频率变化关系,对比分析多个输出次/超同步频率信号的相对幅值关系。进一步以时域仿真及我国某新能源汇集地区PMU(phasor measurement unit)实测数据,分别验证理论分析的正确性。同时根据理论分析,对永磁直驱风机汇集母线存在多个次/超同步频率分量的现象给出解释,也对抑制主要次/超同步频率分量提供依据。