考虑储能自适应调节的双馈感应发电机一次调频控制策略

双馈感应发电机在常规超速减载控制下虽然可保留部分有功备用参与系统调频,但存在风电机组发电效益降低、转速调节范围减小及桨距角控制起动频繁等问题.为此,该文结合双馈风电机组网侧变流器的控制特性,提出计及超级电容储能荷电状态(SOC)控制的双馈感应发电机的惯量与一次调频自适应控制策略.在维持储能SOC的基础上结合惯性与下垂控制优势,提出可随频率偏差值和频率偏差变化率变化而自动调整两种调频控制参与调频的比例系数模型,实现两种调频模式的平滑切换,提升一次频率调节效果,提高单台风电机组的致稳性和抗扰性.最后通过仿真实验表明双馈感应发电机的惯量支撑和一次频率调节能力及发电效益较常规一次频率控制具有明显提高,为双馈感应发电机的改造升级提供了新思路.     

LCC-HVDC送端电网等值方案研究

大规模新能源经电网换相高压直流输电(LCC-HVDC)送出时,极易引发送端电网暂态过电压.通过建立LCC-HVDC及送端等值电网电磁暂态仿真模型,可以详细分析其暂态过电压特性,进而优化其控制策略.目前,针对LCC-HVDC送端电网等值的相关研究较少.结合工程需求,给出一种适用于LCC-HVDC送端电网的等值方案.首先,根据主干网各梯级断面点节点残压大小与LCC-HVDC电气耦合强弱的关系,提出一种基于节点残压的内部系统主干网确定方法.该方法在快速确定内部系统范围的同时,可有效避免等值过程中可能因人为因素而引起的等值误差;然后,以梯级断面点为依据划分拓扑区域,以等值前后各拓扑区域电气特性一致为原则,提出内部系统中包括新能源电源在内的等值电源、负荷及变压器等元件的详细参数确定方法;最后,给出LCC-HVDC送端电网多端口戴维南等值方法,简化了外部系统.基于国内某LCC-HVDC送端电网等值方案实际算例,验证了所提等值方案的有效性.     

主动配电网供电恢复过程中的孤岛划分及并网方法

制定主动配电网供电恢复策略时,充分利用分布式电源(DG)的发电能力,对于扩大恢复面积、提高供电可靠性具有重要意义。本文提出了基于广度优先算法、考虑DG运行特性和备用容量的动态孤岛划分策略,设计了馈线自动化终端(FTU)并网功能模块校验并网条件,并利用改进恒压、恒频控制策略(V/f)快速调节不满足并网条件的DG,使其重新并网。仿真验证表明,综合DG运行特性和备用容量的孤岛划分策略能更有效地保证孤岛运行的稳定性和电压、频率等调节的实现。FTU同期并网控制功能和改进V/f控制策略的协调配合,有助于实现DG孤岛快速、稳定并网运行。     

交直流混联系统单极接地故障对变压器直流偏磁及电流差动保护的影响分析

交直流混联系统发生单极接地故障时,会导致模块化多电平换流器(modular multilevel converter,MMC)交流出口电压出现直流偏置,若联接变压器采用Dyn11经电阻接地方式,当变压器接地电阻较小时,直流单极故障后产生的直流电流会流入变压器,导致变压器直流偏磁,出现励磁涌流并可能引起其差动保护误动。该文首先针对交直流混合配电网中YNd11型联接变压器及经不同电阻接地的Dyn11型联接变压器,分析了直流单极故障对其直流偏磁的影响,总结了影响因素。其次,以光伏直流接入系统为例,在PSCAD/EMTDC中建立混联系统模型,并在换流器出口设置单极接地故障,对理论分析的正确性进行了验证。最后,提出变压器出现直流偏磁时的应对措施,并针对单极接地故障与单相接地故障引起的保护误动作进行了分析,给出了识别策略。     

桥臂复用型模块化多电平换流器的拓扑及控制研究

针对模块化多电平换流器(modular multilevel converter,MMC)的轻型化需求,提出一种具备子模块高利用率的桥臂复用型模块化多电平换流器(arm multiplexing MMC,AM-MMC)。通过将相单元划分为上桥臂、复用桥臂和下桥臂,并利用桥臂切换开关对桥臂进行复用,AM-MMC可有效提高子模块利用率、降低子模块装配数量。为了避免桥臂切换开关的动态均压问题,设计确保AM-MMC在上、下桥臂复用模式之间平稳切换的模式切换策略。此外,根据AM-MMC拓扑特点,设计最近电平逼近调制和分段脉宽调制策略,以满足其在高压直流输电和中低压直流配用电领域的调制需求。基于Matlab/Simulink的仿真结果和物理实验结果表明,AM-MMC能够顺利完成交直电压变换与能量传输,且运行效果良好。与常规MMC相比,所提AM-MMC的子模块利用率提升至66.7%,子模块装配数量降低25%,有效实现了轻型化目标。     

考虑多重不确定性的交直流混合微网多目标优化运行

交直流混合微网拓扑结构复杂，分布式清洁能源出力随机性强且用电需求灵活多变，对微网的经济可靠运行以及清洁能源的消纳构成了挑战。针对这一问题，提出一种考虑多重不确定性的交直流混合微网多目标优化运行方法。首先基于多场景技术表征风光荷以及电价的不确定性，并考虑需求侧响应更新负荷预测水平。随后以运行成本最低，污染物排放最少，清洁能源消纳率最高为目标建立交直流混合微网多目标优化模型。针对常规NSGA-II算法局部搜索能力和收敛性等问题，将天牛须算子引入到NSGA-II中得到BAS-NSGA-II算法，并通过测试函数验证了该算法的准确性。最后通过算例对优化方法进行验证，结果表明，所提方法在保证经济性和环保性的同时能够有效提升清洁能源的消纳，且对不确定因素有着较好的适应性。     

新型故障电流转移消耗型子模块拓扑及其故障穿越策略

为应对模块化多电平换流器(modular multilevel converter,MMC)的直流侧短路故障,提出一种故障电流转移消耗型MMC子模块,根据不存在续流通路的特点将其称作续流通路阻断式子模块(freewheeling path blocking sub-module,FPBSM)。在对具备故障电流清除能力的MMC子模块总结分类的基础上,推演FPBSM的拓扑结构,基于二极管单向导通的特点消除续流通路,配合出口处晶闸管及控制策略,可以实现故障电流的有效清除。FPBSM在保证经济性的前提下,提高了故障电流清除的能力,确保了电容电压均衡。基于MATLAB/Simulink仿真模型及硬件实验系统,验证了FPBSM-MMC故障电流清除能力。     

钳位双子模块型模块化多电平换流器交流侧故障对直流侧的影响分析

具有故障闭锁功能的钳位双子模块型模块化多电平换流器(clamp double submodule-modular multilevel converter,CDSM-MMC)适用于大容量输电工程,为防止交流侧故障后可能引起的直流保护误动,需分析交流侧故障对直流侧的影响。首先,分析交流侧发生短路故障后,CDSM-MMC子模块电容的充放电情况,以及桥臂电流回路。然后,根据基尔霍夫定律与叠加原理,分析交流侧故障后,直流侧电压及电流特征,并在PSCAD中进行仿真验证。交流故障后,直流侧电流随桥臂电容电压变化;两相短路后,直流电压基本不变;单相接地短路与两相接地短路后,直流电压包含交流分量,其频率与幅值受到交流中性点接地方式影响。最后针对CDSM-MMC直流侧保护,给出部分参考建议。     

基于模块化多电平变流器的统一电能质量调节器工程实验装置研究

将模块化多电平变流器(MMC)技术和统一电能质量调节器(UPQC)相结合,为将UPQC应用于高电压、大容量的场合提供了可能,为电能质量问题的集中解决提供了新的思路。研究MMC型UPQC具有重要的技术意义和市场价值。首先分析基于MMC的UPQC工作原理,对其关键参数进行分析设计,针对UPQC并联侧和串联侧MMC变流器的电能质量补偿功能提出相应的控制策略。PSCAD/EMTDC下的仿真结果证明了参数设计的正确性和控制策略的有效性。进而研制一套4MV·A/10kV的MMC型UPQC工程实验装置,开展现场实验并进行分析,实验结果表明MMC型的UPQC能够实现多种电能质量的综合补偿。     

基于动态关联表征与图网络建模的分布式光伏超短期功率预测

现有方法忽略了分布式光伏时空关联性的动态变化,难以有效利用时空特征信息提升功率预测精度。考虑到分布式光伏出力的强波动特性与分布式光伏集群强时空关联性,提出一种基于时空关联动态表征与图卷积网络建模的分布式光伏超短期功率预测方法。首先,将各分布式光伏复杂出力序列分解为相对简单、波动较小的多个波动模态分量。然后,考虑到分布式光伏场站间时空关联性动态变化,利用数据驱动方式提取各类波动模态分量表征的各分布式光伏间深层次时空关联关系,并构建由各波动模态分量表征的多个动态时空图结构。在此基础上,建立考虑动态时空关联性的图卷积预测模型,针对不同模态下出力子序列分别预测,而后重构得到各场站功率进而获取区域分布式光伏总功率。最后,基于真实分布式光伏出力数据验证了所提方法的优越性。