大型光伏电站抑制低频振荡的有功阻尼控制策略

日益增大的光伏并网容量和光伏发电比重可能会对电力系统的低频振荡特性产生不良影响,大型光伏电站应该具备抑制低频振荡的能力。论文以大型光伏电站并入单机无穷大系统为研究对象,提出采用广域输电线路有功微分信号调节大型光伏电站最大有功输出的自适应阻尼控制策略,该控制策略能够尽可能多地输出有功并且确保光伏电站低频振荡抑制模式与最大功率跟踪模式之间的平滑切换。同时,考虑到相关标准对无功调压能力的要求,大型光伏电站无功控制沿用现有光伏系统无功调压的控制方法,进而形成大型光伏电站的功率控制策略。理论分析和仿真结果验证大型光伏电站有功阻尼控制策略能够显著提高系统抑制低频振荡的能力,保障系统安全稳定运行。     

交直流互联系统区间振荡广域阻尼控制系统设计

针对交直流互联系统区间振荡问题,构建了基于特征值转移因子理论的统一协调广域阻尼控制方案。首先,提出了能够反映多维振荡模式转移关系的非负定特征值转移因子矩阵,推导了能够统一协调各直流附加控制器的最优控制输入向量。然后,根据特征值转移因子矩阵的特征,利用可控性指标选择合适的控制器落点,同时利用贡献因子优选反馈信号。对美国西部电网频域和时域仿真结果表明,广域阻尼控制系统能够有效协调多个直流附加控制器,统一将不稳定区域的多个振荡模式快速、平稳地转移到稳定区域,同时该系统在通信延时、信号缺失以及参数不确定性等情况下     

含光伏电站的电力系统低频振荡广域阻尼协同控制方法

大规模新能源接入电网增加了弱阻尼振荡模式被激发的风险。首先,考虑同步发电机和光伏的动态特性,建立了详细的小信号模型,分析了光伏对低频振荡模式的影响,提出了含光伏电站的电力系统低频振荡广域阻尼控制架构,实现光伏-同步机协调阻尼控制;然后,以特征值分析结果为依据,提出了广域阻尼控制参数的优化模型,并对控制参数进行优化整定;最后,在PSCAD/EMTDC平台中搭建了含光伏电站的四机两区域系统电磁暂态仿真模型,验证了所提广域阻尼控制方法的有效性。     

光伏电站自抗扰附加阻尼控制抑制低频振荡策略研究

大规模光伏电站并网对电力系统阻尼影响显著,同时也为抑制低频振荡提供了新途径。为此提出了基于自抗扰控制(active disturbance rejection control,ADRC)的光伏电站有功附加阻尼控制。采用复数力矩系数法推导了光伏电站ADRC附加阻尼控制对发电机阻尼系数的影响,在DIg SILENT中搭建了含光伏电站ADRC附加阻尼控制的电力系统,并进行了仿真验证。在单机无穷大系统中,对比了传统PI控制器与ADRC控制器对低频振荡的抑制效果,结果表明ADRC控制器效果更为优越;在4机2区域系统中仿真了不同联络线功率和光伏电站并网容量下控制效果,表明ADRC控制器不仅有效抑制联络线的功率振荡,而且抑制了邻近同步发电机的有功振荡,且随光伏容量增大抑制效果也越明显,同时具有较强的鲁棒性。     

输电线路联合区间振荡阻尼策略

建立了并联型与串联型FACTS(灵活交流输电系统)装置在输电线路中模型并推导了其补偿容量对线路输送功率的改变量,进一步证明了FACTS装置能通过改变线路功率来改变各发电机电磁功率从而增加系统阻尼。利用PMU(同步相量测量单元)所测量的联络线的功率变化的广域信号作为PSS(电力系统稳定器)附加阻尼信号,再联合FACTS装置能够增强系统阻尼的功能,使得对本地振荡模式和区间振荡模式均有较好的阻尼效果。建立了两区域MATLAB仿真模型,验证了理论分析的正确性。     

基于无模型自适应控制的双馈风机次同步振荡附加阻尼控制方法

双馈风机并网系统易发生次同步振荡,受制于建模精度及控制器本身参数结构的固定性,传统的附加阻尼控制器可能存在适应性不强的问题。该文设计一种基于无模型自适应控制的次同步阻尼控制方法,依托动态线性化技术从系统输入输出数据中提取动态特征,以摆脱控制方法对建模准确性的依赖,增强控制器自适应性。首先,基于无模型控制方法设计控制器结构,并提出一种适用于阻尼控制的一步向前加权预测控制算法;进一步地,从理论上证明改进控制算法下闭环系统的跟踪误差一致最终有界性及有界输入–有界输出稳定性,并提出控制器参数的优化方法。最终,在综合考虑风速、风电场有功/无功出力、风机台数、线路串补度等影响因素的情况下,验证所提控制方法的抑制效果,结果表明,该方法具备很强的自适应性,在多种工况下均能有效抑制次同步振荡。     

应用于区域间低频振荡的SVC附加阻尼控制的研究

随着电网规模的不断扩大,采用传统的PSS难以抑制区域间联络线的低频振荡,限制了传输能力的提高.提出了采用静止无功补偿器(SVC)的附加控制来实现区域间振荡的阻尼控制,以机组变化的角速度偏差作为SVC阻尼控制信号,并在simulink中通过时域仿真,验证了具有附加阻尼控制作用的SVC能有效地抑制区域间低频振荡.     

无模型自适应广域阻尼控制设计方法

电力系统的运行方式和结构的时变特性越来越突出,传统广域阻尼控制器(conventional wide-area power system stabilizer,CWAPSS)由于参数固定,无法保证系统在不同运行状态下的控制效果。为此,文章采用无模型自适应控制(model free adaptive control,MFAC)算法实现了具有自适应功能的广域阻尼控制器的设计。首先讨论了MFAC算法的基本原理;然后通过分析比较WAPSS和MFAC算法参数之间的关系,给出了MFAC算法的参数设置方法;最后,通过四机两区系统的仿真验证了MFAC算法的有效性。仿真结果表明在系统结构发生变化时,无模型自适应广域阻尼控制器能够在线调整控制器参数,控制效果优于CWAPSS。     

电力系统多新息随机梯度模型辨识与自适应时滞阻尼控制

提出了基于多新息随机梯度模型辨识算法的电力系统广域自适应阻尼控制器设计思想。通过对实测输入输出信号进行在线辨识获得了含有互联电力系统全部关键机电振荡模式的精确开环模型;基于自由权矩阵方法研究了广域电力系统时滞相关稳定性条件,基于相关定理设计了状态反馈控制器,利用线性矩阵不等式可以方便求解得到时滞电力系统最大时滞上限。在此基础上,结合状态观测理论实现了互联电力系统的时滞输出反馈控制。针对典型的IEEE四机两区域互联电力系统的时域仿真表明,多新息随机梯度算法可以快速、准确的获得电力系统的开环模型,基于辨识所设计的广域自适应阻尼控制器能够显著地抑制系统低频振荡,提高互联电力系统阻尼和动态稳定性。     

大型光伏电站无功电压控制研究

为了满足光伏电站并网对公共连接点(Point of common coupling,PCC)无功电压控制要求,基于九区图原理,以PCC电压和功率因数均合格为最优控制目标,针对PQ电源型和PV电源型的大型光伏电站提出了的无功电压控制策略。搭建了PQ电源型和PV电源型大型光伏电站的等效模型,给出光伏电站无功电压控制策略实施流程图。以典型光伏电站出力和负荷动态变化为基础,通过搭建一个含大型并网光伏电站的110 kV系统,对光伏电站的无功电压控制进行仿真。仿真结果验证了所提策略的有效性和实用性。     

基于多变量控制的高铁低频振荡过电压阻尼方法

针对高速铁路网电压低频振荡导致动车组牵引封锁的现象,首先建立动车组线侧脉冲整流器状态空间模型;其次,对四象限整流器多变量控制策略进行详细的数学推导及参数设计,并在其闭环状态方程推导的基础上,研究了多台动车组采用多变量控制的车网系统稳定性,结果表明系统能够处于渐进稳定状态;然后在MATLAB的Simulink模块中搭建双重化变流器及其控制模型,对比分析瞬态直接电流控制和多变量控制的控制效果,得出多变量控制具有更好的动、静态特性;最后将2种控制方法下的整流器仿真模型接入牵引网系统链式仿真模型中,进一步验证多变量控制对车网低频振荡过电压良好的阻尼特性。     

微电网中多虚拟同步机并联运行有功振荡阻尼控制

微电网中分布式电源大多缺乏必要的惯量导致系统频率稳定性较差,因此采用虚拟同步机技术(virtual synchronousgenerator,VSG)来模拟同步电机特性以提供惯量支撑,但同时又引入了有功功率振荡等问题,特别当多VSG并联运行时这一问题更加严峻。该文提出一种基于分布式通信架构的互阻尼控制策略,通过相邻VSG间的互阻尼控制,使得扰动下系统内VSG时刻趋于相同的输出频率,改善了VSG的动态特性,从而有效地抑制了功率振荡。另外,该文通过构造李雅普诺夫能量函数的方法证明了改进后系统的稳定性,并通过搭建基于RT-LAB的半实物实时仿真平台验证了所提控制策略的有效性。     

光伏电站自抗扰附加阻尼控制抑制低频振荡策略研究EI北大核心CSCD

大规模光伏电站并网对电力系统阻尼影响显著,同时也为抑制低频振荡提供了新途径。为此提出了基于自抗扰控制(active disturbance rejection control,ADRC)的光伏电站有功附加阻尼控制。采用复数力矩系数法推导了光伏电站ADRC附加阻尼控制对发电机阻尼系数的影响,在DIg SILENT中搭建了含光伏电站ADRC附加阻尼控制的电力系统,并进行了仿真验证。在单机无穷大系统中,对比了传统PI控制器与ADRC控制器对低频振荡的抑制效果,结果表明ADRC控制器效果更为优越;在4机2区域系统中仿真了不同联络线功率和光伏电站并网容量下控制效果,表明ADRC控制器不仅有效抑制联络线的功率振荡,而且抑制了邻近同步发电机的有功振荡,且随光伏容量增大抑制效果也越明显,同时具有较强的鲁棒性。     

抑制联络线振荡的广域阻尼控制

广域阻尼控制为提高互联系统区间振荡模式的阻尼特性提供了新途径。为研究广域阻尼控制反馈信号和控制器安装点的优化选择,应用特征根分析法和传统控制理论,以 IEEE 10 机39 母线系统为例,分析了多机系统振荡功率在网络中的分布特征。由于良好信号能量和信噪比,区间振荡模式的联络断面振荡功率可为广域阻尼控制器优选反馈信号;阻尼控制器安装点的优化能够利用发电机至联络断面之间的传递函数模型,通过机电模式的留数和留数比确定。进而针对互联系统,给出了的结合特征根分析法和系统辨识技术的反馈信号选择与广域阻尼控制器布点的一般流程,改善了大系统的计算复杂性。     

电力系统区间振荡的阻尼与区域间送电功率关系特性

区间振荡的阻尼与区域间送电功率关系特性是电力系统区间振荡特性研究的重要问题。结合华东互联系统工程实例,对该问题着重进行了理论分析和探讨。定义了2机互联系统机电振荡模式的特征值对发电机转子相对角的灵敏度。通过对灵敏度符号变化规律的推导,获得了机电振荡模式的阻尼随转子相对角大小变化的一般规律。在此基础上,将区间振荡阻尼与区域间送电功率的关系特性问题,转换为2等值机互联系统机电振荡模式的阻尼与转子相对角关系特性问题,进而给出理论分析和解释。研究工作对于全面、准确掌握区间振荡的复杂特性有一定的指导意义。     

虚拟同步风电场协同光伏电站附加阻尼控制方法

迅速增长的新能源并网容量可能会导致电力系统的低频振荡现象,以风电和光伏为主的新能源机组应具备抑制低频振荡的能力.以含风电场和光伏电站的系统为研究对象,阐明双馈风机(doubly fed induction generator,DFIG)虚拟同步控制和附加阻尼控制增加系统阻尼的原理,以DFIG并网点处有功功率变化量为输入...     

电力系统低频振荡和次同步振荡统一模型阻尼分析

电力系统低频振荡和次同步振荡可能存在阻尼耦合,电力系统稳定器PSS(Power System Stabilizer)等控制装置的加入在抑制低频振荡的基础上,会引发系统次同步振荡。从系统阻尼出发,运用小干扰分析法．对低频振荡和次同步振荡实施统一建模,并分析系统的阻尼变化规律。对算例运用特征根分析法．分析比较了PSS、励磁放大倍数以及发电机出力和功率因数等参数变化对系统各振荡模式阻尼的影响。结果表明系统阻尼守恒,且低频振荡与次同步振荡不可共容;在调节以上参数时须考虑对低频振荡和次同步振荡的双重影响。     

多区域单机等效法分析和控制故障后区间振荡

针对故障后系统的区间振荡,提出改进的单机等效法分析不同区域间的相互作用,并制定相应的控制措施。根据故障后各发电机功角的振荡轨迹,将系统划分为若干个主导振荡区域和非主导振荡区域,并将多区域系统进一步等效为单机无穷大母线(one machine infinite bus,OMIB)系统。定义并计算不同区域间的相对动能及OMIB系统动能,用于分析不同区域间的非线性相互作用。采用傅里叶频谱分析和Prony分析辨识OMIB系统参数,得到故障后系统的主导振荡模式及相应的阻尼比。基于上述分析,提出调整故障前各区域发电机出力的方法以减少区间的相对动能,抑制互联区域振荡。算法用于分析和控制IEEE5区域16机标准测试系统的故障后区间振荡。仿真结果表明,算法不但能准确辨识故障后的主导振荡模式,且能分析多种区间模式的非线性相互作用;控制措施显著地提升了系统阻尼,抑制了故障后系统的区间低频振荡。     

大型并网光伏电站无功电压控制综述

伴随着光伏集中式并网的快速发展,大型光伏电站并网对电网影响也成为新的研究热点。高电压远距离外送的大容量并网光伏电站出力波动会造成并网点电压的波动,故障时甚至会造成电压越限,有必要探究大型光伏并网的稳态运行及故障情况下的无功电压协调控制问题,提高电网的电压安全稳定性。针对现阶段国内外新能源并网无功控制的研究进展,阐述并网光伏发电的常用无功电压控制策略。     

阻尼联络线低频振荡的SVC自适应模糊控制器研究

从暂态能量的角度对区域模式振荡的过程进行分析，提出以降低区域间振荡能量为控制目标的阻尼控制策略，设计出附加在SVC上的自适应模糊控制器，以提高互联系统的动态稳定性水平。该控制方案不需预知系统具体参数，通过对系统运行状态和控制效果进行评判，依据模糊规则自适应地对控制参数进行调节，实现对区域模式振荡的有效抑制。数字仿真表明，该控制器能有效地提高互联系统的动态稳定性水平，对不同的系统运行方式和振荡模式具有较强的鲁棒性。