计及小干扰稳定约束的互联系统AGC最优经济控制策略

为了在保证互联系统小干扰稳定的前提下提高系统调频的经济性,提出了基于双层模型控制结构的多区域互联系统自动发电控制(automatic generation control,AGC)最优经济调频控制策略。首先上层控制基于全网层面,以消除系统频率偏差为首要目的,建立了多区域AGC协调控制优化模型,并采用非线性规划算法求解该优化模型。然后下层控制中充分考虑系统的动态稳定性,建立了计及小干扰稳定约束的AGC指令最优分配模型,并提出了基于改进策略的优化算法求解该模型。最后,通过修改后的IEEE-30节点配电网算例对所提策略的有效性进行验证。结果表明,该策略在提高互联系统调频经济性的同时,使得系统满足小干扰稳定的要求;所提出的算法改进策略改善了算法的收敛性,并且在保证计算精度的前提下提高了优化速度。     

基于深度学习的直流配电网分布鲁棒优化调度方法

随着分布式资源的大规模接入,直流配电网能量损耗小、控制灵活的优点凸显。针对直流配电网传统物理优化模型效率低的问题,提出了一种基于深度学习的直流配电网分布鲁棒优化(DRO)调度方法,其采用深度学习方法替代了基于场景的DRO模型的迭代求解过程,通过直接预测典型场景的最恶劣概率分布来提高模型求解效率。构建直流配电网基于场景的DRO物理模型,采用列与约束生成算法迭代求解生成深度学习的训练数据;以光伏出力、负荷、范数置信度为输入,以最恶劣概率分布为输出,构建深度神经网络模型;基于训练好的神经网络预测实时输入的光伏出力、负荷、范数置信度的最恶劣概率分布,构建最恶劣概率分布下的单层随机规划模型,获取等效的基于场景的DRO调度策略;采用33节点直流配电网系统为算例,验证所提方法在求解效率和计算精度方面的有效性。     

考虑新能源波动区间的交直流配电网下垂斜率鲁棒优化方法

为应对交直流配电网中新能源出力的不确定性,以交直流混合配电网电压源型变流器(VSC)为研究对象,提出了考虑新能源波动区间的交直流配电网VSC下垂斜率鲁棒优化方法。该方法在保证系统鲁棒安全的前提下最小化期望场景的网损,并采用列和约束生成算法进行求解。在下垂控制中,提出V 2ac-P和V 2ac-Q双下垂控制,在保证线性反馈下垂特性的前提下,将模型的子问题转化为混合整数二阶锥规划问题。此外,为提高子问题二阶锥松弛的精确性,提出了支路损耗限值策略,通过求解支路损耗最优潮流模型,确定每次迭代过程中各支路可能的最大损耗,并在子问题中以此为约束对支路电流进行限值。数值仿真结果表明,提出的优化方法可以以微小的经济代价显著提高系统的鲁棒安全性。支路损耗限值策略能有效提高二阶锥松弛的精确性,从而增强子问题对于极端场景的优化能力。     

考虑VSC-MTDC动态稳定性约束的优化协调控制策略

为了解决多端柔性直流系统(VSC-MTDC)直流电压越限和功率分配不合理的问题,提出了一种与调度系统相结合的协调控制策略。通过调度系统进行短期负荷预测,并以所有下垂控制站的下垂系数、直流电压参考值和直流功率参考值为决策变量,以直流电压、直流功率和直流线路电流不越限为不等式约束,建立系统损耗和直流电压偏差最小为目标的多目标优化模型。此外,为了保证系统稳定性,通过建立反映VSC-MTDC直流侧响应的状态空间模型的方法,引入所有下垂系数之和为常数的等式约束。算例中搭建了四端VSC-MTDC系统,对定功率站的功率不变、功率突变以及计划停运等情形进行实验。结果表明,所提算法能在保证系统稳定的前提下,确保各节点直流电压波动范围为额定值的–5%~5%以内,同时保证各站的直流功率不满载。因此,所提算法能够优化VSC-MTDC的运行特性,可作为一种稳态调控或计划停运的控制手段。     

基于改进等效电路模型的直流微电网大信号稳定性分析

对高阶非线性直流微电网进行简化建模是大信号稳定性分析的有效方法。传统简化模型主要关注LC滤波器和线路阻抗等参数,难以分析换流器控制参数的影响,所建立的判据存在难以准确反映直流微电网稳定域的问题。因此,该文提出直流电压下垂控制换流器的具备完整状态变量集的改进等效电路模型,相比于传统简化模型,能更准确地刻画系统低频响应特性。基于混合势理论推导了直流微电网大信号稳定判据及其稳定域,并结合LaSalle不变集定理得到能量指标,以反映系统稳定性变化趋势。建立的稳定判据可指导控制参数优化,且能拓展到多端直流微电网的大信号稳定性分析。在多场景下仿真验证了所提改进等效电路模型和大信号稳定判据的有效性。     

基于强化学习的直流微电网分布式经济下垂控制

针对直流微电网在传统下垂控制下整体运行成本偏高且存在电压静态偏差的问题,提出一种基于强化学习的完全分布式经济下垂控制策略.通过分布式一致性算法寻找系统最优经济运行点,并利用偏差调整和Adam算法优化经济下垂系数,以提高计算的速度与效率;通过改进强化学习原理进行电压的二次优化控制.利用MATLAB/Simulink搭建具有不同运行成本单元的直流微电网仿真模型,结果验证了所提策略的有效性和优越性以及即插即用特性.     

基于PSO算法的直流近区光伏发电系统控制参数优化方法

针对直流近区光伏发电系统的小扰动和振荡问题,本文提出了一种基于P SO算法的直流近区光伏发电系统控制参数优化方法以提升系统小干扰稳定性.首先,建立包括光伏阵列、逆变器及其控制器、直流输电系统的直流近区光伏发电系统小信号模型.其次,建立了基于特征值的直流近区光伏发电系统控制参数优化问题,并提出了一种基于P SO算法的控制参数优化方法对优化问题进行求解.最后,在Matlab/Simulink仿真平台中采用所提出方法对直流近区光伏发电系统的控制参数进行优化,并施加不同类型的扰动,比较控制参数优化前后系统的动态响应.仿真结果表明,采用优化后的控制参数,系统的动态响应性能得到明显提升.     

适用于直流配电网的改进下垂电压控制策略

为了解决直流配电网传统下垂控制中有功功率波动过大所引起系统直流电压大幅度变化的问题,首先对传统的电压下垂控制进行了分析,并由此提出了改进下垂电压控制策略.该策略在传统下垂控制的基础上,将下垂系数由常量转换为变量,通过监测系统直流电压,构建下垂系数与直流电压偏差函数关系,并引入电压裕度和指令上、下限值,使其能将系统直流电压限定在设定范围内.系统在受到小功率扰动时能保持传统下垂控制快速调节不平衡功率的优点;受到大功率扰动后能自我修正下垂系数,加强电压控制性,减小系统电压偏差.最后,在PSCAD/EMTDC仿真平台搭建两端供电式直流配电网模型,对改进下垂电压控制策略进行仿真分析,并和传统控制策略进行了对比,仿真结果表明,相比传统下垂控制,改进下垂控制能更有效地稳定系统电压.     

基于改进人工蜂群算法的直流配电网典型应用场景拓扑结构研究

为了解决直流配电网规划中场景针对性不强的问题,给出了不同场景下直流配电网的网络拓扑结构规划方案。将直流配电网应用场景分为居民住宅区、工业园区和新能源集结区,考虑不同应用场景的特点,利用层次分析法提出一种新的可靠性指标计算方法。结合变权的思想,综合考虑电网的经济性和可靠性,给出了直流配电网的规划模型。利用由最大最小积改进的人工蜂群算法,以IEEE标准14节点电路为对象,对三种场景下的规划模型进行寻优,并利用griewank函数对比了改进前后算法的性能。仿真结果表明,所得线路规划方案满足各场景要求,改进后的蜂群算法收敛速度和精度均有提升。所提方法可为直流配电网规划提供参考。     

实用高压直流输电稳态模型及潮流算法解析

交直流混合输电系统的潮流计算是静态安全分析以及暂态稳定、电压稳定、小干扰特征值等分析计算的前提和基础。深入解析和理解电力系统广泛应用的商业计算软件中高压直流输电系统的数学模型、混合系统潮流求解算法,并掌握影响收敛性的相关因素,对提高大电网分析人员的计算效率具有重要意义。首先推导了国内广泛应用的BPA潮流计算软件中,双端高压直流输电系统的准稳态模型;解析了交直流潮流交替求解算法流程;通过对一双端高压直流输电系统的潮流解轨迹的计算和分析,揭示了交直流系统的相互影响特性;总结了决定特高压直流运行状态和交直流潮流收敛特性的影响因素。     

逆变型微网下垂控制器参数选择和稳定性分析

微网的动态稳定分析广泛采用特征分析法。微网孤岛运行时,多使用下垂控制方法来稳定其电压和频率。下垂控制器中下垂增益的选取会对微网系统的稳定性产生重要的影响。本文研究了状态矩阵中含有不确定参数的线性系统的稳定性分析方法,建立了微网采用下垂控制的小信号模型。利用提出的方法,分析了微网的小信号稳定性,并给出了系统为渐进稳定时下垂控制器下垂增益的范围。最后,通过模态相关因子的方法分析了系统稳定性与下垂增益的关系。算例结果验证了该方法的正确性。     

采用下垂控制的直流配电网小干扰稳定性分析

下垂控制是直流配电网的一种重要控制方式。推导了计及换流器时间常数的电压源型换流站本地控制数学模型及其线性化的小干扰分析模型。结合站间协调控制,分析了下垂控制的通用小干扰分析模型及两种典型情况。依据换流站小干扰分析模型,设计了小干扰等效阻抗模型,可将多端直流配电网逐端简化为单端换流站与若干小干扰等效阻抗组成的系统。最后利用根轨迹方法定量讨论了两种下垂控制方式的小干扰稳定性及其影响因素,并通过PSCAD/EMTDC数字仿真软件进行了验证。     

多端柔性直流输电系统动态协调优化控制策略

针对多端柔性直流输电系统（MMC-MTDC）采用定系数下垂控制存在功率分配失衡、直流电压越限及运行损耗较高的情况,提出一种动态协调优化控制策略。该控制策略考虑网损、直流电压偏差、换流站功率裕度、系统电压静态稳定裕度等因素对系统的影响,建立非线性多目标优化求解模型,并采用基于Pareto最优解集的多目标遗传优化算法计算受端下垂控制站的直流电压参考值、直流功率参考值和下垂系数。然后将求解得到的最优控制参数应用于系统,使换流站动态修正实际运行点以保证系统的稳定与经济运行。最后,建立四端MMC-MTDC系统并对所提控制策略进行仿真验证。结果表明,该控制策略可在满足各项稳定运行指标的前提下,根据系统运行工况得出最优控制参数并动态修正运行点,实现降低系统运行损耗和各站直流功率不满载的目标。     

计及无功电压环节的VSG虚拟转矩及振荡失稳机理分析

通过模拟同步发电机的机电暂态过程,虚拟同步发电机(VSG)技术成为并网逆变器接入电网的一个颇具吸引力的方案。然而,VSG也存在功率振荡现象,相关机理的研究有待开展。文中借鉴传统电力系统中的转矩分析理论,建立了计及无功电压环节的VSG小信号模型,并结合振荡模态,重新定义了虚拟转矩系数。然后,通过分析该系数与稳定性之间的关系,从数学上证明虚拟阻尼转矩不足将导致VSG出现功率振荡失稳。之后,以鲁棒下垂控制的VSG为例,给出了虚拟转矩系数的计算方法,并在PSCAD/EMTDC和VSG实验平台验证了该结论的正确性。最后,从系统初始状态、线路参数及控制器参数等多个角度出发,讨论了VSG无功电压环节对虚拟转矩系数及系统小信号稳定性的影响,可为VSG控制器设计和系统小信号稳定性分析提供依据。     

基于混合智能粒子群算法的广义电源主动配电网优化配置

研究广义电源接入主动配电网的优化配置问题。提出一种电压偏差指标。建立综合考虑投资经济效益、电压偏差及污染气体排放指标的多目标优化配置模型。提出一种混合智能粒子群算法,在优化过程中引入快速非支配排序策略、精英保留策略和拥挤距离计算策略以改善其全局搜索能力。对IEEE-33节点、PG&E-69节点配电系统进行计算,分析在不同负荷水平下各指标的变化情况,研究负荷变化时广义电源的最佳配置。研究表明,广义电源的接入与合理配置能够有效提高投资运行效益和系统电压稳定性,同时说明该方法能够保证配置方案的多样性和多目标优化过程的寻优性。     

基于下垂特性控制的无互联线逆变器并联动态性能分析

对于无互联信号线逆变器并联系统,采用传统有功和无功功率下垂控制法往往会引起动态性能的问题。该文在传统下垂法中额外加入瞬态下垂分量,并且稳态下垂分量采用了旨在减小连线阻抗影响的并联控制策略,使多逆变器模块的电流均分能快速达到稳定。运用小信号建模分析表明控制方程系数的匹配能较大的影响瞬态响应,合理的参数设计有利于动态性能的提高。采用数字信号处理器(digital signal processor,DSP)实现全数字化逆变器并联系统设计,实验结果表明所提出的方案能有效提高无互联信号线逆变器并联系统的动态性能。     

小信号模型微网逆变器下垂控制单环与双环动态特性研究

下垂控制是当前微网逆变器的常见控制策略。分别建立了微网逆变器在电压单环下垂控制和电压电流双环下垂控制下的小信号模型。针对两种控制器结构分析了下垂参数和负荷阻抗变化对系统特征根分布的影响,为下垂参数的设计提供了理论依据。通过MATLAB/Simulink仿真,在负荷阻抗增加20%情况下分析逆变器输出功率的阶跃响应。计算结果表明,双环下垂控制的微网逆变器具有更好的稳定性和动态响应。     

基于前馈补偿的柔性直流配电系统下垂控制方法

针对柔性直流配电系统采用的Udc-P和Udc-Idc两种典型下垂控制策略,建立了基于动态导纳的下垂控制小扰动稳定分析模型。研究了直流线路参数、交流互联电网强度以及直流负荷等影响因素变化时系统出现的不稳定现象;进而提出了基于带通滤波的前馈补偿下垂控制方法,并对补偿前后的系统稳定性进行了分析比较。最后通过改进的IEEE 33节点配电系统算例进行时域仿真测试,仿真结果表明所提方法能够有效提高系统阻尼与稳定性。     

引入功率微分项的并网下垂控制逆变器小信号建模与分析

针对经典的电压-频率下垂控制系统受扰易产生振荡的问题,提出了加入功率微分项的下垂控制方法。建立了经典下垂控制与所提加功率微分项的下垂控制的并网逆变器完整的小信号模型。分析了下垂系数与功率微分系数对系统特征根分布的影响,得到了加入功率微分项后系统低频域特征根阻尼比增加、可有效抑制扰动带来的振荡的结论;分析了各参数变化对系统稳定性的影响,为系统参数设计与性能分析提供了理论依据。最后通过MATLAB/Simulink建立模型,在同样初始状态下系统取不同参数以及不同控制策略时,系统受扰的响应与理论分析一致,验证了建模与理论分析的正确性。     

基于下垂特性控制的无互联线并联UPS建模与稳定性分析

在UPS无互联线并联中，下垂特性控制是一种有效的控制方案。该文以2台单相UPS无互联线并联为研究对象，提出了基于下垂特性控制的2台并联逆变器系统的小信号模型。利用此模型，分析了并机系统中各种参数对并联系统稳定性的影响，这些分析给设计并联系统的参数提供了较好的指导。仿真与实验结果都证实了采用小信号模型的分析的正确性。