RBFNN‐based adaptive crowbar protection scheme designed for the doubly fed induction generator in large‐scale wind farms

The doubly fed induction generator (DFIG) and its relative technique, especially in the case where crowbar protection is provided for enhanced low‐voltage‐ride‐through (LVRT) performance, have been hot issues for a long time. In this paper, the wind farm LVRT standard and the dilemma that the conventional crowbar protection encounters are introduced in the first place. Then, the variation of the DFIG rotor faulted current is analyzed, with part of its duration being considered as a black box. Therefore, the radial basis function neural network (RBFNN) is utilized for the black box modeling. Based on above studies, an adaptive crowbar protection scheme is finally put forward and assessed. Emphasis is mainly placed on the black box modeling, error analysis, and the investigation of its impact on the wind farm LVRT capability. DIgSILENT‐based simulation results indicate that, with the novel scheme, it becomes possible for the crowbar to be adaptively switched out at a certain reasonable moment, so as to generate reactive power within the faulted duration. As a result, the steady‐state voltage of the point of common coupling (PCC) is enhanced and the safety of the rotor‐side convertor (RSC) can be ensured at the same time. © 2015 Institute of Electrical Engineers of Japan. Published by John Wiley & Sons, Inc.     

计及风力发电的配电网电压稳定性评估框架研究

把风电场功率圆的稳定性作为评估配电网稳定性的依据之一,计算功率圆的电压稳定性、电网架构安全性和用户用电的可靠性等指标,最后提出配电网的安全性综合指标。分三种情况对电压稳定性进行评估：风电场并入网络时,计算流进负荷点的冲击电流,得到电压波动情况,评估网络电压稳定性;风电场切出网络时,计算负荷点失去电压支撑的大小得到电压跌落情况,评估网络电压稳定性;风电场间歇输出功率时,考虑风电场改变配电网的功率潮流,重新构造电网电压稳定指标,根据风电场的有功和无功判断系统电压稳定性。最后以IEEE123节点系统为例,验证了所提计及风力发电的配电网电压稳定评估框架的有效性。     

风力发电用电压跌落发生器研究综述

为测试风力发电系统的低电压穿越能力,需要专门的电压跌落模拟装置。鉴于此,对国内外现有风力发电用电压跌落发生器(VSG)的研究进行了详细的总结,论述了3种形式的VSG实现方法,阻抗形式VSG通过在主电路中并联或串联阻抗模拟电压跌落,变压器形式VSG以变压器组合或中心抽头变压器切换方式模拟电压跌落,电力电子变换形式VSG使用半导体功率器件模拟各种电压跌落类型,功能强大;并对各种方法的工作原理和实现方法进行了分析,对各自的优缺点进行了对比。变压器形式VSG具有结构简单、可靠性高和成本较低的优势,目前使用较多,电力电子变换形式的VSG因其体积小、便于携带和强大的功能,将会得到越来越多的应用。     

电力系统中的电压瞬间跌落

电力市场的发展把电压瞬间跌落作为电能质量的重要指标提出更加严格的限制。给出了电压瞬间跌落的基本概念、描述特征及其统计计算的基本方法,分析了电压瞬间跌落的概率分布、对电力系统和电力用户的巨大危害,最后提出限制和减少电压瞬间跌落的措施。     

风电并网对接入地区电压的影响

随着风电装机规模的不断扩大,大规模风电场接入地区电网后,对当地电网的电压造成影响,研究风电接入地区电网电压问题显得十分重要。以新疆哈密地区风电接入当地电网为例,统计了并网地区典型运行方式下的母线电压水平。建立风电场机组仿真模型,考虑尾流效应影响下的风速,通过实时数据进行潮流计算,分析与风电场有关的关键节点电压问题。针对当地电网的运行方式,提出了改善并网地区电压质量的措施,对投切电抗器和SVC 2种无功补偿方案进行计算并仿真了方案的可行性。在国内风机脱网的背景下,分析了投切电抗器可能对同一并网点的风电场群产生影响。     

基于两步分群法的双馈机组风电场等值建模

为了在保证风机等值精度的基础上降低风电场仿真模型的复杂度,考虑到实际风电场内尾流效应及风机控制方式不同的情况,借鉴层次分析法的思想提出了两步分群法。该方法综合考虑了风机初始运行点以及动态特性。首先考虑风电机组间尾流效应计算输入风速,根据机组桨距角动作情况进行初次分群,通过转子电流受扰曲线识别动态特性相近的风机实现再次分群。然后在保证风电机组功率输出特性和电压差恒定的基础上,进行风机和集电线路参数等值,得到风电场多机等值模型。最后通过仿真验证了所述方法的合理性。     

SRTM数据在山地风电场风资源评估中的应用

在风资源评估过程中,高精度地形数据通常较难获取,寻找一种可替代数据变得非常重要。针对风资源评估中经常存在的地形测绘和地表状况考察困难的问题,以云南高海拔复杂山地风电场-DGS风电场为应用案例,尝试将90 m分辨率的SRTM地形高程数据用于绘制Meteodyn_WT软件所需的电子地形图,并分别采用SRTM数据绘制的地图与实测1∶10 000的高斯地图所得到的风资源评估结果进行对比分析,得出SRTM数据可用于高海拔复杂地形的风资源评估的结论。     

含风电场的电力系统电压控制分区

提出了含风电场的电力系统电压控制分区的一种新的方法。将风电点出力离散为多个场景,并求取其期望场景。根据风机出力的特点修正了系统的无功电压灵敏度矩阵,然后根据电压幅值对于无功功率的灵敏度定义了电力系统各个节点的电气距离,再将其映射到一个多维空间中,依据此空间电气距离并应用免疫-中心点聚类算法将各节点进行归类。把问题转化为数学上的空间聚类问题。在新英格兰10机39节点进行仿真,其结果显示该方法能够合理地解决风机出力的随机性与系统分区要求尽量稳定的矛盾。     

风电用变压器型电压跌落器及保护系统的研究与设计

风电机组并网运行前,需要进行低电压穿越能力的测试,专门的电压跌落模拟装置必不可少。基于此,研究了一种风力发电用变压器型电压跌落装置,可以模拟不同类型的故障,实现不同深度的电压跌落,电压跌落持续时间可调。为保证电压跌落测试系统能安全可靠工作,设计了完备的故障保护系统。通过建模仿真与现场测试实验,该装置可以满足实际工程需求,为风电机组低电压穿越测试中电压跌落装置实现方案提供选择与参考。     

海上风电场内部电气接线系统的研究

海上风电场的电气接线系统的设计方式直接影响风电场的可靠运行、有功损耗、投资成本等设计评估与使用性能.以规划中的东海大桥海上风电场为例,讨论了其内部接线系统的不同设计方案.在MATLAB/Simulink平台上进行仿真、计算,通过分析与对比,最后得出有益的结论.     

Control of fault current limiter by series‐connected voltage sag compensator

This paper describes a control scheme of fault current limiter by series voltage injection. The current limiter proposed in this study is based on the use of a SMES‐based series‐connected voltage sag compensator, which has been previously studied by the authors, for controlling fault current caused by short circuit on the load side. An algorithm for fast discriminating between power system voltage sag and load‐side short circuit is proposed for the equipment to correctly function either for voltage sag compensation or for fault current limiting purpose. Furthermore, a new control strategy based on output voltage phase control of the series compensator is proposed for current limiting with good waveform characteristics and low active power absorption. Experimental results demonstrated the validity of the proposed strategy. © 2006 Wiley Periodicals, Inc. Electr Eng Jpn, 155(2): 64–72, 2006; Published online in Wiley InterScience ( www.interscience.wiley.com ). DOI 10.1002/eej.20128     

新能源接入系统的电压暂降源定位方法研究

风电和太阳能等新能源的接入对电网系统的电压暂降带来新的问题,正确识别电压暂降源得到重视.该文讨论了一种改进的距离阻抗法实现电压暂降源定位的新方法,并就风电接入系统进行了仿真验证,验证结果显示该定位方法能正确判断暂降源的位置.     

Voltage sag compensation with minimum energy injection by use of a micro‐SMES

This paper presents a method to compensate voltage sags with minimum energy injection for a series‐connected voltage restorer using a micro‐SMES. A circuit for extracting the fundamental symmetrical components from sag voltages and a minimum energy injection algorithm is described. Simulations of voltage sag compensation have been carried out using PSCAD/EMTDC for various faults. The simulation results confirm the validity of the proposed method and show the possibility of reducing the size of energy storage devices. © 2002 Wiley Periodicals, Inc. Electr Eng Jpn, 141(3): 70–80, 2002; Published online in Wiley InterScience ( www.interscience.wiley.com ). DOI 10.1002/eej.10047     

直流输电技术在海上风电场并网中的应用

海上风电场具有风速高、风力稳定、各种干扰少及发电量大等特点,风电场由陆地向海上延伸,是未来风电发展的大趋势。根据海上风力发电的特点,介绍和分析海上风电场采用交流输电技术、基于相控换流器(PCC)的传统高压直流(HVDC)输电技术和基于电压源换流器(VSC)的轻型HVDC输电技术的3种并网方式,说明采用后面2种HVDC并网方式的特点和应用场合,并指出HVDC应用于海上风电场并网需要研究的问题。     

风电并网运行接入点电压跌落分析及抑制措施的研究

风电并网运行所引起的电压跌落问题,随风电比重的增大而日益突出。通过对风电场并网运行所产生的接入点电压跌落的原理进行了分析,建立MATLAB／SIMUuNK模型仿真,验证了使用静止无功补偿器（SVC）能显著地减小电压偏差、抑制电压跌落,有效地改善风电并网运行时的电能质量。     

基于多Agent系统的大型电网电压暂降评估

面向实际大型电网的暂降评估需要考虑覆盖全网特征的线路故障仿真,其仿真计算速度和稳定性是制约其实用化的主要因素。为此提出了一种基于多Agent系统的大型电网电压暂降评估方法。该方法根据仿真需求构造多Agent系统并制定协同交互规则。首先,由网架解析和故障设置Agent自主生成仿真任务。其次,由仿真管理和计算Agent动态执行海量仿真。最后,由数据处理和分析Agent异步存储仿真数据并生成评估结果。目前该方法已应用在某省级电网电压暂降评估工作中,取得了较好效果。实例证明所提方法加速比高,运行稳定,可为大型电网电压暂降评估实用化提供技术支撑。     

考虑风资源影响的风电场电压波动和闪变评估

风电并网后引起的电压波动和闪变水平可能超出国家有关标准,造成严重的电能质量问题,因此,在风电并网之前需对这两者进行评估。采用了一种新的评估方法。区别于国际电工标准(IEC61400-21)中电压波动与闪变的评估,此方法考虑了风电场的风资源情况对这2个指标的影响。对风电场在不同出力下由阵风引起系统的电压波动进行计算,并用IEC闪变仪计算短时间闪变值Pst。用所提方法和IEC标准对我国某一新建的风电场进行评估。结果表明,所提方法不仅能有效地进行电压波动与闪变评估,而且能更好地考虑风速变化对风电场带来的潜在影响。     

基于监测点数据分析的风电场电压暂降预警研究

对风电场电压暂降指标进行深入数据挖掘并给出适当预警,可及时发现电网中已存在或潜在的电能质量问题并加以改善。利用改进的AHP法确定电压暂降各个特征量的权重,结合改进的欧氏距离法计算出风电场并网点电压暂降监测数据、自设等级限值以及前一段时间电压暂降均值的距离系数,进而快速准确地对风电场电压暂降干扰的真实水平做出及时预警。通过实例分析,证明了所提方法的实用性和高效率,可将其有效应用于电能质量异常数据预警系统。     

Parallel FETI‐DP algorithm for efficient simulation of large‐scale EM problems

An efficient parallelization of the dual‐primal finite‐element tearing and interconnecting (FETI‐DP) algorithm is presented for large‐scale electromagnetic simulations. As a nonoverlapping domain decomposition method, the FETI‐DP algorithm formulates a global interface problem, whose iterative solution is accelerated with a solution of a global corner problem. To achieve a good load balance for parallel computation, the original computational domain is decomposed into subdomains with similar sizes and shapes. The subdomains are then distributed to processors based on their close proximity to minimize inter‐processor communication. The parallel generalized minimal residual method, enhanced with the iterative classical Gram‐Schmidt orthogonalization scheme to reduce global communication, is adopted to solve the global interface problem with a fast convergence rate. The global corner‐related coarse problem is solved iteratively with a parallel communication‐avoiding biconjugate gradient stabilized method to minimize global communication, and its convergence is accelerated by a diagonal preconditioner constructed from the coarse system matrix. To alleviate neighboring communication overhead, the non‐blocking communication approach is employed in both generalized minimal residual and communication‐avoiding biconjugate gradient stabilized iterative solutions. Three numerical examples are presented to demonstrate the accuracy, scalability, and capability of the proposed parallel FETI‐DP algorithm for electromagnetic modeling of general objects and antenna arrays. Copyright © 2016 John Wiley & Sons, Ltd.     

具有低电压穿越能力的集群接入风电场故障特性仿真研究

结合风电机组的结构和并网原理,对直驱风电机组提出了"卸荷电路+无功补偿"的低电压穿越改进控制方法,对双馈风电机组采用了DC-Chopper和SDBR(series dynamic braking resistor)代替Crowbar的低电压穿越改进控制方法。以PSCAD为平台分别构建了具备低电压穿越能力的直驱风电机组和双馈风电机组的并网仿真模型;结合风电并网技术规程,采用电压跌落器仿真验证了直驱、双馈风电机组在电网电压跌落下的低电压穿越能力。参照新疆达坂城实际风电场群接入系统方案,构建了包含具备低电压穿越能力的直驱、双馈风电机组的集群风电场仿真算例,研究了风电场送出线故障、集群风电场送出线电压跌落、系统线路电压跌落时风电场群故障穿越特性。仿真结果表明:集群接入风电场送出线电压跌落会影响相邻风电场及系统的电压和频率,故障结束后整个风电接入系统可以在风电接入技术规程要求的时间内恢复至稳态运行状态。研究成果有助于分析风电大规模集群接入系统的运行特性,提高电力系统对风电的接纳能力。