基于柔性互联的配电网电压质量协同优化控制策略

文章基于多个电压源型变换器（Voltage Source Converter,VSC）与公共直流环节,构建了一种柔性互联型低压配电网,建立了多条配电馈线间的有功功率通路,通过线路间有功补偿的方式解决了大量分布式光伏并网引发的配电网电压质量问题,同时提出了多区域馈线间统一协同控制策略。该策略利用直流电压传递各馈线的交流电压信息,实现多个VSC间的功率协同控制与馈线间的互供互济,有效解决各条配电馈线的电压质量问题。该方案无需在多个VSC间搭建通讯线路,且互联VSC可灵活投入、切出,而不影响其他VSC的运行。最后在Matlab/Simulink平台验证了所提策略的可行性和有效性。     

基于智能软开关的柔性互联低压配电网优化控制

智能软开关(Soft Open Points,SOP)的普及使得多台区联合运行成为趋势。针对大规模户用光伏接入低压配电网带来的电压越限、网损和三相不平衡问题,提出一种基于SOP的柔性互联两阶段优化控制架构。日前阶段,考虑长时间尺度光伏及负荷功率,建立以台区Ⅰ、Ⅱ总网损最小、三相不平衡度最小为目标函数的三相四线柔性互联低压配电网优化模型,求取SOP三相功率出力,采用模型凸化的方式降低求解难度。日内阶段,针对光伏及负荷5分钟短时功率扰动带来的电压波动越限问题,基于日前SOP优化结果,利用SOP两侧换流器电压-无功下垂控制方法抑制电压越限问题。仿真结果表明,所提两阶段优化控制策略能够有效抑制高比例光伏并网带来的供电质量问题。此外,为了保障优化结果对比分析的客观性,选取与本文优化参数相近、光伏接入情况与网络模型相同的文献案例进行对比分析。分析结果表明,通过功率在空间上的转移,实现不同交流台区间的功率互济,解决了多个台区存在的电压质量和网损问题,并且控制变量数目更少,综合优化结果更好。     

城市电网柔性分区互联方案研究

目的  柔性直流技术由于其灵活性、快速的控制能力,可应用在异步电网互联、可再生能源并网、城市电网供电等。文章提出城市电网柔性分区互联紧凑型方案以实现城市电网分区间的互联、互济,提高电网安全稳定水平。 方法  根据电网现状,考虑到城区新建输电通道的实施难度以及建设工期难以控制等因素,利用已有的交流互联通道进行布点,将交流弱互联改为柔性强互联,互联端数及规模结合系统需求、原有线路的输送能力、增容改造的可行性等综合确定。由于城市用地紧张,选用紧凑型设备,采用户内紧凑布置。 结果  采用柔性直流背靠背实现城市电网分区间互联、互济,可显著降低系统短路电流水平,提高电网互济能力和安全稳定水平;采用户内紧凑布置,可节省约40%的空间,满足缓解城市土地资源稀缺的需求。 结论  提出的柔性分区互联紧凑型设计方案对柔性直流技术在城市互联的应用中起到很好的指导作用,具有较高的参考价值。     

基于城市配电网柔性互联示范工程信息建模

文章介绍了城市配电网柔性互联系统示范工程的基本情况和构成,并进行了信息分层;重点分析了作为核心装备的直流配电中心的具体功能,扩充了模块化多电平换流器(MMC)相关逻辑节点和实例;建立了直流配电中心信息模型。示范工程调试结果验证了文章所建立的柔性互联系统信息分层体系结构和直流配电中心信息模型的有效性,为国内开展新型配电网架构论证和通信控制研究提供了参考。     

基于B2B-MMC的柔性互联变电站优化调度方法

针对传统变电站内主变之间采用单母线分段开关难以准确调控潮流问题,提出一种基于背靠背模块化多电平换流器（B2B-MMC）的柔性互联变电站优化调度方法。首先,提出含柔性互联变电站的配电网架构,实现潮流的连续性控制及多区域间互相协调;然后,设计柔性互联变电站架构下的一种潮流优化调度方法,采用遗传算法对换流器进行赋值,利用改进交替迭代法进行潮流计算,实现配电网潮流的主动调控;最后,通过仿真模型验证了本文所提控制方法的有效性和合理性。     

基于柔性互联技术的含高渗透率新能源配电网多目标优化运行

智能软开关(SOP)可控制潮流、提供无功补偿,进而改善配电网电压、降低网损.因此,针对可再生能源大规模接入配电网后电能质量下降问题,采用K-means算法构建风-光典型场景,同时建立了基于SOP、可投切电容器的含高渗透率分布式电源的主动配电网优化运行模型.该模型以电压偏差、系统网损最小以及系统运行成本最低为目标,综合考...     

基于储能电源的配电网末端电压改善方法

为改善农村电网供电末端低电压问题,通过在配网中配置储能电源,参与电网负荷的削峰填谷应用,在线路/台区供电负荷“重载”时进行放电,线路/台区负荷“轻载”时充电,以实现对负荷的削峰填谷,从而改善因重载带来的低电压问题,提高供电质量。最后,利用MATLAB/simulink进行仿真分析,检验该基于储能电源的配电网末端电压改善方法的有效性和可行性。     

基于用户侧储能的电压暂降分级治理方案及其经济性分析

为提高工业园区内用户侧储能系统的经济效益,在储能削峰填谷的基础上,提出基于用户侧储能系统的优质电力园区电压暂降分级治理方案并对方案作了经济性分析。设计了用户侧储能系统的拓扑和控制策略,使之在常规削峰填谷功能的基础上具备电压暂降治理功能。为避免用户侧储能系统在不同控制模式之间切换可能带来的负面影响,提出了基于用户侧储能系统与动态电压恢复器(DVR)协同的电压暂降分级治理方案,其中第一级供电不含任何电压暂降治理设备,第二级供电由单一电压暂降治理设备提供,第三级供电由用户侧储能系统和DVR协同保障,并通过PSCAD/EMTDC中的仿真验证了所提分级供电方案的有效性。建立了用户侧储能系统的成本收益模型,以常规削峰填谷型用户侧储能系统为对比,对所提电压暂降分级治理方案作经济性分析,论证了对于受电压暂降影响较大的用户而言,所提方案可以显著提高用户侧储能系统的经济效益、缩短投资回收期。     

可减少光伏弃光量的低压配电网并网逆变器电压控制策略

低压配电网线路的电阻与电抗比值较大,线路电压沿馈线潮流方向逐渐降低,为解决光伏接入和负荷功率波动引起的并网点电压越限问题,在光伏逆变器控制策略中引入功率参考值动态响应模块。分析光伏接入和负荷波动前后并网点电压的变化机理,计及低压配电网线路阻抗对电压降落的影响,提出一种基于并网点电压幅值与线路阻抗的功率控制策略。在此控制策略下,设计功率参考值动态响应模块,采用功率外环与电流内环双环控制实时调节光伏逆变器的并网点电压,实现低压配电网光伏接入和负荷变化后并网点电压能够维持在电网电压要求范围之内并降低线损。同时,该策略能够在并网点电压越上限时利用逆变器剩余容量在维持电压质量的前提下最大限度地减少光伏弃光量。最后,算例分析结果表明该控制方法的有效性。     

Hybrid control approach for PV/FC fed voltage source converter tied to grid

A hybrid and adaptive control approach for solar photovoltaic system and fuel cell fed voltage source converter (VSC) is presented in this work. Further maximum power from solar photovoltaic array is extracted by using incremental conductance (INC) based maximum power point tracking approach. This hybrid approach combines I cos ? technique and gradient descent back propagation learning (GDBP) neural network (NN) to extract fundamental components from load current for efficient harmonics compensation and provides power quality improvement and support the three-phase AC grid by supplying power to the grid and as well as connected loads. The proposed system includes photovoltaic (PV) array, a voltage source converter (VSC), ripple filter and combination of linear and non-linear loads. The proposed control approach provides a fast response during dynamic conditions as well. Results of the proposed control technique also compared with the other available control techniques for its superiority analysis. The developed control technique is demonstrated by using MATLAB/SIMULINK platform.     

PMSG发电系统不平衡电网下网侧变流器控制研究

文章通过对电网不平衡情况下风力发电系统的分析,提出了以抑制负序不平衡电流为主要控制方法的网侧变流器控制策略。为维持不平衡下直流母线电压的稳定,提出电流微分前馈的控制方法,结合以上两点控制方法设计出电网不平衡下永磁直驱风力发电系统网侧变流器综合控制策略,该控制方法结构相对简单、有效,并具有一定的低电压穿越能力。最后在Matlab/Simulink下仿真验证了3 MW永磁直驱风机控制的有效性。     

Analysis and stabilization control of a voltage source controlled wind farm under weak grid conditions

This paper investigates and discusses the interaction stability issues of a wind farm with weak grid connections, where the wind turbines (WTs) are controlled by a new type of converter control strategy referred to as the voltage source (VS) control. The primary intention of the VS control method is to achieve the high-quality inertial response capability of a single WT. However, when it is applied to multiple WTs within a wind farm, its weak-grid performance regarding the stability remains concealed and needs to be clarified. To this end, a frequency domain model of the wind farm under the VS control is first developed. Based on this model and the application of a stability margin quantification index, not only the interactions between the wind farm and the weak grid but also those among WTs will be systematically assessed in this paper. A crucial finding is that the inertial response of VS control has negative impacts on the stability margin of the system, and the dominant instability mode is more related to the interactions among the WTs rather than the typical grid-wind farm interaction. Based on this knowledge, a stabilization control strategy is then proposed, aiming for stability improvements of VS control while fulfilling the demand of inertial responses. Finally, all the results are verified by time-domain simulations in power systems computer aided design/electromagnetic transients including DC(PSCAD/EMTDC).     

基于电压采样的MPPT控制研究

针对目前光伏系统最大功率点跟踪方法普遍须要同时采集光伏电池输出电压信号和输出电流信号这一情况,文章提出了一种只须要检测光伏电池输出电压的控制方法,该方法采用占空比扰动法的工作模式,去掉了电流采样电路,简化了系统结构,并在saber环境下进行了仿真试验。最后通过对仿真结果的分析,证明了提出的光伏系统最大功率点跟踪方法的可行性和准确性。     

Wind turbine effect on the voltage profile of distribution networks

The operation of wind turbines in the distribution networks may affect the power quality offered to the consumers. One of the most important considerations is the effect on the voltage profile, i.e. the induced slow voltage variations, which are the subject of this paper. Two alternative approaches are presented for their evaluation. The first, adopted by many utility guides and recommendations, is deterministic, seeking to ensure that the voltage deviations always remain within certain limits. The other recognises the statistical nature of the voltage variations and conforms to latest European Norm, EN 50160. Rather than assessing the maximum deviations that can possibly appear, the probability distribution of the voltage is calculated and then the conformity to the standards is assessed. In applying the statistical method, either time series, or directly probability distributions can be used. As a study case, the methods are applied to an existing MV distribution feeder, where significant wind power is installed. Measurement data are provided for the same feeder.     

考虑无功裕度的受端电网暂态电压稳定性控制方法研究

随着送端电网中大规模可再生能源发电容量的增加,在一定程度上导致外送系统无功支撑容量不足,使得系统电压出现波动。另外,无功功率不能在传输网络中长距离有效传输,增加了受端电网的无功平衡控制的难度。文章针对大规模外送系统中的受端电压波动所导致受端电网电压稳定性降低的问题,提出了一种基于无功裕度的受端电网暂态电压稳定性控制方法。首先,对系统无功裕度以及电压稳定性进行分析,得到系统静态电压稳定极限与无功需求容量的关系;然后,通过分析受端电网各节点无功需求特性,在能够允许受端电网电压最大波动的条件下,进行系统无功裕度的确定;再通过机器学习算法进行无功裕度控制,达到系统电压稳定控制的结果。通过仿真验证表明,采用文章所提出的基于无功裕度的受端电网暂态电压稳定性控制方法,能够精确地得到受端系统电压稳定工况,实现系统电压的稳定控制。     

Research on control strategy of energy storage converter based on super capacitor

为了对储能逆变器在不平衡与非线性负载时的输出电压的谐波进行抑制,本文针对双级式逆变器拓扑建立数学模型,基于模型分析了直流电容中点电压波动对逆变器输出的影响,以及不平衡输出电流和谐波电流对直流电容中点电压影响的机理,进而提出了该拓扑逆变器在不平衡和非线性负载情况下抑制交流输出电压不平衡和零序谐波的抑制策略。最后建立了MATLAB仿真模型对该控制策略进行了理论验证,并在80 kW样机上进行了实验验证,仿真和实验结果都表明了该控制策略的有效性。     

孤立电网条件下电压源逆变器并网稳定性研究

重点研究了利用下垂控制策略的电压源型逆变器与孤立电网并联运行时,由功率不平衡引起的系统频率波动对逆变器并网稳定性造成的影响。首先建立了基于电压电流双环控制的逆变器状态空间模型,利用参数敏感度分析方法,证明了电压源逆变器在旋转坐标系下采用比例积分控制器时,其并网电流稳定性几乎不受系统频率波动的影响。在此基础上,采用了一种改进的下垂功率控制器,改善了逆变器与孤立电网并联运行时,其功率调节的动态特性;最后通过仿真验证了所提理论及算法的有效性。     

风电系统的无功功率与电网电压稳定

论述了风电容量在占局部电网相当比例时,风电机组的无功功率调整与电网电压之间的关系,对于定速和变速风电机组的运行特性做了分析,提出了在需要做无功功率调整时风电机组应能满足的特殊要求。