考虑配电网电压暂降治理经济性的DVR优化配置方法研究*

针对配电网电压暂降治理的有效性和经济性问题,提出一种动态电压恢复器经济配置的电压暂降治理方法。首先,对DVR不同容量时对应的投资成本进行分析,从而准确计算DVR配置方案的总投资。然后,基于电压暂降凹陷域,结合敏感负荷的中断概率对负荷进行经济损失评估,并根据系统有功损耗计算出总电压暂降经济损失成本。最后,构建了包含DVR装置的投资成本、电压暂降时敏感负荷经济损失和系统有功损耗三种要素的优化模型, 实现DVR的最优容量和接入位置。采用IEEE33节点标准测试系统为例对所提配置方法进行验证,仿真结果证明与传统的DVR就地接入的补偿方法相比,该方法能有效降低配电网电压暂降治理的总经济成本,在保证配电网的运行可靠性的同时提高经济效益。     

考虑沿暂降域边界线故障分布的电压暂降随机预估方法

当前实际配电网线路沿线存在多种故障分布,但现有电压暂降随机预估方法仅单一考虑均匀故障分布。针对沿线不同故障分布特性,提出了考虑沿电压暂降域边界线故障分布的电压暂降随机预估方法。根据给定的电压暂降阈值,通过求解发生故障时系统线路的临界点,计算敏感负荷母线的电压暂降域。在确定的暂降域范围内分析边界线的分布情况,沿边界线分别采用三类常见线路故障分布（指数分布、正态分布与均匀分布）计算敏感负荷母线的电压暂降频次,并对预估结果进行对比。最后,以IEEE30节点标准测试系统为算例,验证了所提电压暂降随机预估方法的有效性。     

考虑电压暂降风险的高压配网动态无功容量优化配置

高压配网系统中,结合敏感负荷特性,引入电压暂降风险作为电压稳定的考虑对象。选用STATCOM进行动态无功补偿,从暂态研究电压稳定。建立无功优化的单目标函数模型,将电压暂降损失、线路有功损耗、动态无功补偿装置费用经济量化相加。设定多组无功容量并求取相应的总支出费用。通过Matlab软件对费用和容量进行曲线拟合,以计算最优容量。最后以广东电网某片区进行实例仿真,求取对应的最优解,结果显示在提高电力系统的安全可靠性同时也大大降低了经济成本。     

一种动态调节电压暂降补偿深度的统一电能质量控制器

传统模块化多电平变换器统一电能质量控制器(MMC-UPQC)的串联变压器采用固定变比结构,该结构导致UPQC装置电压暂降补偿深度最大值为固定值,在馈线负荷未达到额定容量时串联变换器不能输出额定容量来补偿电压暂降。为充分利用串联变换器的容量补偿电压暂降,提出了新结构的MMC-UPQC以提高电压暂降补偿深度。分析了传统及新结构MMC-UPQC的电压暂降补偿能力,并通过仿真研究验证了新结构MMC-UPQC的正确性。与传统MMC-UPQC相比,新结构MMC-UPQC在保持装置容量不变的前提下,可分段动态调节电压暂降补偿深度,增大各段馈线负荷容量范围下MMC-UPQC装置的电压暂降能力。     

基于虚拟同步发电机的光伏逆变器电压暂降自适应补偿控制策略

光伏出力的交替性、波动性、不可控性导致配电网三相电压不对称,容易导致配电网电压暂降故障。为改善配电网电能质量,提出基于分序虚拟同步发电机技术的光伏逆变器电压暂降自适应补偿控制策略。分析配电网电压暂降故障对光伏发电并网点的影响特性,建立正、负序功率控制的虚拟同步发电机模型,并提出负序无功功率对故障电压的自适应电压补偿策略,实现虚拟同步发电机对负序功率的控制。所提控制策略易于实现,可适用于不同暂降情况下的电压补偿。最后,通过Matlab/Simulink仿真表明,所提控制算法提高了配电网并网点电压稳定性,验证了该方法的有效性。     

基于配电网的复合电压暂降源分类与识别新方法

为了对配电网含有谐波情况下的复合电压暂降源进行分类与识别,提出了一种基于特征值综合法的复合电压暂降源分类与识别新方法。首先根据不同复合电压暂降源所引起的电压暂降波形特征的不同,定义三相电压不平衡度,将含单相接地类的复合电压暂降源与感应电机启动和变压器投入相复合的电压暂降源进行区别。然后定义交叉不平衡度并结合二次谐波电压含量对含单相接地类故障中的各类复合电压暂降源进行区分。最后利用马氏距离与概率神经网络相结合的方法对各类复合电压暂降源的故障顺序进行识别,进而形成完整的复合电压暂降源种类和故障顺序识别新方法。通过仿真实验对所提方法进行了验证,结果表明该方法能够很好地对复合电压暂降源的种类和故障顺序进行分类识别,且识别正确率高于96%。此外,所提出的分类方法还与EMD能谱熵和概率神经网络相结合的方法进行了对比分析,对比结果表明,所提方法的识别效果明显优于后者。     

补偿约束下动态电压恢复器不对称电压暂降补偿方法

针对补偿电压注入约束下的不对称电压暂降补偿,提出一种新的动态电压恢复器补偿策略。首先以A相为参考相,以各相电压端点为圆心作补偿极限圆,通过旋转B、C相极限圆得到有效补偿域;然后根据有效补偿域与参考电压圆的交角来确定完全补偿弧;最后沿此弧旋转负荷电压,在弧内求取最小能量注入解。该方法简单直观,适用于补偿三相负荷完全对称时由各种故障类型引起的电压暂降。由于此方法无需先抵偿负序和零序分量,通过在有效补偿域内对源电压进行直接计算,最大故障范围内实现负荷电压的对称补偿,且求解过程无循环搜索,响应速度快,满足实际工程应用的需求。     

计及电压暂降的配网可靠性评估

该文对计及电压暂降的配网可靠性算法进行了研究,运用改进的支路电流法进行配电网故障前的潮流计算;计算了各种故障下的故障电压和距离的关系;提出一种基于SCBEMA曲线判断敏感负荷是否停运的判据,给出了不同种类用户的电压暂降幅值和持续时间概率曲线;在进行计及电压暂降的配网可靠性指标计算时,用贝叶斯网络计算常规的可靠性指标,结合敏感负荷的停运计算暂降时的指标。该论文所采用的模型是IEEE RTS—6母线测试系统的第5条母线,运用上述方法计算了它的故障域和计及电压暂降时的可靠性指标。     

基于最小变异系数的配电网电压暂降源模型识别方法

提出了一种基于最小变异系数的配电网电压暂降源模型识别故障定位方法。该方法通过获得配电网中各个节点短路时监测点所测得的电压暂降特性,建立在不同故障类型条件下的电压暂降源识别模型,根据实际配电网发生故障时监测点所测得的电压暂降数据,用电压不平衡度公式区分出故障类型后,再与相应故障类型的电压暂降源识别模型进行比对,得到最小平均变异系数的区段则具有最大概率为故障区段。该方法将配电网故障选线和配电网故障区段定位融合在一起,经EMTDC仿真验证,有较高的准确性和有效性。     

基于遗传算法的动态电压恢复器不对称暂降补偿方法

电压暂降作为一种电能质量问题,由于不对称故障的存在,使处理不对称电压暂降变得复杂。电压暂降除了幅值减小外,还往往伴随着相角跳变,这样更增加了补偿难度。电压暂降发生幅值不对称和相角不对称,都对电子变流设备有着严重的影响,因此需要将负荷电压的幅值恢复到容忍范围,同时保持三相电网电压对称。由于动态电压恢复器(DVR)受最大注入电压限制,需要建立一种方法使DVR的各相注入电压得到有效控制。针对动态电压恢复器（DVR）补偿电压约束下,不对称故障电压补偿,采用遗传算法对其注入电压实施控制,并以算例说明该方法的有效性。     

DSTATCOM在电压凹陷抑制中的仿真研究

电压凹陷是造成供电质量下降的重要原因之一,采用加装STATCOM进行补偿可以有效地提高现代电力系统电压的稳定性.对电压凹陷进行了分析,在此基础上对DSTATCOM在电压凹陷的工况下提出了一种对补偿电流和负载电压进行分别调节的补偿控制策略,对电压敏感负载可起到有效的保护作用.仿真结果验证了该控制策略的正确性和的有效性.     

基于轨迹灵敏度的交直流受端系统暂态电压两阶段控制

针对交直流受端系统暂态电压调控能力不足的现状,提出一种基于轨迹灵敏度的交直流受端系统暂态电压两阶段控制方法。构建以最优无功补偿容量和紧急控制成本最小为目标函数的两阶段暂态电压控制模型。借助摄动法求取暂态电压稳定裕度对控制量的轨迹灵敏度,将非线性暂态电压控制模型转化为二次规划模型来提高暂态电压控制效率。为避免故障期间交直流受端系统暂态电压的大幅跌落,实施静止同步补偿器和新一代调相机协同的预防控制,充分发挥无功补偿装置在暂态电压不同跌落程度下的动态无功支撑优势。针对实施暂态电压预防控制后恢复阶段的低电压延时恢复问题,实施包含基于电压源换流器的高压直流和传统调压措施的紧急控制来加快暂态电压恢复速度。修改后的IEEE 39节点系统和实际系统算例结果验证了所提暂态电压控制方法的准确性和有效性。     

计及负载随机性的设备电压暂降停机概率评估

针对电压暂降下设备停机的不确定性,提出计及负载随机性的不同电压暂降下的设备停机概率评估方法。利用电压耐受曲线分析不同电压暂降下设备停机的不确定性,并对残余电压和持续时间表示的二维空间进行区域划分,获得不同区域内的设备停机不确定性特点;根据不同区域内影响设备停机的因素和设备负载率概率密度函数,建立设备停机的概率评估模型,给出概率评估方法的应用流程。以工业中常用的变频调速系统为评估对象,对所提方法进行了验证。该方法有效计及负载随机性和不同负载率下的电压暂降耐受能力,能更准确地反映电压暂降下设备停机的不确定性。     

分布式发电对电压跌落及失电损失分摊的影响

总结了分布式电源对电压跌落的影响,并提出了电压跌落引起的失电损失的分摊方法.采用真实网络作为算例,计算了不同故障类型发生时的电压跌落,最终得出了分布式电源注入功率、接入位置变化对电压跌落的影响,并提出了一种新的失电损失发电侧分摊方法:采用IDGVS指数用于量化分布式电源对电压跌落的影响,从而确定每个分布式电源所应该分摊的电压跌落失电损失费用.     

基于场景构建的电压暂降特征量随机评估方法

电压暂降幅度与持续时间分布是电压暂降的主要特征量,也是敏感负荷损失预估及治理方案选择的重要依据。但现有随机评估方法往往存在计算量大、精度低等不足,使得分析得到的电压暂降特征值难以进行实际应用。针对配电网节点众多、负荷变化特征明显等特点,选择将场景法应用于电压暂降特征量随机评估中。首先通过K-medoids聚类方法进行节点类别划分及典型节点选取。其次通过节点加权网络等值实现了配电网初始运行状态的多维场景降维处理。进而结合短路故障概率分布曲线及网络阻抗折算,提出了典型电压暂降场景集生成方法。最后以某配电网网架结构为例,计算了其供区内敏感负荷点处电压暂降特征量,验证了方法的有效性与可行性。     

基于Crowbar的双馈风电系统低电压故障下无功控制

在电网电压发生跌落故障期间,基于Crowbar电路的双馈风力发电系统需要吸收大量无功功率。通过分析故障下DFIG系统的运行特点,建立了变桨距角控制模型及网侧变流器的STATCOM控制模型,Crowbar电路动作后,利用变桨距系统调节桨距角来抑制系统转差率,减小系统从电网中吸收无功功率,同时将网侧变换器切换成STATCOM工作模式,为系统提供无功功率补偿,在PSCAD/EMTDC平台进行暂态仿真研究。结果表明,在故障期间Crowbar电路启动后,通过该控制策略能避免系统从电网中吸收过量无功功率,有助于主电网电压的重建和恢复,验证了所提方法的有效性和正确性。     

基于神经网络逆系统方法的链式STATCOM线性化解耦控制

针对链式STATCOM补偿负载无功电流以及稳定电网电压的控制问题,建立了链式STATCOM动态数学模型,得出了双变量δ、M(移相角与调制比)和电流的关系式,提出了一种基于神经网络逆系统控制方法,通过对该链式STATCOM系统可逆的验证、神经网络的构建以及控制系统的设计,实现了链式STATCOM输出的有功-无功电流的线性化解耦控制。仿真结果表明,在感性负载与容性负载进行切换以时,该控制策略取得了良好的动态效果以及稳态效果,使得装置具有较好的抗参数变化、抗负载扰动性能,从而验证了该控制策略的有效性及可行性。     

Voltage sag mitigation in an Indian distribution system using dynamic voltage restorer

Now a day’s most power quality problems in distribution systems are related to voltage sags. Hence, diverse solutions have been tried to compensate these voltage sags to circumvent financial losses due to voltage sag at industries. Dynamic voltage restorers (DVRs) are now becoming more recognized in industries to diminish the impact of voltage sags to sensitive loads. The DVR, which is placed in series with a sensitive load, must be able to react speedily to a voltage sag if end users of sensitive equipment are to experience no voltage sags. This paper discusses the use of series reactive injection as a voltage regulator. The proposed approach is to develop analytical aspects and to illustrate these by an example of a real Indian distribution system. Voltage sag can be eliminated by continuously injecting very small voltage profile to the system. The scheme combines the method of instantaneous symmetrical components and complex Fourier transform relations. The proposed technique, based on half-cycle averaging, can mitigate voltage sag at desired locations in distribution systems. The proposed methodology is applied in a 4 bus system and a real Indian distribution system.     

Cross-phase voltage sag compensator for three-phase distribution systems

Voltage sags are one of the most important and frequent problems in distribution systems. Voltage sags lead to huge financial losses all over the world which makes them more important for sensitive load centers. In this paper, a three-phase voltage sag compensator is proposed. The proposed voltage sag compensator is based on the ac–ac conversion eliminating the energy storage elements and dc link capacitors in the conventional voltage sag compensators such as dynamic voltage restorers (DVRs). The proposed topology in this paper energizes the compensator of each phase from the other two phases. Regarding that the single-phase voltage sags are the most frequent types of voltage sags, the faulted phase will be supplied by the two healthy phases in the most cases of voltage sags. This results in a more successful operation under very deep single-phase voltage sags. Even if one phase is lost, the proposed compensator will continue to supply all three phases of the sensitive load. Beside the single-phase voltage sags, the compensator can compensate for any balanced and unbalanced voltage sag accompanied with phase jump. The proposed voltage sag compensator is validated using digital simulation case studies with PSCAD/EMTDC software and experimental results from a laboratory-scale prototype.