基于可变阻尼器的双馈风电机组故障穿越控制策略

为了解决双馈风电机组(doubly-fed induction generator wind power generation system,DFIG-WPGS)在连接点电网电压发生跌落故障时的转子过电流、改善DFIG-WPGS的故障穿越(fault-ride-through,FRT)性能等问题,提出了应用于DFIG-WPGS的可变阻尼器(based on variable damper,BVD)的控制方法。该控制方法采用基于虚拟撬棒电阻电感的负反馈控制,在DFIG转子侧引入的虚拟撬棒电阻与故障时电网电压跌落程度相关,且虚拟撬棒电阻的取值控制在合理的取值范围之内;BVD控制方法通过在DFIG转子电流控制环引入阻尼器,限制故障状态下DFIG的转子过电流,且对故障过程中的转子电流进行有效控制。连接点电网电压发生深度跌落故障时DFIG-WPGS的FRT仿真结果显示:在连接点电网电压深度跌落故障发生时刻,BVD控制方法的交流励磁电源直流侧电压的泵升幅度比矢量控制方法的更小,BVD控制方法的DFIG转子过电流幅值更小,而且故障期间转子电流的幅值比矢量控制方法的更大,更利于DFIG的功率控制;实验结果进一步验证了BVD控制方法的有效性。在改善DFIGWPGS的FRT性能过程中,基于可变阻尼器的控制方法不仅可以有效抑制交流励磁电源的直流侧过电压、抑制DFIG转子过电流,而且可以有效控制故障过程中DFIG的输出功率,该方法在风电场具有一定的工程实践使用价值。     

最佳跳闸—重合闸过程的研究

针对输电线路继电保护跳闸—重合闸电气操作全过程,综合考虑电力系统稳定性和发电机轴系扭振两项指标,提出了最佳跳闸—重合闸过程。发生故障时,在最佳跳闸时刻只切除故障相;瞬时故障时,在最佳合闸时刻分相重合,若重合不成功,在最佳跳闸时刻分相跳闸;永久性故障时,在最佳跳闸时刻分相跳开非故障相,闭锁重合闸。仿真结果表明,该方案不仅大幅提高了电力系统稳定性,增强了系统之间的联系,还明显削弱了对机组的冲击,提高系统综合效益达40%以上。     

小电流接地系统的故障分析和对策

快速分析查找和切除故障点对保护油田电网和油井设备具有重要意义,通过对两个变电站6kV系统间发生的特殊接地故障现象进行分析,从单相接地判断原理着手,考虑故障发生时序,探讨复杂接地故障的成因,制定应对策略,有助于快速判断、查找和处置类似接地故障,提高电网调度管理水平和保障电网安全可靠运行的能力.     

变压器电压暂降的传递特性分析

变压器对电压暂降在电网中的传播具有重要影响。通过利用ATP/EMTP软件对配电网建模,对在不同时刻、不同故障类型、不同变压器接法以及不同负荷容量的情况下,详细分析由短路故障引起的电压暂降经过变压器后的传递特性。研究结果表明:故障时刻对变压器电压暂降传变幅值的影响不大,但有可能导致电压暂降的波形畸变与相位跳变;故障类型、故障点负荷容量以及变压器接法的不同对电压暂降经变压器传递后的幅值有不同程度的影响。     

含分布式电源的配电网故障和保护范围问题分析

针对分布式电源接入配电网对继电保护的配置及整定产生的影响,研究了含分布式电源配电网的故障和对应的保护范围划分问题.配电网故障由电网保护切除,分布式电源须与电网保持一定时间连接;分布式电源范围内故障时,变电站侧保护需作为其后备保护.     

基于小波理论和故障暂态信号的小电流接地故障选线策略

为解决单相接地故障稳态特征信号微弱而造成的选线困难问题,提出基于小波理论和故障暂态信号的小电流接地故障选线策略。该方法首先根据电网零序电压是否突然大幅升高判断电网是否发生了接地故障,并根据零序电压的模极大值出现的时刻确定接地故障发生的时间点;其次,提取故障前后一个周波内的线路电流数据进行小波分解;最后,分析、比较电流信号小波分解后的结果,确定故障线路。通过多个现场实例验证,可以实现小电流接地故障有效选线。     

基于自编码神经网络的电网故障预测算法

针对电力设备因素、人为因素与气象因素导致的电网故障问题，提出了一种基于自编码神经网络的电网故障预测算法.利用电网运维数据与气象数据来预训练自编码网络，以提取其特征及不同数据间的关联关系.基于多级别特征融合和预测网络来构建各影响因素与电网故障间的映射，根据当前电网环境得到电网故障类型，并使用稀疏正则项来增强网络的鲁棒性.仿真与算例分析结果表明，所提出的算法能够提取出丰富的气象特征，并准确预判电网在给定条件下是否会发生故障及发生故障的概率.     

论电力系统网络结构对其可靠性的影响

电力系统电网本身的结构形式将对其稳定性产生直接的影响。合理的有使电网在发生某种故障时,其核心电网仍能稳定运行而不发生连锁性故障使全网崩溃。因此,电网结构要认真选定,应能为其本身的可靠性提供物质基础,避免电网结构发生事故的可能性。     

含大型风电场系统暂态电压稳定性分析

目前,静态电压稳定和暂态功角稳定的机理研究和分析方法已取得很大进展,然而对暂态电压稳定性的研究不够充分,有关暂态电压崩溃的机理、模型和稳定指标的研究尚待深入。为了探讨大型风电场接入电网后在电网受到短时大扰动后的暂态电压稳定性以及故障期间如何保持风电场并网运行并对系统暂态电压稳定提供动态支持,基于双馈风机建立了风电机组的暂态数学模型,分析了含风电场地区电网暂态电压失稳的机理,建立了暂态电压稳定指标和风电机组的综合控制模型,对比分析了不同风电接入容量、不同故障位置以及不同阵风强度下系统节点的暂态电压稳定性。通过改进风电机组的控制模型建立了具有暂态电压支持能力的快速桨距角控制和转子侧变频器控制协调控制模型以改善电网故障期间风电场地区的暂态电压稳定性。最后,通过仿真分析了大型风电场接入电网后系统发生大扰动期间风电机组特性对电网暂态电压稳定性的影响,验证了改进的控制模型对提高风电场地区暂态电压稳定性的有效性。     

一种基于广域角速度信号的暂态励磁控制方法

针对电网发生故障后的暂态稳定问题,文中提出了一种基于广域角速度信号的暂态励磁控制方法,电网中的角速度信号更易获取,因此该控制方法简单易行.首先,通过临界机群的识别判据识别出故障电网中的临界机群;然后,通过李雅普诺夫理论推导出一种将广域角速度信号作为控制信号的励磁控制器,并通过该控制器对临界机群内所有发电机组进行励磁控制;最后通过在Matlab/simulink仿真平台搭建的10机39节点系统验证该励磁控制方法能有效改善故障电网的暂态稳定性.     

提高DFIG低电压穿越能力的改进控制策略

双馈感应发电机(doubly fed induction generator, DFIG)并网处发生短路故障时,基于传统crowbar技术的DFIG低电压穿越能力较低,须从电网吸收大量的无功功率,机端电压难以恢复。针对这一技术弊端,提出一种改进的综合控制策略:首先在原有crowbar技术的基础上引入直流卸荷电路(DC-chopper),在故障时能够抑制直流母线过电压和转子侧过电流;其次在转子侧变换器引入一个定子励磁电流的微分补偿项控制,以提升机组系统轴系机械应力。当电网发生严重故障时,改进的网侧变换器控制策略可将正常运行模式切换到无功支撑模式,从而补偿系统所需无功并为电网提供部分的无功功率。在PSCAD/EMTDC平台搭建DFIG并网的仿真模型,其仿真结果表明,在不同电压跌落程度下,提出的控制策略均能提高DFIG的低电压穿越能力。     

不平衡电网电压下并网型双馈感应发电机励磁控制策略

通过坐标变换推导出双馈感应发电机在正、负序坐标系下的电压方程和磁链方程,建立了正、负序坐标系下基于定子正、负序磁链定向的并网型双馈感应发电机数学模型.分别给出负序控制系统4类不同控制目标时转子负序电流指令值,得到适应于电网电压不平衡的双馈感应发电机在正、负序坐标下的励磁矢量控制策略.     

基于双馈风力发电机的次同步振荡及其抑制策略

双馈感应发电机(DFIG)也称双馈风力发电机,其变速恒频的优点在风电场中得到了广泛应用。随着大量风电能源并网,远距离高压输电使用串补电容技术容易引起电网发生次同步振荡(SSO)。DFIG的定子绕组直连电网,因此在运行过程中极易受到电网SSO的影响。针对DFIG的SSO及抑制策略进行研究。首先,建立了DFIG系统数学模型,分析DFIG系统的控制策略;接着,针对SSO采用一种改进的基于2阶广义积分器(SOGI)的锁相控制技术;然后,在转子侧变流器(RSC)采用准谐振控制器(QRC)抑制SSO对于定子输出的影响;最后,通过MATLAB/Simulink软件仿真,验证了控制方案的正确性和有效性。     

电压暂降过程中的双馈风力发电机无功功率调节能力

西班牙风力发电容量日益增加,已迫使输电系统运营机构（TSO）对电压骤降期间风力发电机无功出力提出新的要求．在稳态运行条件下,双馈风力发电机方便调节无功功率;但在电压暂降过程中,难于提供足够的无功功率．论文仿真分析了双馈风力发电机的无功出力,考虑保护系统和电网侧换流器共同作用,以满足无功平衡要求;故障瞬间,Crowbar电阻及其连接时间对无功平衡影响大,而电网侧换流器充当STATCOM作用,有助于改善电压波形,以实现转子侧换流器的重接．     

DFIG在微电网中的电压频率协调控制策略

为了抑制双馈异步风力发电机(DFIG)因自身有功输出波动导致的微电网电压频率波动,提高其对微电网孤岛运行下电压频率支撑的能力,研究分析了DFIG有功虚拟惯量控制以及定子侧无功功率极限,提出了一种基于f-P和V-Q下垂控制的DFIG电压频率协调控制策略.在DFIG V-Q下垂控制中引入逻辑积分环节,在不额外使用补偿装置下有效抑制电压频率的持续波动,并且在微电网电压频率跌落时,能够与其他采用下垂控制的分布式电源(DG)构成对等控制策略,共同为微电网提供电压频率支撑.最后在DIgSILENT仿真软件中搭建了微电网模型,仿真结果验证了控制策略的有效性.     

基于DIgSILENT的双馈风机低电压穿越特性分析

多次发生的大规模风电机组相继脱网事故严重影响集群风电并网消纳和电网安全. 当电力系统电压出现跌落时,大容量风电场的切出会影响系统运行的稳定性,这就要求风电机组具备低电压穿越能力,以保证系统出现电压跌落时风电机组不间断并网运行. 为研究风电机组与系统的交互影响,探讨了双馈风电机组撬棒保护电阻取值、投切控制策略,并分析了低电压情况下双馈风电机组DFIG的保护控制措施与系统动态特性之间的联系. 在DIgSILENT中搭建双馈风电场分析撬棒阻值不同对风机实现低电压穿越的影响,并研究了不同故障情况下双馈风机低电压穿越特性. 本文的研究结果可以为风电机组的并网运行和电网的稳定运行提供参考.     

基于双馈风机变桨与变速协调的频率控制

为了改善大规模风电并网给电网频率带来的不利影响,基于双馈风电机组的控制特性,结合转子动能与备用功率控制的特点,提出一种频率分段控制的备用功率与转子动能相协调的多层次、多周期、多环节的联合调频控制方法.电网频率发生偏移时,风机既能快速释放或吸收转子动能,又能调节桨距角,实现风电机组的频率控制.在电力系统仿真软件中搭建供电网络模型,并结合实际电网运行情况进行仿真,仿真结果表明,该方法使得风电机组对频率变化具有快速响应能力,可有效改善电网的频率特性,为双馈风电机组安全稳定并网提供了可借鉴的依据.     

基于支路模式势能的含高比例DFIG电网低频振荡特性分析

针对风电并网后小干扰稳定问题,文中从能量角度提出了含双馈风机(DFIG)的多机电力系统小干扰分析方法,基于支路模式势能函数,利用WSCC3机9节点系统,重点分析了双馈风机并网后不同风电渗透率对系统模式振荡割集的影响.分析结果表明:利用支路模式势能分析高比例风机并网电力系统,能够清晰的从网络角度体现不同模式下支路振荡情况,且分析结果较为合理.     

基于等效转子电压的双馈感应发电机灭磁控制

针对电网电压故障引起的双馈感应发电机磁链弱阻尼振荡问题,提出一种采用等效转子电压的双馈感应电机灭磁控制策略。分析电网电压故障激起的双馈感应电机定子磁链的暂态过渡过程,建立定子磁链状态方程;通过求解状态方程的特征根和定子磁链的振荡频率及阻尼比,在转子电压前馈补偿项的基础上引入定子磁链的微分反馈项,得到等效转子电压参考值,并研究了其改善磁链欠阻尼特性和加快暂态磁链衰减的机理。最后,双馈感应发电机的仿真结果表明,本文方法可以较好地抑制故障期间的磁链振荡冲击,有利于双馈风电机组故障穿越能力的提高。     

采用网侧TCVR的双馈风机低电压穿越控制策略研究

随着风电并网容量的快速增加以及海上风电的发展,风电机组在故障期间的并网运行特性更加受到关注。采用了一种比较简单的双馈型风力发电机组的低电压过渡方案。在风电场变电站的低压侧安装晶闸管控制电压调节器(TCVR),当电网电压跌落时,根据电网电压下降的幅度对网侧电压进行合理补偿,提高双馈电机定子侧电压。在PSCAD/EMTDC中建立了5 MW双馈风电系统的模型,应用所提的控制方法,对风电机组在严重对称故障下的运行特性进行仿真,验证了所提方法的有效性。