多端柔性直流配电系统下垂控制动态特性分析

多端柔性直流配电系统能更好地满足未来城市配电系统发展需求,其灵活的运行方式也给控制系统带来了新的挑战。针对换流器的不同下垂控制特性,理论分析了控制系统的超调量、阻尼比等动态性能,讨论了下垂系数对换流器功率输出动态特性的影响,进行了小扰动稳定分析。基于DIgSILENT仿真软件搭建了改进的IEEE 33节点算例,理论分析与仿真结果表明,I_(dc)-U_(dc)与Q-U_(ac)下垂控制相对其他下垂策略具有较好的动态特性以及较高的安全稳定裕度,更适合应用于多端互联的柔性直流配电系统。     

基于综合附加阻尼的直流配电系统稳定性提升方法

直流配电网的数学建模是分析其稳定性的理论基础,对于分析系统的运行特性具有重大意义。基于典型P-U dc下垂控制的直流配电系统,建立了以动态导纳为基础的下垂控制小扰动稳定性分析模型,分析了直流线路电阻、电感参数变化对系统稳定性的影响。利用奈奎斯特判据对系统输出导纳与输入导纳之比进行分析,以评估系统的整体稳定性。提出了基于复合补偿的综合附加阻尼直流配电系统稳定性提升控制策略,对比分析了补偿前、后系统的稳定性,通过仿真软件搭建直流配电系统模型并进行时域仿真,理论分析和仿真结果均表明所提方法可以增强系统阻尼,抑制系统振荡。     

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。     

含潮流控制器的多端柔性直流配电系统协调优化

当多端柔性直流配电系统发生功率扰动、换流站过载或停运时,直流网络的潮流分布将呈现非线性变化,可能导致线路过载或节点电压越限。为此,提出一种换流站与直流潮流控制器(DCPFC)共同参与调节系统潮流的协调控制策略,以各工况下网损和电压偏移最小,建立多目标优化模型。首先,考虑换流站下垂控制的局限性,通过灵敏度法指出DCPFC可减小电压偏移。然后,提出了含DCPFC的多端柔性直流配电系统最优潮流(OPF)模型,自适应修正下垂系数与DCPFC的控制参数。最后,推导了各工况下网损与电压偏移的解析表达。对四端柔性直流配电系统的仿真结果证实了所提控制策略的有效性。     

柔性直流配电系统稳定性及其控制关键问题

柔性直流配电系统大多采用电力电子设备与交流系统互联、接纳分布式电源与负荷,呈低惯性弱阻尼特性,同时分布式电源与负荷的随机性波动致使运行具有时变特性,易产生不同频率的振荡甚至失稳现象。文中总结了柔性直流配电系统稳定性分析及控制方面遇到的挑战,指出其多时间尺度与随机特性是技术上面临的主要难题。通过总结建模、振荡机理与稳定性分析以及稳定控制方面的研究现状,展望了未来在多时间尺度建模与振荡机理、随机扰动稳定性分析以及时变场景鲁棒稳定控制方面的关键问题,为柔性直流配电系统的稳定性研究提供思路。     

基于下垂控制的多端直流系统稳定性分析

多端直流系统是未来电网的重要形态之一,其稳定控制是保障系统经济、高效运行的重要基础.下垂控制作为多端直流系统的主要协调控制方式,其控制策略以及系统关键参数皆与系统小信号稳定息息相关.为了提升系统稳定性,该文构建基于下垂控制的多端直流系统小信号模型,并采用主导特征值分析方法探究控制器参数、直流侧电容等不同参数对系统稳定性...     

直流配电系统主从控制下的随机稳定性分析

分布式电源的间歇性波动以及储能、电动汽车反复充放电等随机因素对直流配电系统的稳定运行带来了极大的挑战。首先,文中针对主从控制下直流配电系统的随机激励,建立了降阶随机微分方程,推导了系统随机微分方程的解析解。然后,建立了均值及均方稳定性的解析化判据,全面刻画了小扰动稳定与均值及均方稳定的关系,推导出小扰动不稳定但均值均方稳定的判据。最后,通过仿真及实验验证了理论分析的有效性。     

基于自适应功率调节的多端柔性直流配电网主从控制策略

针对多端柔性直流配电网(multi-terminal flexible DC distribution network, MFDCDN)传统控制策略存在的电压偏差大、通信依赖性强、参数整定困难等问题,首先分析MFDCDN的典型拓扑和运行方式,然后结合主从控制与下垂控制的优点,提出一种自适应功率调节的MFDCDN主从控制策略。该策略可保障各从属换流站实现电压无差调节和维持功率平衡,从站通过检测母线电压信号能够不依赖通信系统进行模式切换。最后,基于PSCAD/EMTDC平台搭建仿真模型,通过模拟主站退出和负载切除等工况,验证了所提控制策略的有效性和优越性。     

中低压柔性直流配电系统稳定性分析模型与机理研究综述

中低压柔性直流配电系统可高效接纳利用光伏、风电等新能源和储能等直流型电源,为电动汽车、数据中心及LED照明等直流型负荷提供高效可靠供电,因此得到广泛关注.然而由于系统内电力电子设备特性各异,直流网络拓扑复杂,控制策略多样,运行状态变化频繁且变化范围较大,使得直流配电网存在多时间尺度小扰动和大扰动稳定性问题.为此,首先对...     

柔性多端直流的智能分布调控

随着风电、光伏等新能源在传统电力系统中渗透率的增加,常规的交流电网已不能满足远距离、大容量输送电能的需要,柔性多端直流电网将成为区域互联和风电消纳的发展方向。首先对柔性多端直流电网的控制策略进行研究;然后,在每个换流站都设置一个智能体,提出柔性多端直流电网的智能分布调控策略;最后,搭建一个典型的四端柔性直流输电系统进行仿真。仿真结果表明,该控制策略能够同时兼顾集中式控制和分布式控制的优点,每个智能体都能够计划并制定适当的决策,通过TCP/IP协议与其他智能体交换数据,在环境突变(系统故障或者大扰动)的情况下迅速做出反应,减少通信延迟以及上级电网智能体优化计算的时间损耗。     

基于单端电气量的多端柔性直流配电系统暂态保护

随着配电系统结构的发展与变化,传统交流配电系统、高压直流输电系统的保护原理无法适用于多端柔性直流配电系统。目前所提直流配电线路的保护方案有2种思路:基于线路两端信息和基于线路单端信息。前者需要通信通道,要求两端数据的同步,动作速度慢;后者需要构造保护边界,增加系统经济成本。基于此,提出了一种基于单端电气量、无需构造保护边界的多端柔性直流配电系统暂态保护方案。首先,分别计算线路一侧的正、负极暂态电压与其正常稳态电压的标准差系数识别故障极。然后,分析发生区内故障时各电气量的时域解析关系,分别推导出单、双极故障时的微分方程以计算故障距离,从而实现区内、外故障的快速、可靠识别。最后在MATLAB/Simulink中搭建了仿真模型。仿真结果表明,所提保护方案在各种故障情况下仅基于本地信息即可有效识别故障极和区内、外故障,有较强的抗过渡电阻及抗干扰能力,满足直流配电网对保护速动性与选择性的需求。     

基于新型柔性故障限流器的多端直流配电网故障隔离策略

针对多端直流系统故障电流峰值高、上升速度快以及无法保证非故障区域供电可靠性的问题,提出一种适用于中高压配电网的级联式新型柔性故障限流器与机械式直流断路器协同作用的故障隔离策略。首先通过微分欠压保护触发柔性故障限流器,实现极间电压箝位效果,抑制故障电流,提高直流系统故障隔离后的动态恢复特性。其次依据直流断路器的分断速度,实现故障限流器动作时间的灵活设置。利用断路器方向纵联保护信号保证故障区域换流站侧故障限流器的持续作用,直至直流断路器动作隔离故障。该策略还可避免换流站闭锁,降低断路器分断速度与开断容量要求,延长断路器使用寿命,提高系统供电可靠性。最后,在MATLAB/Simulink中搭建四端中压配电网模型,并通过仿真验证故障限流器的效果以及所提策略的可行性。     

非理想工况下柔性直流配电系统建模与运行控制关键问题

非理想工况下,柔性直流配电系统的建模与运行控制面临着来自经济高效的稳态运行需求和安全稳定的动态运行需求的双重挑战.系统分析非理想运行工况下柔性直流配电系统的运行特性,探讨合理的建模和分析控制技术,对于引导未来配电系统朝着更加经济高效和新能源友好接入的方向发展,具有重要的理论和现实意义.为此,结合国内外的研究现状和发展动...     

直流电压时间尺度下光伏并网控制系统稳定性分析

随着光伏发电并网规模的扩大,由其换流器控制系统动态特性引起的小干扰稳定性问题愈加突出。而单台光伏发电单元容量较小,故并网光伏发电系统中往往包含大量光伏发电单元,系统模型阶数较高,极大地增加了稳定性分析的复杂程度。因此,为提出一种较为简单有效的稳定性判别方法,文中首先通过时间尺度分解建立并网光伏发电系统在直流电压时间尺度下的小干扰稳定分析降阶模型;随后,在该模型的基础上,由劳斯-赫尔维茨判据推导得到系统的小干扰稳定判据,并结合判据分析直流电压时间尺度下影响系统小干扰稳定性的关键因素,辨识出3个影响稳定性的不利因素：重负荷、弱连接、不恰当的控制参数设置;最后,通过仿真算例验证该稳定性判据的正确性和有效性。结果表明：所得出的稳定性判据能有效评估并网光伏发电系统在直流电压时间尺度下的小干扰稳定性,并且不需要建立复杂高阶的系统模型,极大地简化了计算和分析过程。     

三端星型柔性直流配电系统的启停、协调控制

为实现三端星型柔性直流配电系统定直流电压端、定功率端、直流变压器端有序启动,首先设计了系统的启动控制策略,同时设计了功率可控端功率按既定斜率下降的停运控制策略。其次,提出了柔性直流配电系统的协调控制策略,在直流变压器低压侧的不同元件投切时,利用储能装置抑制功率波动,以实现元件的平滑投退。最后,通过RTDS仿真,结果表明所提控制策略能实现柔性直流配电系统的有序启动、协调运行和平滑停运。     

受端多端的混合直流系统输送风电的控制策略研究

目前大规模风电场均采用风火打捆直流孤岛外送的输送方式,而对于没有风火打捆条件的风场,特别是海上风电场,采用风火打捆方式输送风电将会大大增加投资,甚至是不可行的。考虑到晶闸管器件在整流侧的优点以及在逆变侧容易发生换相失败故障,结合IGBT的全控特性,提出了受端多端的混合直流系统输送风电的控制策略。该策略整流侧采用传统直流器件,逆变侧采用VSC器件,根据两者之间的特性,给出了拓扑图和控制流程图,提出了主从控制方式。该策略既充分利用了整流侧传统器件的容量,也利用了VSC的可控特性,从而实现将波动的风电输送至负荷中心。某实际风电场的规模数据搭建了仿真模型,并对仿真结果进行分析。仿真结果验证所提策略的有效性。