计及TCSC的交直流系统静态电压稳定性分析

基于交直流系统潮流方程雅可比矩阵的特征结构分析法,提出了一种利用可控串联补偿器(thyristor controlled series compensator,TCSC)提高交直流系统静态电压稳定性的方法。该方法研究了交直流系统潮流方程雅可比矩阵的最小模特征值,以节点电压对无功功率变化的灵敏度为指标,结合参与因子,判断全电网中最有可能发生电压不稳定的节点或者区域,从而为系统无功功率补偿装置的配置提供决策依据。对美国西部5机14节点系统进行了仿真计算,验证了TCSC在交直流系统中提高静态电压稳定性的可行性、有效性和正确性。     

基于模态法的静态电压稳定性分析

提出了基于模态法的静态电压稳定性分析的新方法,通过建立模态法的静态电压稳定分析数学模型,求取潮流方程雅可比矩阵的最小特征值及其相对应的特征向量,以最小模特征值来间接评估系统的静态电压稳定裕度,并在此基础上提出了参与因子指标,计算各个节点在最小特征值下的节点参与因子来找出哪些节点或区域的电压稳定性较差.通过对某大型电网进行研究,得到其相应的电压薄弱区域,并与灵敏度分析法所得到的结果进行对比,结果基本一致,从而验证了本文方法的合理性与有效性。     

雅可比矩阵特征结构规律与二次电压控制的分区

通过潮流方程雅可比矩阵的特征结构规律分析,发现雅可比矩阵最小特征值对应特征向量与无功分布有密切关系,进而可以作为二次电压控制中区域划分的依据。通过简单系统分析说明上述规律的同时,针对39节点系统,在依据节点电气距离分区方法的基础上,进一步研究了无功分布与最小特征值对应特征向量间关系,以及与依据电气距离区域划分结果的关系,发现它们的一致性,且能揭示清楚的物理概念,表明雅可比矩阵特征结构规律与二次电压控制的分区间的有机联系。     

雅可比矩阵特征结构规律与二次电压控制的分区

通过潮流方程雅可比矩阵的特征结构规律分析,发现雅可比矩阵最小特征值对应特征向量与无功分布有密切关系,进而可以作为二次电压控制中区域划分的依据.通过简单系统分析说明上述规律的同时,针对39节点系统,在依据节点电气距离分区方法的基础上,进一步研究了无功分布与最小特征值对应特征向量间关系,以及与依据电气距离区域划分结果的关系,发现它们的一致性,且能揭示清楚的物理概念,表明雅可比矩阵特征结构规律与二次电压控制的分区间的有机联系.     

考虑元件动态特性的静态电压稳定性初步研究

综述了静态电压稳定性常见的计算方法，简要阐明了潮流雅可比矩阵与静态电压稳定性间的关系，认为计算静态电压稳定性考虑动态元件特性，用代数－微分方程描述，通过广义雅可比矩阵求取PV曲线，指出今后电力系统运行中压稳定性分析的重要意义。     

运用特征值法确定交直流系统电压失稳区

直流输电可以对其功率快速地进行调节,从而提高与直流系统相连接的交流系统的稳定性,所以交直流系统在国内外应用得越来越多,而研究如何定量地分析交直流系统的电压稳定性成为了当前比较迫切需要解决的问题。该文结合交直流系统的特点,采用改进的牛顿法求解交直流系统的潮流,在得到收敛潮流的最小特征值及其左右特征向量后,计算出各节点的参与因子,并以参与因子为依据,采用特征值法对在一定直流控制方式下的交直流系统进行电压稳定性分析,找出交直流系统的电压易失稳区,从而为采取相关措施提高整个交直流系统的电压稳定性提供有价值的参考依据。最后通过对一个9节点的交直流系统采用本文方法进行仿真计算,证明了本文所述方法的有效性和可行性。     

电力系统失稳模式判别的新方法

通过求解两个简化的雅可比矩阵的最小特征值,对电力系统的功角稳定性和电压稳定性进行判别,得出判别功角失稳和电压失稳的判据,并用实例进行了验证。     

运用特征值法确定交直流系统电压失稳区

直流输电可以对其功率快速地进行调节,从而提高与直流系统相连接的交流系统的稳定性,所以交直流系统在国内外应用得越来越多,而研究如何定量地分析交直流系统的电压稳定性成为了当前比较迫切需要解决的问题.该文结合交直流系统的特点,采用改进的牛顿法求解交直流系统的潮流,在得到收敛潮流的最小特征值及其左右特征向量后,计算出各节点的参与因子,并以参与因子为依据,采用特征值法对在一定直流控制方式下的交直流系统进行电压稳定性分析,找出交直流系统的电压易失稳区,从而为采取相关措施提高整个交直流系统的电压稳定性提供有价值的参考依据.最后通过对一个9节点的交直流系统采用本文方法进行仿真计算,证明了本文所述方法的有效性和可行性.     

弱节点排序参与因子的等价判据与比较

将降阶潮流雅可比矩阵的最小奇异值(最小特征值)指标与节点电压/无功灵敏度指标相结合,给出了按参与因子进行弱节点排序的等价判据,即最小奇异值(最小特征值)对节点灵敏度的偏导数,拓展了参与因子应用于弱节点排序的物理意义。在IEEE 30节点系统上的仿真表明:降阶潮流雅可比矩阵得出的特征参与因子和奇异参与因子相等,因此对弱节点排序的作用完全相同。对于降阶潮流雅可比矩阵和由潮流雅可比矩阵的对称部分得到的对称降阶潮流雅可比矩阵,按灵敏度和参与因子得到的若干个关键弱节点相同,但排序略有差异。为简化有关计算,建议采用对称降阶潮流雅可比矩阵。     

电压稳定分析中降阶潮流雅可比矩阵的研究

基于降阶潮流雅可比矩阵的V-Q灵敏度、模态分析等静态分析方法在分析电压稳定方面得到了广泛应用,但降阶雅可比矩阵涉及到系统潮流雅可比矩阵的子矩阵Pq可逆的问题,针对此问题,该文首先结合数学矩阵理论及电力系统的实际情况就矩阵Pq是可逆矩阵给出明确的证明,为基于降阶雅可比矩阵的应用提供理论支持。最后以新英格兰39节点系统作为算例,通过分析计算矩阵Pq的行列式、模最小特征值及条件数来验证矩阵Pq的可逆性,为电压稳定分析提供理论基础。     

含恒功率负荷直流微电网的状态反馈电压振荡控制技术

扰动发生后新能源发电和恒功率负荷侧换流器在现有功率控制模式下所表现出的负阻抗特性,会大幅增加直流电压振荡失稳的风险.为此,首先针对直流电压振荡失稳的问题,推导含恒功率负荷两端直流微电网的小扰动线性化状态方程.其次,结合各状态变量的参与因子,选取振荡电流、电压作为可调节控制参数,将其分别引入储能换流器与恒功率负荷换流器的占空比反馈环节中,提出基于状态反馈的多端直流电压振荡控制方法.然后,利用根轨迹、Bode图分析附加状态反馈电压振荡控制技术后的直流微电网稳定裕度的变化规律,为控制参数设计提供依据.最后,搭建时域仿真系统,验证了所提出的控制方法可有效抑制直流微电网的电压振荡,显著提高系统的动态稳定性.     

交直流混合微电网中AC/DC双向功率变流器的新控制策略

交直流混合微电网中的AC/DC双向变流器,对系统的稳定运行和功率的协调分配有着重要作用。为了使直流微电网部分作为一个电压功率可控的单元接入交流母线,提出了一种新的AC/DC双向变流器控制策略,用于平衡交直流微电网间的功率流动并提高系统联网和孤岛运行的稳定性及可控性。在联网模式时,新方法基于dq坐标系,通过直流侧电压外环给定内环直轴电流参考值,进而控制功率流动和联网运行。孤岛模式时,新方法以交直流母线的电压差值作为外环,控制功率在交直流母线间的流动,使其互为支撑,提高系统稳定性。与传统的并网控制不同,新方法     

光伏级联DC/DC变换器模式切换稳定性分析及降压运行策略

在光伏直流升压汇集系统中,光伏侧DC/DC变换器通过级联拓扑可实现光伏功率升压直流送出。当光伏输入侧功率差异较大时,级联变换器会在最大功率点跟踪模式和定电压模式间切换,模式切换控制会引起系统稳定性变化。文章以级联隔离升压全桥变换器为研究对象,建立变换器在电导增量法-最大功率点跟踪控制、定电压控制下的小信号输出阻抗模型和级联系统等效阻抗模型,根据阻抗稳定性判据评估控制模式切换下系统稳定性差异。当变换器由最大功率点跟踪模式切换为定电压模式时会降低系统稳定性能,且随着切换控制模式模块数量的增多稳定性显著减小。在此情况下,可采用母线电压降压运行的方案,尽可能使光伏侧DC/DC变换器工作在最大功率点跟踪模式,以维持系统的稳定性。在Matlab/Simulink中搭建级联系统仿真模型,验证了理论分析的正确性。     

Steady‐state stability of shaft torsional oscillation in an ac‐dc interconnected system with self‐commutated converters

Recent progress in power electronics technology makes it possible to consider applying self‐commutated converters using gate turn‐off thyristors (GTOs) to HVDC transmission systems. Since the self‐commutated converter can be operated stably without depending on ac‐side voltage, the magnitude and the phase angle of the converter output voltage can be controlled independently. Therefore, this type of converter will improve voltage stability at its ac side. On the other hand, shaft torsional oscillation of a thermal power plant caused by the interaction between the shaft‐generator system and the control system of the self‐commutated converter is still an open problem. In this paper, a linearized model for eigenvalue analysis of a power system, including HVDC interconnection with self‐commutated converters, is described to analyze the effect of the self‐commutated converter on the shaft torsional oscillation of a thermal power plant. Then, numerical results from the eigenvalue analysis of the shaft torsional oscillation are presented. Results obtained by the frequency response method are also reported. The numerical results make it clear that parameter regions of DC‐AVR and ACR control systems of self‐commutated converters exist where the shaft torsional oscillation may be caused. © 1999 Scripta Technica, Electr Eng Jpn, 128(4): 25–37, 1999     

大规模电力系统电压失稳区的确定方法

本文基于扩展潮流方程雅可比矩阵的特征结构分析法，提出了一种确定大规模电力系统电压失稳区的计算方法。该方法可以明确地给出系统在指定运行工况下，全网最有可能发生电压不稳定或电压崩溃的区域以及与之相关的关键发电机和输电支路。从而为诸如低压减载方案的设计、无功补偿的配置和系统的运行调控提供直接的依据。实际电力系统计算结果表明，该方法具有物理概念清晰、计算简单快速，尤其是适合于解算大规模电力系统的特点     

考虑换流变压器和无功补偿协调控制计算AC/DC系统有功-电压曲线

在绘制交直流混合输电系统有功一电压曲线的过程中应该考虑直流的调整控制作用.如果将直流系统简单视为定功率负荷,通过仿真发现,计算得到的静态电压稳定裕度偏保守,并不能反映直流系统的控制作用.在采用连续潮流法求解交直流混合系统有功一电压曲线的过程中,根据换流器的阀组控制方式和直流系统运行特征(无功功率控制方式),调整换流变压器分接头,并根据无功控制需求投入换流站无功补偿装置,求得的有功一电压曲线及电压稳定临界点能够反映直流输电系统控制对电力系统稳定性的影响.     

含储能双母线直流微电网电压和功率协调控制

双母线直流(direct current, DC)微电网采用传统的下垂控制时,存在电压控制性能与功率分配精度的局限性。为此,提出一种考虑储能荷电状态(state of charge, SOC)均衡的电压和功率协调控制策略。首先,对于高压或低压侧母线电压稳定和功率分配问题,在电压/电流双环控制策略的基础上,采用基于SOC幂指数的自适应系数动态改变功率分配比例,对电压和功率进行精确控制。其次,针对双直流母线由于功率不平衡造成的电压偏移问题,根据双侧直流母线电压差以及高/低侧的工作模式,制定高/低压母线之间DC/DC变换器的控制策略,保证高/低压侧功率平衡和电压稳定。最后,利用Matlab/Simulink软件建立不同工况下双母线直流微电网模型,并进行仿真验证。仿真结果表明,所提出的控制策略可改善功率分配和电压控制精度,使各储能SOC趋于一致,同时实现高/低压直流母线之间功率相互支撑。     

无通信互联线储能系统的直流母线协调控制策略

针对无通信互联线的储能系统如何在不增加系统成本和复杂度的前提下维持直流母线功率平衡及电压稳定,提出了一种直流母线协调控制策略,DC/AC变流器采用定直流电压或定交流电压控制,两台DC/DC变换器采用包含电池充放电控制的改进型二阶直流电压偏差控制。通过对系统典型工况的分析,说明了系统中各个装置是如何协调工作的。搭建了微网实验平台对所提出的控制策略进行了实验验证,实验结果证明了该控制策略的有效性和实用性。     

交直流配电网小信号模型和直流侧低频振荡分析

交直流配电网发展迅猛、应用广泛,其稳定性是行业关注的焦点。文中针对某交直流配电网工程调试阶段出现的直流侧低频振荡现象,开展稳定性分析。文中首先在小信号建模基础上,采用特征值分析方法,分析电网强度、功率水平、控制参数3种因素对低频振荡的影响。随后,文中提出改变控制器参数和增加附加控制器的振荡抑制措施。理论和仿真分析表明:弱电网会影响电压源型变换器(VSC)的稳定性;375 V直流侧功率增大至超过额定功率时会发生低频振荡;Buck变换器电流内环比例积分(PI)控制器积分系数不影响系统的稳定性,但影响振荡发生后的振荡频率,电压外环PI控制器比例系数过小或积分系数过大会造成系统不稳定;改变Buck变换器电压外环PI控制器参数和增加附加控制器可有效抑制低频振荡。文中针对实际交直流配电网振荡影响因素的理论及仿真分析,对其他交直流配电网工程调试及运行分析具有借鉴意义。