含双馈机组转子侧附加控制的风电场次同步振荡抑制方法

针对含双馈机组风电场通过串联补偿外送功率时产生的次同步振荡(sub-synchronous oscillations,SSO)问题,建立了包含两质量块轴系、d-q解耦控制回路等的详细模型。采用测试信号法绘制分析阻尼曲线。该曲线显示,串联补偿的加入改变了电气阻尼特性。如果控制器参数不合理,较低串补度下也有发生振荡的风险;随着串补度的加大,电气谐振点的负阻尼越大,对应于转子侧的电气谐振频率越低。当轴系参数耦合时会发生轴系扭振。针对双馈机组转子变换器控制回路的特点,在转子侧注入次同步电流,以激发次同步电磁转矩阻尼振荡,设计附加功率控制的次同步阻尼控制器(sub-synchronous damping controller,SSDC)对次同步振荡予以抑制,并给出了控制器参数的整定方法。时域仿真结果表明:采用该SSDC方案,能够有效抑制串补引发的风电场SSO问题。     

大串补度输电线路的电流差动保护分析与对策

串联电容补偿技术是超高压及特高压远距离输电中的关键技术之一。随着串联补偿装置的广泛应用和电网的快速发展,有可能出现大串补度输电线路的情况,这将对输电线路继电保护甚至是主保护的动作性能产生影响。文中结合工程实际,对大串补度输电线路的电流差动保护动作特性进行了研究,并分析了过渡电阻、系统的运行方式及功角变化对电流差动保护的影响。根据仿真结果,对提高电流差动保护的灵敏度提出了相应的改进措施。     

考虑光伏发电单元孤岛检测影响的直流电网稳定性分析与阻尼控制

直流电网适合大规模光伏发电的集成接入。光伏发电单元在接入直流电网运行时,需要依托孤岛检测方法,使得发电单元可以在异常断开状态下得到保护。然而,前馈孤岛检测方法会向直流电网注入扰动,影响光伏发电单元在并网运行时的性能,甚至加剧由于变换器交互作用造成的振荡失稳问题。对此,建立直流电网中光伏发电单元、交直流互联变换器的小信号阻抗模型,并综合考虑最大功率跟踪控制、前馈孤岛检测方法对光伏Buck变换器端口特性的影响,探究影响直流电网稳定性的因素。然后,在不影响孤岛检测的情况下,提出一种有源阻尼稳定控制方法,在并网运行的光伏发电单元的直流电网侧端口串入虚拟电阻,使发电单元在输出不同功率时均有较好的稳定性。最后,仿真研究验证了分析内容的准确性和所提阻尼方法的有效性。     

串联补偿输电线路稳态量电流差动保护改进算法

稳态量电流差动保护是目前串联补偿(简称串补)输电线路的主要保护。文中归纳了国内外输电线路保护装置电流差动保护判据,从理论上分析了它们在串补输电线路上应用的灵敏性,以及系统阻抗和线路的串补度对保护灵敏性的影响。分析表明,稳态量电流差动保护会由于灵敏度不足而拒动。提出的稳态量电流差动保护改进算法能有效解决这个问题。PSCAD/EMTDC软件对四川电网500kV串补线路的仿真计算验证了这一结论。     

非隔离单相半桥UPQC直流纹波分析及其影响抑制

非隔离单相半桥统一电能质量调节器(UPQC)两侧变换器的脉动功率差将在直流电容及分电容上产生复杂的多倍频电压纹波,各次电压纹波会对串联侧变换器的补偿电压有不同的影响,降低串联侧变换器的补偿效果。为了抑制直流电压纹波影响,利用等效电容电流模型计算直流电容电压表达式,分析直流纹波及非线性负载对补偿电压的影响路径,并仿真验证其正确性。针对分电容电压纹波和非线性负载对电压补偿效果的影响,提出一种抑制多倍频纹波影响的补偿电压特定次谐波控制策略。最后,基于SiC器件建立了非隔离单相半桥UPQC实验平台进行实验验证,实验结果表明在非线性工况下,所提控制策略将补偿电压THD从12.2%降低至2.4%,相比于传统控制可以减少约70%的直流电容需求。     

弱电网下VSC控制环路对直流电压稳定性的影响分析

为研究弱电网下电压源型变换器(voltage source converter,VSC)控制环路对直流电压控制稳定性的影响,首先建立了弱电网下VSC直流电压时间尺度小信号模型,基于动力学特性分析法用阻尼分量和恢复分量表征VSC直流电压控制的稳定性。然后研究了不同电网强度和不同控制带宽下VSC锁相环和交流电压控制环对阻尼分量和恢复分量的影响规律,揭示了锁相控制与交流电压控制对直流电压稳定性的影响机理。最后,在Matlab/Simulink中搭建详细的时域仿真模型,对稳定性分析结果进行了验证。研究结果表明,弱电网下锁相控制与交流电压控制对直流电压控制起相位滞后的作用,从而产生负的附加阻尼分量,减弱了直流电压控制的稳定性。     

基于变流器改进控制的双馈风电机组SSO抑制方法

针对双馈风电机组经串联补偿电网运行时发生的次同步振荡问题,建立了双馈风电机组统一导纳模型,并根据变流器控制特点,进一步研究了抑制次同步振荡的策略。基于d-q坐标系下双馈风电机组统一导纳模型,利用广义奈奎斯特判据分析了双馈风电串补输电系统次同步振荡的主要影响因素,研究了在转子侧变流器上采用定子电流扰动反馈,在网侧变流器上利用网侧变流器电流扰动反馈的附加阻尼控制策略。比较分析了在转子侧变流器和网侧变流器上同时附加阻尼控制对次同步振荡的抑制效果,结果表明同时附加阻尼控制在串补度较高的情况下也能抑制次同步振荡。最后,通过仿真验证了所建模型及理论分析的正确性。     

伊冯串补动态特性仿真及对电网稳定性影响研究

对可控串补的强补和振荡阻尼程序(POD)功能做了详细阐述,并对可控串补的补偿能力进行了仿真,根据仿真结果给出了串补提升系数与线路电流大小的关系曲线。最后对伊冯串补的投运对电网稳定水平的影响进行仿真研究。     

配电网串联补偿装置稳态和暂态特性研究

电容串联补偿技术应用于配电网可以实现对线路无功正补偿、无时延、有效改善线路沿线电压质量,与传统的补偿技术和调压技术相比,具有负荷自适应性和良好的操作性。但由于配电网的复杂性和差异性,要实现电容串联补偿的合理配置必须掌握串联补偿装置(以下简称串补)稳态与暂态特性,补偿容量和最佳安装位置以及不同因素的影响规律。文中应用EMTP电磁暂态程序建立了典型辐射式结构的10 kV配网串补仿真模型,对输电导线直径、负荷容量及功率因素、串补容量及安装位置等对沿线路电压分布的影响进行了全面仿真分析,研究了三相短路故障时串补装置内部的电磁暂态过程,给出了旁路断路器动作时间与金属氧化物限压器(MOV)配合参数、吸收容量的关系。     

一种确定保护受串补电容影响区域的仿真方法

近年来国内外研究串补电容对线路保护的影响的很多,但是在研究电网中距离保护受串联补偿电容影响的区域的很少。在分析串联补偿电容对距离保护的影响的基础上,提出一种基于短路电流确定距离保护受串联补偿电容影响的电网区域的仿真方法。通过对比分析部分站点测量阻抗的理论分析结果和仿真计算结果应证了仿真方法的正确性。同时以一具体工程实例采用仿真方法计算出距离保护受串补电容影响的电网区域。