海上风电场内部电气系统合闸过电压仿真分析

随着海上风电场的规模越来越大,针对其内部电气系统的研究得到国际上的关注.文中对海上风电场内部电气系统可能出现的合闸过电压进行了仿真分析.用PSCAD/EMTDC电磁暂态仿真软件分析了有无运行馈线2种方式下的合闸过电压过程,并解释了二者过电压机理,考察了内部电气系统的不同设计参数对合闸过电压的影响,为海上风电场内部电气系统的设计以及风机端升压变压器的绝缘设计提供了一定参考.     

海上风电场并网对暂态过电压和谐波谐振特性的影响

海上风电场并网易引起电力系统的谐波谐振问题,从而威胁到电网的安全运行。为此研究了海上风电场并网对陆上电网PCC（公共耦合点）暂态过电压和谐波谐振特性的影响,并提出了谐波谐振的治理方案。首先对浙江省某海上风电场并网工程进行PSCAD仿真建模。然后通过仿真计算得到并网系统在不同运行方式下的暂态过电压和谐波谐振特性。研究结果表明：在不同运行方式下,PCC暂态过电压标幺值最大值为2.1 p.u.,小于限制值3.0 p.u.,符合安全要求。最后采用在PCC处并联5次和7次低阻抗支路滤波器的谐波抑制策略,使得PCC谐波放大现象明显减弱,总谐波畸变率大幅下降,均小于1.5%,消除了2～7次低频谐波放大现象。     

基于多尺度形态学分析的风速预测

采用数学形态学和支持向量回归相结合的方法对提前1 h间隔为10 min的风速预测进行研究.用基于形态学的自适应多尺度算法将原始风速序列分解成一系列具有不同频率和波形特征的细节分量和滤波后主分量,用支持向量回归算法分别对这些分量进行预测,将各预测结果叠加得到最终预测结果.以某风电场的实测风速作为应用案例,实验结果表明,分解后的分量内部规律性更强,与分解前相比,预测精度有显著提高.所提方法为风速预测开辟了一条新的思路,所建MM-SVR模型在实际中有较大推广应用价值.     

基于多尺度形态学分析的风速预测

采用数学形态学和支持向量回归相结合的方法对提前1 h间隔为10 min的风速预测进行研究。用基于形态学的自适应多尺度算法将原始风速序列分解成一系列具有不同频率和波形特征的细节分量和滤波后主分量,用支持向量回归算法分别对这些分量进行预测,将各预测结果叠加得到最终预测结果。以某风电场的实测风速作为应用案例,实验结果表明,分解后的分量内部规律性更强,与分解前相比,预测精度有显著提高。所提方法为风速预测开辟了一条新的思路,所建MM-SVR模型在实际中有较大推广应用价值。     

基于真空断路器预击穿特性的海上风电场集电网合闸暂态过电压仿真研究

海上风电场中压电缆集电系统真空断路器在闭合空载变压器操作中,真空断路器预击穿会在机端变压器的高压侧产生暂态过电压,该过电压与电缆作用产生高频振荡过电压将对变压器绝缘产生损坏。文中研究真空断路器预击穿产生高频暂态过电压的机理,在PSCAD/EMTDC暂态分析软件上搭建真空断路器预击穿现象的自定义模型,并将此模型应用于简化的海上风电场中压电缆集电系统模型,研究合闸初相角、电缆长度和机端变压器位置对暂态过电压的影响。仿真结果表明机端变压器位于机舱且合闸初相角为15°过电压陡度最大,在机端变压器加装扼流线圈和并联小电容的过电压保护装置后,暂态过电压陡度得到了明显的抑制。     

基于多尺度形态学和Kalman滤波的基波分量提取

针对Kalman滤波在提取基波分量时存在暂态噪声抑制能力差和噪声统计特性不精确的缺点,提出了一种新的基波分量提取算法。采用改进的数学形态滤波器对采集信号进行多尺度分析得到平滑信号和细节信号,改进的滤波器使用不同形状的结构元素,有效地提高噪声抑制能力。利用平滑信号更新Kalman滤波器的观测值,减少故障信号暂态噪声的干扰,提高了滤波算法的收敛速度;利用细节信号实时在线计算测量噪声的方差,提高了滤波算法的收敛精度。在Matlab/Simulink环境下搭建仿真模型对算法进行验证与测试,仿真结果证实了算法的可行性和有效性。     

基于Hamilton能量理论的海上风电场双馈机群分布式互补控制

针对2个海上风电场中双馈风电机群的控制问题,基于Hamilton能量理论,提出了一种分布式互补控制策略,该控制策略不仅能够保证单个机群内风电机组的同步运行,而且可以使2个机群之间实现输出互补。对双馈风电机组单机模型进行Hamilton实现,获得端口受控耗散Hamilton模型;研究2台风电机组的互补控制问题,基于能量成型的方法设计Hamilton能量控制策略;提出2个风电机群间的分布式互补控制策略,使得2个风电场分别保持同步运行,且它们之间的输出之和及有功输出之和均能保持恒定,即实现输出互补。通过仿真验证了风电机群分布式互补控制策略的有效性。     

基于故障暂态行波高低频能量比值的交流输电线路快速保护方案EI北大核心CSCD

新能源电力系统中大量电力电子装置的应用使得基于工频量的保护方案难以适用,暂态量保护方案的优势更加凸显。现有暂态量保护存在阈值整定困难、区内末端高阻故障情况下容易拒动的问题。针对以上问题,该文首先分析了线路不同位置发生故障时行波的传输路径,推导了电压行波的表达式,明确了不同位置发生故障时行波的频率分布规律。在此基础上,采用时频分析能力更好的小波包变换提取故障暂态特征,并在暂态能量中引入频率信息以放大高频分量的影响,增大区内、外故障时高低频暂态能量的分布差异,进而提出利用高低频能量比值进行区内外故障识别的新方案。新方案无需复杂的阈值设置,采用高低频能量比值方式削弱了过渡电阻和故障距离对保护判据的影响,最后基于PSCAD/EMTDC仿真验证了新方案的有效性和可行性。     

基于多尺度能量统计和小波能量熵测度的电力暂态信号识别方法

电力暂态信号的检测与分类在电力系统暂态保护、电能质量分析等诸多领域得到广泛的应用,暂态信号的有效特征提取是信号分类识别的基础和前提条件。在介绍了电力系统暂态信号的多尺度表示及定义用于特征提取的2种小波分析处理方法(能量统计分析和小波能量熵分析方法)的基础上,建立了单相接地短路、开关操作、电容投切、一次电弧和雷击等5种暂态类型的EMTDC仿真模型,利用能量统计分析和小波能量熵分析方法给出了5种暂态信号在不同状态下随尺度的分布规律。仿真结果表明,部分暂态信号的多尺度能量统计特征和小波能量熵测度的分布表现出一定规律性,是一种有效的特征提取方法,具有一定的可聚类和信号识别能力。该方法为故障信号的分类提供了新的思路。     

海上风电场运行维护策略优化研究

海上风电场高昂的运行维护费用与海上风电场的可进入性差以及进入成本高有着直接的关系,迫切要求改善维护与维修的策略。考虑制约海上风电场维护策略多种因素,以成本最低为目标,对海上风电场的运行维护策略进行了设计,并采用规划学中网络计划方法对其进行优化。     

基于RC装置的风电场合闸暂态过电压防护的仿真研究

介绍了风电场电气设备遭受过电压时的特点及其危害,采用PSCAD电磁暂态仿真软件建立了风电场模型,分析了风电场合闸过电压的过程,提出了阻容吸收器防护机端变压器过电压措施,结果表明:采用合适的阻容保护装置可以将过电压幅值和陡度限制在合理的电压范围内,能够有效防止风电场合闸过电压。     

适用于高压直流传输的海上直流风电场内网拓扑的比较分析

随着海上风电的发展,直流风电场及其合适的内网拓扑正得到更多的关注。在缺乏实际工程可供参考的情况下,借鉴已有的大型海上交流风电场的经验,拟定可信的海上直流风电场工程算例。从损耗、经济性、可靠性3项经济技术性指标,对适用于高压直流传输的直流风场内网4种不同拓扑结构进行定量的比较分析。分析结果表明,串-并联型和并-串联型内网拓扑可能是未来适用于高压直流传输的海上直流风电场的选择。     

海上风电柔性直流输电及变流器技术研究

简要回顾国内外海上风电场研究开发与建设状况,分析了海上风电场柔性直流输电应用技术、变流器技术特点、技术关键及应用,结合上海风力资源情况,提出了海上风电柔性直流输电大功率变流器设计开发技术关键,以及海上风电场电气输送与并网技术等。     

风电场频率适应性分析及评估——综合指标体系

为满足电网对风电场承载能力的频率评估需求,本文提出一种风电场频率适应性的分析评估方法。首先,建立了描述频率适应性的综合指标体系,包含三级共10余个指标,如功率调节能力指标、指令响应能力指标和暂态支撑能力指标等。其次,基于所建立的综合指标体系,应用模糊层次分析法量化各个指标的重要程度,形成风电场频率适应性的考核评价表。最后,基于PSCAD/EMTDC仿真平台搭建一个实际风电场模型,通过多场景/多工况仿真分析,验证了所建立综合指标体系的有效性。     

基于半控整流器的直流侧串联海上风电并网系统

根据对单相不控整流电路直流侧接电阻负载时特性的研究,该文提出了一种单相半控整流电路,其交流侧电流波形为正弦波,直流侧输出电压含直流分量和倍频分量,当构成三相半控整流电路时,输出电压中二倍频分量便相互抵消了,只剩下稳定且可调的直流分量。基于半控整流电路,文中提出一种海上风电汇集与并网系统,该系统采用变流器直流侧串联升压的方式获得直流高电压,用于风电汇集和传输,省去了笨重而昂贵的海上换流站,大大节约了建造和维护成本。仿真及分析结果显示,文中所提方法能够满足海上风电并网的需求,且稳态和故障时的性能优异。     

基于演化博弈的海上风电投资策略选择及模型研究

海上风电投资存在巨大风险。投资策略的选择对于关注该领域的海上风电投资者至关重要。风电市场上出现的新技术及政府出台的相关新政策都会影响海上风电投资者的策略选择。这种新技术和新政策的出现类似于演化博弈中的"突变"。运用演化博弈理论和复制动态方程,对海上风电市场上具有有限理性的不同类型的海上风电投资者策略选择互动机制进行研究,探讨了市场阻入程度和合作支持力度以及新技术和新政策等对海上风电投资者策略选择的影响。研究表明,减小市场阻入程度,增加合作支持力度,开发新技术和支持性政策均有利于海上风电投资者的进入。     

基于广义S变换的特快速暂态过电压频谱特性及其影响因素分析

特快速暂态过电压(very fast transient overvoltage, VFTO)波形具有非平稳性,傅里叶变换无法描述其频率分量随时间变化的局部特征,因此提出了基于广义 S 变换的VFTO频谱分析。以气体绝缘开关设备(gas insulated switchgear,GIS)试验回路实测VFTO典型波形为样本,用广义 S 变换对样本波形进行频谱分析,给出了各频率分量的幅值–时间曲线;通过对比研究了不同条件下实测波形的幅值–时间曲线,定性分析了击穿序数、分闸/合闸及隔离开关速度、不同位置、GIS回路参数、GIS回路结构等因素对VFTO频谱的影响。结果表明：VFTO频率成份丰富,频率分量的频率越高,其幅值衰减越快、持续时间越短;不同击穿序数的 VFTO 频率成份相同,各频率分量幅值不同;分闸/合闸及开关速度仅对VFTO各频率分量幅值有所影响,对频率成份无明显作用;不同位置 VFTO 的高频成份有所不同。     

变压器中低频暂态模型研究综述

总结了变压器三种典型的中低频暂态模型,并重点分析了各种模型的建模原理及适用条件。对比分析了常见的铁磁材料磁滞特性模型和涡流分析模型。     

基于Crowbar的双馈机组风电场等值模型与并网仿真分析

针对双馈机组(DFIG)风电场并网中亟须解决的低电压穿越问题,提出了一种基于Crowbar的双馈机组风电场等值方法。通过对DFIG在电网故障情况下的机理分析,给出了电网故障时DFIG转子电流的表达式。根据DFIG转子电流值判别是否投入Crowbar,将DFIG风电场分为投入与不投入Crowbar两组;运用容量加权法计算各组参数,建立DFIG风电场的双机等值模型。算例仿真分析表明,DFIG风电场的双机等值模型能够较准确地反映电网故障期间风电场变化,采用快速无功补偿提高了风电场的低压穿越能力。