柔性直流输电网的电压控制原理研究

本文研究柔性直流输电网的电压控制原理。描述了柔性直流电网电压控制的3种基本策略及其特点,提出了一种一次调压与二次调压相协调的直流电网电压控制策略,其中一次调压采用带死区的直流电压下斜控制律,二次调压采用基于电压基准节点电压恒定的控制准则。论文给出了带死区的直流电压下斜控制的实现方法和逻辑框图;描述了电压基准节点的选择原则,并给出了基于电压基准节点电压恒定控制的二次调压实现方法。构建了一个四端直流输电网测试系统,基于该测试系统,介绍了带死区的直流电压下斜控制的参数设计方法,测试了直流电网负荷改变以及电压基准换流站退出运行2种工况下整个系统的响应特性。测试结果表明,所提出的一次调压与二次调压相协调的直流电网电压控制策略具有良好的控制性能,适用于普遍意义的直流电网。     

电力系统电压稳定与电压崩溃及负荷稳定的关系

电力系统的电压失稳、电压崩溃及负荷失稳是电压稳定问题中最基本的重要概念 ,它们既相互联系又有本质区别 ,正确和客观地认识它们之间的相互关系 ,对深入研究电压稳定问题的机理具有重要意义 .负荷稳定性是电力系统电压稳定性的最主要和最关键的方面 ,分析负荷对静态电压稳定性的影响时 ,负荷特性应当采用准静态功率—电压特性     

确保母线电压合格率的要点

简要介绍了电压不合格的危害性和影响合格率的主要因素是电压波动而产生的电压偏差,就太原供电分公司10 kV母线电压合格率现状分析造成电压合格率不达标的各种因素,说明电力系统无功功率与电压的关系,分析提高电压合格率的对策。     

基于电压合格率评价函数的地区电压无功优化策略

传统的地区电网电压无功优化,只考虑保持各母线电压合格,母线下级电网则根据上级电压进行电压调控。但在实际运行中,中低压配电网的电压调控能力往往不足以保证其电压合格率,需要上级电网根据下级电网的实际需求调节其电压。本文提出了基于电压合格率评价函数的地区电压无功优化策略,通过依次建立低压配网台区、中压片区电压合格率模型,从而形成了低压台区、中压片区和地区电网的三级电压无功优化策略。逐级建立电压合格率评价函数,使得地区电压无功的优化策略中,很好地考虑了对下级电网的电压合格率的影响,解决了上下三级电网的电压无功的协调优化难题。仿真结果表明,该策略大大提高了地区电网的综合电压合格率,具有很高的经济效益。     

有源箝位抑制IGBT浪涌电压的研究

提出采用有源箝位抑制IGBT关断浪涌电压的方法.IGBT集电极和门极间采用瞬态电压抑制器(Transient Voltage Suppressor,简称TVs)构成有源箱位电路,并根据IGBT耐压值和直流母线电压选择箱位电压值.当关断IGBT时,浪涌电压击穿TVs并箱位集射极电压,同时升高IGBT门极电压,减缓IGBT关断,抑制浪涌电压.在1.5 MW风电变流器上进行了相关实验,实验结果验证了该方法的有效性,并在成本、体积和可靠性等方面有一定的优势.     

智能配电系统分区电压控制技术研究综述

配电系统电压控制已经成为配电运行控制系统中最重要的功能之一。有效的电压控制可以降低线损,改善馈线电压水平以及提高系统安全性。在对DG接入配电系统带来的复杂电压波动问题产生的原因进行分析的基础上,分析配电系统电压控制的主要手段,指出分层电压控制是智能配电系统中广泛使用的电压控制方案,而其中的分区电压控制层是提高系统电压质量、提升系统电压调节速度、保障系统电压稳定的中坚环节,同时也是连接中央电压控制和本地电压控制的关键环节。继而对分区电压控制在微网和主动配电网中的研究成果进行针对性的回顾与评述。最后对智能配电系统分区电压控制技术发展方向进行了展望。     

补偿不平衡负载的HC-SVG相间电压平衡控制与直流电压取值分析

针对由中点钳位型(neutral-point clamped, NPC)功率单元和H桥级联型(cascade H-bridge, CHB)功率单元构成的混合级联型静止无功发生器(hybrid cascade static var generator, HC-SVG)在补偿不平衡负载时产生的CHB功率单元相间电压失衡问题,提出一种基于零序电压前馈的CHB功率单元相间电压平衡控制方法,并对零序电压注入后HC-SVG直流侧电压取值进行分析。首先,分析CHB功率单元承担基波电压分量与HC-SVG输出基波电压的关系。推导HC-SVG补偿不平衡负载时CHB功率单元相间电压平衡所需的零序电压,建立零序电压前馈控制。其次,基于零序电压与补偿电流的解析关系,讨论补偿电流不平衡度与HC-SVG直流侧电压取值之间的约束关系。以6 kV/3 Mvar装置为算例,进行直流侧电压的取值分析。并与星接CHB-SVG进行对比,揭示补偿不平衡负载时HC-SVG所需直流电压低的特点。仿真验证了相间电压平衡控制与直流电压取值分析的有效性。     

一种动态电压恢复器研究

针对现代机场直线加电系统中存在的电缆压降问题,提出了一种解决方案,即通过在变换器后加装动态电压恢复器来补偿电缆的压降.动态电压恢复器采用单向馈能电路结构,可以在能量单向流动的情况下,实现对因电缆压降而产生的电压暂降或暂升的持续补偿.基于该动态电压恢复器结构,分析了负载电压有效值反馈控制方法.理论分析和试验结果表明,动态电压恢复器可有效补偿电缆压降,并能保证负载电压的稳定.     

综合灵敏度和静态电压稳定裕度的直流受端交流系统电压薄弱区域评估方法

提出综合无功-电压灵敏度与静态电压稳定裕度的直流受端交流系统电压薄弱区域评估方法,并在灵敏度及静态电压稳定计算中计及了负荷静态电压特性。以计及负荷静态电压特性的交直流电力系统潮流方程为基础,计算交流节点电压相对于直流落点无功功率的灵敏度;基于连续潮流法,计算计及负荷静态电压特性的直流受端交流系统静态电压稳定裕度,综合这2个指标识别电压薄弱区域。并进一步地比较了不同ZIP负荷占比、不同直流控制方式对直流落点近区交流系统电压薄弱区域评估的影响。     

应用动态电压恢复器解决电压跌落问题

随着现代电力电子设备的广泛应用,电压跌落已日益成为电力部门和用户关注的电能质量问题。为此采用动态电压恢复器(DVR)来解决瞬时电压跌落问题。在介绍DVR的工作原理、系统框架及其数字控制系统的基础上,根据国内某集成电路芯片企业应用DVR的实例,说明了DVR的应用背景和运行条件、基本性能参数和应用效果等。由于DVR启动实时补偿,在瞬时电压跌落发生时补偿输出电压到额定电压值,有效地保障了电压敏感设备的正常工作,从而避免重大的经济损失。     

基于反馈神经网络的电压暂降特征量实时检测方法

动态电压恢复器(DVR)主要用于补偿电压暂降,而实现电压暂降特征量快速、准确地检测是电压暂降补偿的前提.本文提出了一种基于反馈型神经网络的电压暂降快速、实时检测方法,探讨了该方法的建模问题和仿真技术.该方法利用反馈神经网络实现了在误差最小条件下的电压暂降检测,检测精度高、响应速度快、实时性好,为实现快速、准确电压暂降检测提供了一种新方法.仿真结果证明了该方法的有效性和优良性能.     

特高压输电线路过电压及抑制保护控制

在特高压研究中,过电压的研究是其他课题研究的前提和基础,是能否采用特高压输电的关键问题之一。特高压输电线过电压有外部过电压和内部过电压。与雷电过电压产生原因单一不同的是,内部过电压因产生原因、发展过程、影响因素的多样化而具有种类繁多、机理各异的特点。特高压系统的工频过电压除与超高压系统有相似之处外,其输送容量更大、距离更远、线路的充电功率更大。为了降低特高压电气设备的绝缘水平,必须降低工频过电压。由于操作过电压与系统的额定电压有关,所以特高压输电系统中的操作过电压问题就更为突出。通过对特高压输电线继电保护、重合闸的配置与相关自动装置的动作配合来限制过电压,结果是可行的。     

计及风力发电的配电网电压稳定性评估框架研究

把风电场功率圆的稳定性作为评估配电网稳定性的依据之一,计算功率圆的电压稳定性、电网架构安全性和用户用电的可靠性等指标,最后提出配电网的安全性综合指标。分三种情况对电压稳定性进行评估：风电场并入网络时,计算流进负荷点的冲击电流,得到电压波动情况,评估网络电压稳定性;风电场切出网络时,计算负荷点失去电压支撑的大小得到电压跌落情况,评估网络电压稳定性;风电场间歇输出功率时,考虑风电场改变配电网的功率潮流,重新构造电网电压稳定指标,根据风电场的有功和无功判断系统电压稳定性。最后以IEEE123节点系统为例,验证了所提计及风力发电的配电网电压稳定评估框架的有效性。     

配电网电压稳定性研究

基于配电网潮流解的存在性,提出了一种能够反映负荷分布与电压稳定性关系的电压稳定判据,即第一类电压稳定判据,指出了第一类电压稳定判据是配电网电压稳定的必要条件但不是充分条件,定义了配电网电压稳定裕度和电压抗扰动安全距离等指标,分析了基于负荷–电压特性的第二类配电网电压稳定判据存在的问题,得出了配电网电压稳定应该满足2类电压稳定判据的结论。仿真计算结果验证了上述分析的正确性,说明上述电压稳定指标确实可以反映配电网的电压稳定性与抗扰动能力。     

基于戴维宁等值的电压暂降模拟方法

针对传统的电压暂降模拟方法,在正常和各种故障条件下仅模拟电网的电压特性,不考虑电网的阻抗特性,使得借助于传统电压暂降模拟方法作用于负载上的电压响应与实际电网不相同。因此,文章提出基于戴维宁等值的电压暂降模拟方法。文章提出采用基于阻抗切换方式辨识电网电压暂降时的戴维宁等值参数,该方法可对暂降前后的电压进行精确辨识。文章亦提出采用H桥级联型-逆变器作为电压暂降模拟装置,为使其能灵活可靠模拟实际电网电压暂降外特性,文中提出适用于H桥级联型逆变器的虚拟阻抗控制策略,其能通过参考电压、虚拟阻抗的设置实现所需的电压暂降戴维宁等值外特性的模拟。最后,通过仿真验证了所提电压暂降戴维宁等值参数辨识方法、电压暂降模拟装置控制策略的有效性及可行性。     

Development of Automatic Voltage Regulator for Low‐Voltage Distribution Systems

This paper presents the development of a new type of voltage regulator that can adequately maintain the voltage supplied to customers, dealing with the problem of voltage control that accompanies the widespread use of photovoltaic power generation systems. The newly developed device is a pole‐mounted voltage regulator consisting of a step‐down transformer that converts from high voltage to low voltage and a series transformer for voltage compensation. A demonstration test conducted at the CRIEPI Akagi Test Center confirmed that the voltage control function of the proposed voltage regulator is satisfactory, based on the proposed control algorithm. Simulation analysis, under the assumption of clustered installation of photovoltaic power generation systems, confirmed that the introduction of the proposed voltage regulator allows the system voltage to be adequately maintained and makes full photovoltaic power generation possible without suppressing the output. We anticipate that our proposed voltage regulator will be effective for adequately regulating the voltage in low‐voltage distribution systems and will effectively promote even more widespread photovoltaic power generation.     

中压配电网串联TCSC调压的应用研究

利用TCSC可以平滑地调节阻抗,实现对不同线路参数或不同负荷的线路进行电压调节,稳定负荷侧电压。对线路电压调节时考虑线路横向压降的影响,从而得到串联补偿容抗计算公式;由于晶闸管的导通压降会影响TCSC的等效基波容抗,因而采用串接受控电压源来消除影响;最后通过TCSC对辐射线路电压调节的仿真分析,说明仿真时通过串接受控电压源可以消除晶闸管导通压降对调压的影响,而在实际应用中只需对查表进行修正,则同样可实现对电压进行精确调节。     

基于轨迹灵敏度的交直流受端系统暂态电压两阶段控制

针对交直流受端系统暂态电压调控能力不足的现状,提出一种基于轨迹灵敏度的交直流受端系统暂态电压两阶段控制方法。构建以最优无功补偿容量和紧急控制成本最小为目标函数的两阶段暂态电压控制模型。借助摄动法求取暂态电压稳定裕度对控制量的轨迹灵敏度,将非线性暂态电压控制模型转化为二次规划模型来提高暂态电压控制效率。为避免故障期间交直流受端系统暂态电压的大幅跌落,实施静止同步补偿器和新一代调相机协同的预防控制,充分发挥无功补偿装置在暂态电压不同跌落程度下的动态无功支撑优势。针对实施暂态电压预防控制后恢复阶段的低电压延时恢复问题,实施包含基于电压源换流器的高压直流和传统调压措施的紧急控制来加快暂态电压恢复速度。修改后的IEEE 39节点系统和实际系统算例结果验证了所提暂态电压控制方法的准确性和有效性。     

基于容性设备泄漏电流的电网电压测量方法

基于电容型设备泄漏电流,研究了电网工频电压和内部过电压的测量方法。采用高精度宽频带电流传感器检测容性设备的泄漏电流,通过有源积分电路将电流信号重构成电压信号。分析了容性设备等值电路及泄漏电流与电压的传递函数,研究了电流传感器的工作原理及其影响因素。通过采用有源积分器,提高了输出电压响应的幅频特性。采用的电压传感器结构简单,与高压系统无电气连接,具有很好的安全特性。工频和操作过电压实验结果表明,所设计的电压传感器具有很好的精度和线性度,可以用于高压电网的电压测量。     

IGBT模块直接串联电压均衡驱动控制技术

高压绝缘栅双极型晶体管(IGBT)模块直接串联技术是实现柔性直流输电、高压直流断路器等高压大功率控制设备的一个重要基础,其中最难解决的是串联IGBT模块之间的电压均衡问题。文中分析了电压不平衡的机制,得出了实现电压均衡的关键在于解决断态电压不平衡和关断电压不平衡问题,门极侧均衡控制方法是较好的解决手段。对基于有源电压控制技术的驱动设计和基于延时补偿的控制策略进行了探讨,并分别采用在有源区对关断波形进行跟随控制和补偿IGBT器件间关断延时的方法,有效实现了串联器件的电压均衡。最后,通过6只3 300V/1 200AIGBT模块直接串联的阀段脉冲和基于该阀段的三相换流阀运行测试,对这两种方法进行了验证,所述方法获得了较好的电压均衡效果。