基于改进自抗扰控制的抑制光火打捆经直流送出系统的次同步振荡策略EI北大核心CSCD

高压直流输电有引发次同步振荡的风险,严重威胁发电机组及电力系统的稳定运行。与传统比例-积分-微分控制相比,自抗扰控制具有超调小、响应速度快、适应能力强等优点,提出将自抗扰技术应用到光伏、火电打捆经直流送出系统,并通过粒子群算法整定自抗扰控制器的参数,利用改进自抗扰附加阻尼控制来抑制HVDC可能引发的次同步振荡。基于PSCAD/EMTDC仿真软件,以加入光伏并网的IEEE次同步振荡第一标准模型作为仿真算例进行验证。结果表明,所设计的自抗扰附加控制在抑制HVDC引起的次同步振荡时,具有超调小、收敛快的优势,比传统PID控制的抑制效果更好,鲁棒性更强;在光伏逆变器配置附加控制,可以进一步提高电网的稳定性和可靠性。     

模糊自抗扰附加阻尼控制抑制光火打捆经串补送出的次同步振荡

针对光伏、火电打捆经串补送出系统,提出一种基于模糊自抗扰的附加阻尼控制器,来抑制交流串补可能引发的次同步振荡。首先对打捆系统的振荡模式进行辨识,然后通过巴特沃斯带通滤波器将各振荡模式对应的转速分量分解到不同的通道,在每个通道中设计相应的自抗扰阻尼控制器。考虑到光伏出力具有波动性、间歇性等特点,运行状态比较复杂,采用模糊控制对自抗扰关键参数进行自整定改进。基于PSCAD/EMTDC仿真软件,以加入光伏并网的IEEE次同步振荡第一标准模型作为仿真算例进行验证。结果表明,所设计的模糊自抗扰附加阻尼控制器在系统受到扰动时,能够有效抑制火电机组的次同步振荡,具有较强的鲁棒性,且抑制效果优于传统的PID控制。     

基于STATCOM/BESS的风火打捆系统次同步 振荡抑制研究

基于高压直流输电(HVDC)技术将风电与火电打捆运行已成为解决远距离输电需求的一种可行方案。为解决风火打捆经直流送出系统的次同步振荡问题,提出了一种基于储能型静止同步补偿器(STATCOM/BESS)的抑制方法。首先对STATCOM/BESS抑制次同步振荡的机理进行了分析;其次,基于广域测量系统(wide area measurement system,WAMS)设计出STATCOM/BESS关于风火打捆系统的次同步振荡抑制方法,在STATCOM/BESS电流内环控制回路上附加阻尼控制抑制多模态振荡,并采用改进粒子群算法(particle swarm optimization,PSO)对附加阻尼控制器参数进行协调优化。最后,基于PSCAD/EMTDC平台搭建了含STATCOM/BESS接入的风火打捆经直流送出系统仿真模型,对所提抑制方法的有效性进行仿真验证,结果表明该方法能有效抑制风火打捆系统中的次同步振荡问题,提高系统的稳定性。     

风火联运经直流外送系统的次同步振荡抑制研究

风火能源联运经直流外送输电技术已成为解决远距离输电的理想解决方案,为抑制风火联运系统产生的多模态次同步振荡问题,挖掘含储能全控型柔性交流输电装置对次同步振荡的抑制能力,提出了一种基于储能型静止同步补偿器(STATCOM/BESS)的抑制方法。首先利用特征值分析法得到参与矩阵,根据STATCOM/BESS控制参数在各振荡模态下对应的参与因子,探究各控制参数在对各个振荡模态的影响当中所占比重;其次,利用STATCOM/BESS的电流解耦能力,在电流内环控制回路附加改进ADRC阻尼控制器抑制多模态振荡,并采用改进量子粒子群算法对控制器参数进行优化;最后,利用PSCAD/EMTDC仿真验证了方法的有效性及适应性,表明该抑制策略能够有效抑制风火能源联运经直流外送系统的次同步振荡问题,提高系统稳定性。     

VSG附加自抗扰阻尼控制抑制低频振荡研究

针对新能源大量并网降低系统惯性和阻尼引起电网功率振荡的问题,提出了基于自抗扰控制（active disturbance rejection control,ADRC）的VSG有功附加阻尼控制策略来抑制低频振荡。首先介绍自抗扰控制器并分析附加阻尼控制抑制低频振荡的机理,然后给出控制环节中参数的取值原则,最后以VSG接入单机无穷大系统和IEEE 4机系统为例进行仿真,结果表明,附加自抗扰阻尼控制器能有效抑制系统的功率振荡,有较强的鲁棒性。     

直流附加阻尼控制抑制电力系统次同步振荡

建立交直流电力系统从发电机转速到电气转矩的传递函数结构框图,分离出HVDC与发电机组产生扭振相互作用的负阻尼通道,解析地求解了SSDC需要补偿的由HVDC换流器组及其电流闭环控制共同引起的滞后相位,并给出了SSDC输入信号的次同步频率量的转换方法。针对国内某实际工程设计了宽通道的SSDC,并以时域仿真验证了所设计的SSDC控制策略的正确性和有效性。     

风火打捆系统次同步模式相互作用特性

风电和与其打捆的火电机组的模式相互作用存在诱发次同步振荡的风险。研究了风火打捆系统的模式准强相互作用的规律：随着参数的改变,直驱风机(permanent magnetic synchronous generator, PMSG)锁相环(phase-locked loop, PLL)模式靠近火电轴系模式并发生模式准强相互作用,两个模式的运动方向发生改变,其中的弱阻尼模式穿越虚轴快速变为负阻尼模式,引发次同步振荡,模式相互远离后系统振荡消失。研究表明,火电厂汽轮发电机轴系模式和PLL模式都可能穿越虚轴导致次同步振荡,而系统主要振荡的部分由负阻尼的模式决定。增强发生耦合的模式的阻尼有利于抑制相互作用,增大并网风机数量与线路阻抗都会加剧系统次同步振荡风险和振荡程度。最后基于PSCAD/EMTDC搭建风火打捆系统模型验证了理论分析的正确性,并提出应对措施避免振荡的发生。     

风火打捆直流送出系统次同步振荡及传播特性研究

风火打捆直流送出系统由于电力电子设备与交流电网的交互影响,可能引发系统次同步电气振荡,甚至火电机组轴系扭振。为深入研究这一现象,首先分析了风火打捆直流送出系统次同步振荡的原理。然后基于某实际区域电网参数,在PSCAD软件中建立了含火电、风电、直流的500 kV、220 kV电网模型,激发出特定条件下因风电场次同步电流谐波引发的火电机组轴系扭振现象。分析了风电场次同步谐波引发火电机组扭振的必要条件,同时仿真分析了线路谐波阻抗、电流振荡频率和方式检修等对次同步谐波传播路径的影响。     

光伏电站自抗扰附加阻尼控制抑制低频振荡策略研究EI北大核心CSCD

大规模光伏电站并网对电力系统阻尼影响显著,同时也为抑制低频振荡提供了新途径。为此提出了基于自抗扰控制(active disturbance rejection control,ADRC)的光伏电站有功附加阻尼控制。采用复数力矩系数法推导了光伏电站ADRC附加阻尼控制对发电机阻尼系数的影响,在DIg SILENT中搭建了含光伏电站ADRC附加阻尼控制的电力系统,并进行了仿真验证。在单机无穷大系统中,对比了传统PI控制器与ADRC控制器对低频振荡的抑制效果,结果表明ADRC控制器效果更为优越;在4机2区域系统中仿真了不同联络线功率和光伏电站并网容量下控制效果,表明ADRC控制器不仅有效抑制联络线的功率振荡,而且抑制了邻近同步发电机的有功振荡,且随光伏容量增大抑制效果也越明显,同时具有较强的鲁棒性。     

应用附加励磁阻尼控制抑制HVDC引起的次同步振荡

大型汽轮发电机组经交直流混合送出的系统中,当高压直流输电（HVDC）控制与机组之间相互作用较强时,可能引发机组轴系的次同步振荡（SSO）问题。对此,研究了附加励磁阻尼控制（SEDC）抑制HVDC-SSO的有效性。在PSCAD/EMTDC仿真平台构建了典型的交直流混合输电系统模型,研究了HVDC引起SSO的系统运行条件,进而设计了多模式SEDC控制器,分别在大/小扰动下分析了SEDC改善模式阻尼和暂态响应的效果。结果表明：SEDC能大幅提高机组轴系多个模式的阻尼,在大/小扰动下均能有效抑制SSO,避免出现SSO发散风险,保障机组和电网的安全稳定运行。SEDC可望成为解决HVDC-SSO问题的有效方法之一。     

基于宽频带转子附加阻尼的双馈型风机次同步振荡抑制策略

针对双馈型风电场并网引发的次同步振荡问题进行了研究,建立了双馈电机以及变流器的等效模型。基于动态等值阻抗解析式分析了并网阻抗特性的关键影响因素。结果表明控制器转子侧内环增益对次同步频带阻抗特性影响较大。在此基础上,提出了一种基于宽频带转子附加阻尼控制的次同步振荡抑制措施。该抑制措施实施于双馈型风机转子侧变流器控制中,无须附加装置,利于工程实现。最后,通过时域仿真验证了该抑制措施的有效性以及在暂态工况下的适用性。     

结合有源阻尼的风电变流器改进线性自抗扰控制

为提高风电变流器网侧的稳定性,解决负载波动时变流器并网接口的谐波和谐振问题。提出了一种改进的有源阻尼线性自抗扰控制(ADLADRC)策略。首先建立LCL型变流器数学模型,分析传统三阶自抗扰控制器原理。在此基础上,为提高传统观测器的观测能力,设计了在观测器总扰动通道上串联滤波器的改进自抗扰控制,并引入有源阻尼与其结合完成改进ADLADRC控制策略设计。然后通过频域分析法对改进ADLADRC下变流器系统进行频率特性分析可知,改进ADLADRC控制具有更好的并网稳定性和谐波谐振抑制力。最后,通过仿真对比所提控制策略与传统LADRC、传统PI控制下的并网点电流波形。仿真结果显示稳态条件改进ADLADRC满载谐波率相比PI的2.89%降为0.39%和半载谐波率相比PI的7.64%降为0.60%,表明所提控制策略不仅有更好的并网稳定性,还有在负载波动时快速的动态响应和谐波抑制力。     

基于改进自抗扰的变流系统直流母线电压波动抑制策略

在直流母线电压波动的情形下,光伏并网变流系统易出现输入输出侧功率传输不平衡、运行不稳等问题,因此提出一种改进线性自抗扰控制策略。首先,建立变流系统物理模型和数学模型,并分析能量传输不平衡原理。然后,设计一阶线性自抗扰控制器取代传统比例积分矢量控制器。进一步,为加强扩张观测器扰动观测能力,引入新型参数解耦方法,形成解耦型改进自抗扰控制,提高系统的快速性和抗扰性。最后,依托频率响应特性曲线和多种模拟工况进行仿真验证。结果表明：相较于传统控制策略,改进线性自抗扰既具备优越的抑制直流侧母线电压波动的能力,又具有良好的扰动抵抗能力与短时暂态故障穿越能力,保证了系统的功率传输平衡与正常平稳运行。     

风火打捆外送系统220 kV电网次同步振荡监控策略研究

我国新疆等西北地区采用风火打捆外送系统将电能输送至用电紧缺的地区,但是由于系统网架结构相对薄弱等特点,经常发生无规律的次同步振荡。基于以往对风电场群次同步振荡监控策略的研究,当风电场群次同步振荡发生漏监时,通过对谐波产生原因及传播路径的分析,在最佳监控点220 kV电网处构架了由PMU等装置组建的监视系统,并提出分轮分级次同步振荡安全控制策略。最后,将监控策略应用于新疆麻黄沟地区,通过对振荡前后采样值波形图对比分析,验证了该策略的可行性。     

基于自抗扰控制技术的发电机励磁控制方法

采用合理的发电机励磁控制方案对改善电力系统扰动稳定性有着重要的作用.探讨了二阶自抗扰控制器,并将其技术应用于发电机励磁系统.经同步发电机自抗扰励磁控制仿真验证,设计的自抗扰励磁控制器,对不确定的模型和系统的内外扰表现出更强的适应性和鲁棒性,能快速抑制发电机端电压的大幅振荡,有效地改善系统的动态品质,提高系统的稳定水平.     

Effects of virtual resistor in power electronic converter on subsynchronous oscillation damping

Virtual impedance concept provides the impedance effects without need to put real physically impedance in the circuit. In power system, oscillation will not occur as long as the impedance seen by turbine‐generator set is ‘passive’. In order to ensure the impedance is seen as ‘passive’ by the turbine‐generator set, a series resistor can be placed in the system. This paper proposes implementation of virtual resistor concept in grid connected power electronic converter to replaced the aforementioned series resistor, then analyze its impact on subsynchronous oscillation phenomena. It can be shown that virtual resistor can improve the negative region of converter input admittance. Moreover, it also gives us better damping in system involving grid connected inverter. © 2011 Institute of Electrical Engineers of Japan. Published by John Wiley & Sons, Inc.     

双馈风机附加次同步阻尼控制器抑制方法分析与优化设计

次同步阻尼控制器(SSDC)抑制次同步振荡(SSO)因具有良好的抑制效果和低廉的成本而得到广泛的认可,但是现有SSDC种类众多,缺乏系统性比较。为此梳理了常见的SSDC结构及其参数设计方法,在对动态性能、鲁棒性等指标的对比中发现转子电流反馈型SSDC具有最佳的抑制效果。进一步深入研究了该SSDC参数对SSO抑制性能的影响,从而优化了参数设计,并提出基于固有时间尺度分解算法的自适应振荡频率选取方法,实现SSDC的SSO精准抑制。对附加改进后SSDC系统进行根轨迹分析和硬件在环实验,结果表明,通过增加自适应振荡频率选取环节和优化设计参数,改进的SSDC具有更优的SSO抑制效果,且不会影响双馈风机的正常运行。     

复杂多机系统次同步振荡的分析与抑制

对复杂多机系统与HVDC相互作用引起的次同步振荡进行分析与抑制研究。采用机组作用系数法对不同运行方式下可能发生次同步振荡的机组进行了筛选。依据UIF不变的原则将复杂多机系统简化为单机交直流系统,利用复转矩系数法分析了系统的阻尼特性。将根据单机系统设计的次同步振荡阻尼控制器用于抑制复杂多机系统的次同步振荡,时域仿真结果表明了所设计的次同步振荡阻尼控制器的有效性。