广东电网多目标无功补偿配置方法研究

如何根据电网的拓扑结构和实时负荷合理地确定柔性交流输电系统(flexible AC transmission systems,FACTS)装置的配置成为近年研究热点。为了能够在计算无功补偿的过程中考虑影响配置的多种因素,提出了多目标无功优化的计算方法。通过遗传算法,以有功功率损耗和投资这两个目标函数建立多目标数学寻优模型,并设定节点电压偏差评价函数为约束破坏函数。分析由前沿曲线得出的折中解可知:经过补偿后网络的有功功率损耗下降超过5%;而且采用遗传算法多目标进行无功配置后不仅能够有效地降低网络的有功功率损耗,还为决策者提供了多种配置选择,使得决策者可以根据实际需要选择恰当合适的补偿配置。在与经济压差法确定无功补偿容量的对比中,多目标优化方法虽然在降低有功功率损耗方面与经济压差法相差无几,但是设备投资则大为节省。     

MMC柔性直流输电系统换流阀开关频率优化方法

柔性直流输电系统一般采用模块化多电平MMC（modular multi-level converter）换流阀,换流阀开关频率的大小与系统损耗及交流侧谐波含量密切相关。推导了MMC开关频率与系统损耗及开关频率与柔性直流输电系统交流侧谐波含量的数学表达式;分析了MMC开关频率对系统损耗及交流侧谐波的影响规律。在此基础上,为了兼顾柔性直流输电系统的损耗和电能质量,采用遗传算法对开关频率进行了优化设计,根据工程经验对不同的优化目标赋予权值,根据国标要求设置了谐波和损耗的约束条件。仿真算例分析表明,采用优化的开关频率进行MMC变流控制时,柔性直流输电系统具有更佳的性能。     

基于ε -支配域的模糊多目标无功优化方法

基于模糊评价函数建立多目标无功优化模型,采用自适应ε -多目标进化优化算法获取Pareto-近似最优解集,应用后评价模糊控制器实现最优控制策略的选取。该方法相比当前后评价多目标优化方法,寻优时间缩短,优化结果针对性强,能实现自动控制。在IEEE 14,IEEE 30,IEEE 118系统上的计算表明,相比其他几种典型后评价多目标优化方法,该方法在保证寻优质量的同时,提高了寻优效率。     

适用于MMC多端高压直流系统的精确电压裕度控制

当多端高压直流输电系统用于远距离输电时,直流线路的电压降落以及线路功率损耗会对电压裕度控制的精度带来较大影响,使直流电压不能稳定控制于一点,为此提出一种适用于多端柔性直流输电系统的精确电压裕度控制方法。推导了多端柔性直流输电系统的dq坐标数学模型,基于直流系统潮流计算的思想,充分考虑线路压降和损耗对控制参考值的影响,对电压裕度的取值进行计算,并在控制器中实现裕度修正。在PSCAD/EMTDC环境中建立了基于模块化多电平换流器的三端直流系统仿真模型,仿真结果验证了所提出的控制方法的正确性和有效性,该方法能够有效避免因电压裕度取值不当造成的控制特性偏移,并在系统受到较大功率扰动时可以有效、迅速地转换控制方式,提升系统稳定性。     

适用于MMC多端高压直流系统的精确电压裕度控制

当多端高压直流输电系统用于远距离输电时,直流线路的电压降落以及线路功率损耗会对电压裕度控制的精度带来较大影响,使直流电压不能稳定控制于一点,为此提出一种适用于多端柔性直流输电系统的精确电压裕度控制方法。推导了多端柔性直流输电系统的dq坐标数学模型,基于直流系统潮流计算的思想,充分考虑线路压降和损耗对控制参考值的影响,对电压裕度的取值进行计算,并在控制器中实现裕度修正。在PSCAD/EMTDC环境中建立了基于模块化多电平换流器的三端直流系统仿真模型,仿真结果验证了所提出的控制方法的正确性和有效性,该方法能够有效避免因电压裕度取值不当造成的控制特性偏移,并在系统受到较大功率扰动时可以有效、迅速地转换控制方式,提升系统稳定性。     

含柔性直流输电的交直流并列系统有功潮流优化方法

基于电压源换流器的高压直流输电技术,即柔性直流输电技术是近年来高压直流输电研究和应用的热点。但含柔性直流输电的交直流并列系统会使得电网的潮流分布更趋复杂。由于柔性直流输电系统能够实现有功无功的独立控制,对其有功功率指令值的分析有利于提高交直流并列系统的功率输送效率和效益。然而,目前电力调度中,该有功功率指令值的制定缺乏依据,为此提出了一种计及多目标的有功潮流优化方法。通过计及多个目标的约束,建立了相应的目标函数,利用模糊理论,给各个目标函数指定隶属函数,最终求解多目标优化函数得到交直流并列系统的有功潮流分配优化值。最后通过算例验证了所提方法的可行性。相比当前常常依据运行方式和运行经验笼统地制定有功功率指令值的做法,所提的多目标优化方法给出的指令值既能降低电网损耗,又保证了电网运行的安全稳定性。     

含柔性并网装置的半波长输电线路多结构并网研究

考虑到并网偏差过大可能给半波长交流输电系统带来的隐患以及由于半波长线路的超长距离无法实现线路两端电网对并网参数的实时调节,同时考虑了未来半波长系统并网结构的多样性,设计了三种典型半波长输电线路的并网结构,将柔性并网装置应用于多结构的半波长线路并网调节中。然后分析接入UPFC的半波长输电系统等效电路,研究了该柔性并网装置的适用性。并通过Matlab/Simulink软件进行仿真,结果表明采用的柔性并网装置适用于多种并网结构的半波长输电线路,能够大幅改善并网特性。该结果可为未来半波长输电工程的多结构并网控制提供相应的支撑。     

考虑换流站损耗特性的交直流系统多目标无功优化控制

交直流互联系统中各个直流输电通道在输送大量电能的同时,也会产生很大的电能损耗。通过协调优化多回超/特高压直流输电系统的电压无功控制措施,能够有效地降低整个交直流系统运行的损耗电量。提出一种考虑换流站详细损耗特性的交直流系统多目标无功优化控制方法,以包括换流站内部各主要设备损耗的整个交直流输电系统总网损和所有关键节点电压偏差平方和的最小化为目标,建立交直流互联系统的多目标无功优化控制模型。提出一种自适应加权和算法,结合GAMS/CONOPT解法器求解得到多目标优化问题的均匀分布的帕累托最优解集。并根据各个最优解的模糊隶属度和熵权信息从帕累托前沿曲线中确定出折中最优解,作为多目标无功优化控制方案。通过对某个6056节点交直流互联系统的计算表明,所提出的算法求得的帕累托最优解集分布均匀,且所获得的多目标无功优化控制方案能够有效降低换流站运行损耗,提高关键节点的电压质量。     

基于多目标模糊优化的配电网柔性互联装置 运行配置

配电网中柔性互联装置优化运行方式能够提高配电网的供电可靠性,合理配置柔性互联装置需综合兼顾设备投资经济性、供电可靠性及运行经济性等。针对柔性互联装置的运行配置展开研究,提出了基于预想故障集下的平均失电负荷减少率,对柔性互联装置的布点进行了优化分析,筛选对供电可靠性影响较大的布点;采用多目标模糊优化对柔性互联装置的容量配置进行优化,建立了配电网最小失电负荷和最小网络损耗目标函数,采用模糊优化的贴近度对不同量纲的多目标函数趋近于优化解的程度进行衡量;同时考虑柔性互联配电网交直流潮流平衡的确定性约束、配电网负荷和分布式电源功率波动引起的支路安全电流和节点电压的不确定性约束。最后,基于改进的IEEE 33节点柔性互联配电网模型对所提运行配置方案进行了验证和分析。     

基于MMC的柔性直流输电站级控制器的设计及其动模实验

站级控制器是模块化多电平换流器柔性直流输电控制系统的核心部分,与上位机、下层控制器协同配合实现柔性直流输电的可靠控制。对基于MMC-HVDC站级控制器主要功能进行了分析,提出了一种站级控制器硬件结构设计方案,并针对该硬件结构以及功能需求设计了软件程序逻辑。研制了基于该站级控制器的4kV/100kW的MMC-HVDC实验样机,在样机上进行稳态实验以及电压阶跃实验,结果表明系统能够正确快速进行有功类无功类物理量的调节,并能对交流系统故障以及控制器通信故障进行清除,验证了站级控制器硬件结构及程序逻辑的正确性。     

基于最优潮流的多端柔性直流输电系统控制策略

在考虑风功率预测的多端柔性直流输电系统中,通过对交直流系统进行多目标潮流优化,将优化得到的各换流站有功功率和直流电压作为最优参考值,结合广义下垂控制对各换流站的控制系数进行调整,从而对多端柔性直流输电系统中各换流站的控制策略进行优化。同时,利用MATLAB对考虑风功率预测的多端柔性直流输电系统进行控制策略优化,对多种情况下的潮流结果进行分析比对,验证该控制策略优化方法的有效性。     

多电平柔性直流输电定有功功率与频率辅助控制

对风电采用多电平柔性直流输电接入电网的控制进行了研究。首先建立了柔性直流输电系统在三相静止坐标系下的详细数学模型,然后导出了在dq0旋转坐标系下的数学模型。对于系统级控制,基于电压向量定向直接电流控制方法提出了适合于风电接入的定有功功率与频率辅助控制策略。另外,设计了定交流电压控制器以及定直流电压控制器。通过PSCAD/EMTDC仿真软件对所提出的模型和控制方法进行了验证,仿真结果表明整个系统具有良好的控制性能。     

基于直流调速系统的多目标优化控制

给出了采用X-Q自适应控制器构成的一类非线性控制器以及实现多目标优化控制系统的计算机辅助设计参数寻优方法，讨论怎样应用X-Q自适应控制器实现多目标优化控制，并给出实现多目标优化直流调速系统的实例，计算机仿真校验其性能指示的结果表明，多目标优化系统的性能指标优，设计方法简单、通用、适用于工程设计。     

含多微电网的柔性中压直流配电中心优化调度方法

提出了一种含多微电网的柔性中压直流配电中心优化调度方法。首先介绍了中压直流配电中心系统的控制架构,集中控制器可以实现系统的局部自治和协同优化。分别对交流配电管理系统、中压直流配电中心和微电网进行建模。对于不同的集中控制器,采用不同的调度方法。微电网集中控制器采用日前调度和滚动优化相结合的调度方法,以微电网的运行成本最小为目标。MMC集中控制器采用实时调度的调度方法,以配电网的有功损耗和交流线路负载均衡率的加权和最小为目标。最后通过算例验证调度方法的可行性。     

分布式能源区域调控系统功率柔性控制方法

为了实现直流电压稳定控制以及保证功率的实际传输效果，提出分布式能源区域调控系统功率柔性控制方法。架构二层控制层，以直流电压斜率控制和直流输电线路的功率损耗为主要目标，通过本地电压控制器和全局功率控制器，控制电压和功率，均衡电压和功率之间的冲突；主要控制层中的下垂控制器依据电压和功率的控制结果，修正功率参考值，计算功率控制结果。测试结果表明：光伏出力结果与额定值相差低于5 MVA,风机出力结果与额定值相差低于1 MVA,在1 s内完成直流电压的稳定控制，且具备功率参值的修正功能，能够保证电压和功率的实际输出效果。     

提升系统阻尼的多STATCOM阻尼控制器协调控制研究

柔性交流输电装置(flexible AC transmission system,FACTS)在提升电网安全稳定和运行效率方面发挥了重要的作用,研究多FACTS控制器间的交互影响及协调控制方法具有重要的现实意义。研究多静态同步补偿器(staticsynchronous compensator,STATCOM)在提升系统阻尼方面的协调控制问题,并针对多个STATCOM阻尼控制器之间存在的负交互影响,提出一种基于模式自适应直接搜索(mesh adaptive direct search,MADS)算法的多STATCOM阻尼控制器协调控制方法,该方法使用频域设计思想保证了控制器多运行方式下的鲁棒性,同时使用MADS算法保证多控制器的协调运行能力,最终实现多台STATCOM阻尼控制器的协调运行与控制。仿真结果验证了该方法的正确性以及在实际电网中应用的可行性。     

柔性直流输电系统高频振荡抑制策略研究

基于模块化多电平换流器(modular multilevel convert,MMC)的柔性直流输电系统的长控制链路延时使柔性直流系统高频阻抗呈现负阻尼特性,易与交流输电线路分布参数相互作用造成高频振荡现象。该文根据电流内环控制建立换流器高频阻抗简化模型,从原理上分析附加阻尼控制环节对抑制系统高频振荡现象的局限性;其次,分析用于高频振荡抑制的无源滤波装置的外特性要求,提出并联RLC高通滤波装置的振荡抑制方案以及滤波装置参数设计方法,能够适应系统工况改变,并有效控制损耗;最后,基于实际工程仿真试验验证理论分析的正确性和所提方法的有效性。     

模块化多电平换流器损耗分析

模块化多电平换流器(MMC)是目前比较主流的柔性直流输电换流器结构之一。柔性直流输电换流站损耗中换流器损耗占主要部分,详细分析换流器的损耗特性对于系统设计、冷却装置选型以及探求降损方法都有着重要意义。通过分析MMC各开关器件的工作特性,考虑结温、死区时间、驱动电阻等对换流器损耗的影响,提出了一种基于曲线拟合理论的MMC损耗计算方法,并编制了基于Matlab的损耗计算程序,最后通过算例对MMC损耗进行了定量分析,并对各因素对MMC损耗的影响特性进行了分析。     

一起阀组冷却故障引起UPFC装置闭锁的分析

正统一潮流控制器(简称"UPFC")是一种先进的柔性交流输电装置,能同时控制母线电压、线路有功和无功潮流,具有灵活控制系统潮流、最大化电网传输能力及改善系统稳定性等多种功能,代表着当前柔性交流输电技术发展的前沿。南京西环网统一潮流控制器示范工程(简称"示范工程")是我国第一个、世界上第四个UPFC工程,也是世界上第一个基于模块化多电平(MMC)技术的UPFC工程,代表了当今世界柔性交流输电技术的最高水平。1事件起因在南京西环网UPFC装置中的1号、2号并联变压器分别运行于燕子矶变的35k V I、Ⅱ段母线。UPFC装置将     

太阳光源跟踪伺服系统的多目标优化控制

为了实现多目标优化控制的性能,提出了采用X—Q自适应控制器构成的一类非线性控制器,以及实现多目标优化控制系统的计算机辅助设计参数寻优方法,讨论了怎样应用X—Q自适应控制器实现多目标优化控制,并给出实现多目标优化太阳光源跟踪伺服系统实例。仿真校验其性能指标的结果表明,多目标优化系统的性能指标好,设计方法简单、通用,适用于工程设计。