计及电缆对地电容和风机功率的多风机并网谐振分析

为了更精确地分析多逆变器并网系统中存在的串联和并联谐振现象,提出在单台逆变器小信号模型的基础上考虑输电电缆及风机输出功率影响的模型。首先,风电场常通过电缆与大电网相连,而电缆存在较大的对地电容,其对系统谐振的影响不容忽略,提出基于电缆等值模型的谐振分析方法。其次,不同的风机输出功率会在电网中产生不同的阻尼效果,则可根据风机输出功率和公共连接点(Point of Common Coupling,PCC)处负荷水平的大小确定负荷等效阻抗,进而分析风机输出功率对谐振点阻抗幅值的影响;最后,通过仿真验证理论分析的准确性。     

基于电网阻抗的并网逆变器准比例谐振控制

随着新能源大规模接入电网,新能源并网逆变器在与电网交互引发的次/超同步振荡问题引起了广泛关注。此类振荡问题与并网逆变器的输出阻抗和电网阻抗特性密切相关。采用谐波线性化方法建立了三相LCL型并网逆变器的小信号输出阻抗模型,分析了不同电流控制策略对其输出阻抗的影响,通过阻抗比奈奎斯特判据分析了电网阻抗变化对系统稳定的影响。采用无源阻尼与有源阻尼相结合的方法抑制LCL滤波器的固有谐振尖峰,再根据公共耦合点电网阻抗的变化调节准比例谐振（quasi proportional resonance,QPR）控制器参数以及电容电流反馈系数,使系统阻尼基本保持不变,增强系统鲁棒性,确保系统稳定运行。时域仿真与数值分析结果证明了所提控制策略的有效性。     

静态无功补偿对双馈风机串补输电系统次同步振荡特性的影响

静态无功补偿装置会影响风电系统的次同步振荡特性,需要进行深入分析。为此,针对双馈风电经串补外送系统,在电网侧安装并联电抗器和并联电容器,采用阻抗扫描法测取电网侧和双馈风机的总等效阻抗,从阻抗的角度分析了静态无功补偿装置的位置和容量大小对系统次同步振荡特性的影响机理。分析结果表明并联电抗器补偿容量越大对等效阻抗影响越大,安装位置距风机很近时会减小谐振频率并提高谐振点电阻,距风机较远时会使谐振频率和谐振点负电阻绝对值增大,相比之下并联电容器对系统阻抗影响则很小。最后采用时域仿真验证了理论分析的正确性。     

大型光伏电站谐波谐振机理研究

大型光伏电站与理想电网之间不可忽略的电网阻抗使光伏电站与电网之间以及光伏电站内各并联逆变器之间产生交互作用,这种交互作用会引发大型光伏电站的谐波谐振。为研究大型光伏电站的谐波谐振机理,建立了系统解耦模型,将多逆变器并联系统转化为单逆变器系统进行研究。在解耦模型基础上推导出系统谐振频率、阻尼比以及稳定裕度与电网阻抗及并联逆变器个数之间的函数关系,分析了电网阻抗及并联逆变器个数对系统稳定裕度的影响,从闭环增益角度揭示了大型光伏电站谐波谐振机理。研究结果表明,电网阻抗不会引起系统有源阻尼失效,谐波谐振现象是由电网阻抗引起的系统稳定裕度降低而导致的。仿真及实验结果验证了理论分析的正确性。     

弱电网下计及背景谐波的多并网逆变器阻抗重塑谐振抑制方法

弱电网下多逆变器并网系统的谐振问题一直广受关注,当计及背景谐波时,逆变器的电网电压前馈环节引入正反馈通路,将进一步恶化系统的电能质量。鉴于此,提出了一种弱电网下计及背景谐波的多并网逆变器阻抗重塑谐振抑制方法。通过对逆变器的控制环节进行导纳划分,建立基于三分解导纳的多逆变器并网等效模型,并利用模态分析法得到逆变器数量和电网侧阻抗变化时系统的谐振特性。计及电网电压前馈和电容电流反馈环节,对加权电流控制进行改进,并通过公共耦合点并联虚拟导纳对逆变器进行阻抗重塑,以实现对弱电网下系统谐振的抑制。仿真结果表明,所提方法既能极大地减小背景谐波对逆变器输出电流的影响,又能有效地抑制弱电网下多逆变器并网系统的谐振。     

LCLLC并网逆变器有源阻尼的延迟补偿方法

针对电容电流反馈的有源阻尼用于抑制LCLLC并网逆变器控制系统的谐振尖峰时,数字控制系统存在的延时会导致系统失稳的问题,提出一种超前相位补偿方法。当电网阻抗变化时,LCLLC滤波器的谐振频率会靠近采样频率的1/6,有源阻尼不能有效抑制谐振,导致系统失稳,通过在电容电流反馈回路中设计串联超前相位补偿器,有效降低系统延时的影响,提高系统应对电网阻抗变化时的鲁棒性。通过搭建一台3 kVA的单相LCLLC并网逆变器样机,验证了所提方法的有效性。     

弱电网下采用电容电压前馈的LCL并网逆变器谐振频率偏移抑制策略

弱电网下电网阻抗的宽范围变化会导致系统环路谐振频率偏移,进而造成LCL并网逆变器的稳定性下降.针对此问题,提出一种采用电容电压前馈的LCL并网逆变器环路谐振频率偏移抑制策略,该策略利用电容电压比例微分前馈控制对系统环路谐振频率偏移进行极大地抑制,并以电容电压锁相进行功率因数校正,节省了一组传感器,以此来实现逆变器单位功...     

复杂阻抗分布时多APF并联谐振分析和抑制

此处主要对弱电网下考虑电网阻抗和设备间线路阻抗时并联有源电力滤波器(APF)系统进行研究。当仅考虑电网阻抗时,并联APF系统中每个APF系统均采用电容串联电阻的无源阻尼,系统稳定运行。但由于设备间存在线路阻抗,并联系统中APF通过公共节点电压相互耦合,易产生谐振。由此建立APF多机并联模型,结合公共耦合点矩阵方程,对系统谐振问题进行分析。通过分析,当考虑电网阻抗和设备间线路阻抗时,仅采用无源阻尼的APF系统不再稳定,即使引入基于电容电流的有源阻尼,也不能消除APF的谐振,且设备的公共耦合点周围阻抗越复杂,谐振现象越严重。为此,在此引入基于公共耦合点电压前馈的有源阻尼,针对该矩阵提出的有源阻尼模型,得到不同电网阻抗时系统的幅频特性曲线,可知该方法能够有效抑制并联产生的谐振。最后通过搭建仿真和实验平台,验证上述理论分析的正确性和抑制策略有效性。     

采用混合阻尼自适应调整的并网逆变器控制方法

由于在地处偏远的分布式发电系统中,长距离的传输线以及大量变压装置的存在给电网带来一个不可忽略的等效阻抗,电网阻抗的引入会对并网系统的控制稳定性造成影响。论文对基于LCL滤波的并网逆变器控制系统进行小信号建模,以电感–电阻串联模型作为弱电网模型,研究了电网阻抗对并网逆变器控制系统稳定性的影响。论文针对无源阻尼和有源阻尼两种常用的谐振抑制方案进行了进一步分析,定量分析了不同阻尼方案下电网阻抗对控制系统的阻尼系数影响,并在此基础上提出一种弱电网工作条件下的混合阻尼控制方案;同时基于电网阻抗的在线测量实现技术,实时改变比例谐振(proportional resonant,PR)电流控制环与有源阻尼控制环的控制参数,形成基于混合阻尼的并网逆变器自适应控制策略,使得并网逆变器在各种电网阻抗条件下都可以保持稳定的控制特性。论文最后通过样机实验验证了文中所提出的并网逆变器阻抗自适应控制策略的有效性。     

多逆变器并网系统谐振特性分析

基于闭环传递函数法建立了LCL并网逆变器诺顿等效模型,利用所建立的模型分析了并联逆变器数量、组成和系统控制参数对系统谐振特性的影响。分析结果表明:和传统单逆变器系统相比,多逆变器并网系统存在多个谐振频率,谐振频率个数和系统中的逆变器种类相关,较低的谐振频率随着逆变器数量的增加而减小,随着并网阻抗的增大而减小;谐振频率随着电容电流内环参数的增大而减小,随着并网电流外环控制参数KP的增大而增大,基本不受并网电流外环控制参数KI的影响。仿真分析结果证明了理论分析的正确性。     

新能源并网输电电缆谐波谐振分析及抑制方法

光伏发电或风力发电的选址距配电网一般较远,往往需要通过电缆进行连接。由于电缆的寄生电容较大,使得配电网中的谐波电压在长电缆中出现谐波谐振的问题。在电缆线路终端加入电阻可以有效阻尼电缆上的谐波谐振,且最优的电阻值为电缆的特征阻抗。利用分布式能源并网逆变器,在输出基波有功能量的同时,通过有源谐波电阻的控制策略在连续的谐波频率上模拟纯电阻的特性,可以实现阻尼宽频域谐波谐振的功能。文中首先建立了电缆线路的分布参数模型,并且分析了由于新能源并网接入点电压谐波而引起的电缆线路谐波谐振问题。然后,基于有源谐波电阻的思想,提出一种新的谐波电流指令生成方法,可以实现新能源并网逆变器在连续的谐波频率上呈现纯电阻特性。最后,利用仿真和实验验证了理论分析的正确性及所提出谐波电流控制方式的有效性。     

风火打捆半波长交流输电系统的谐振分析

长距离架空输电线、电缆存在较大的对地分布电容,易引起风电并网系统的谐振等问题。为了分析大规模风火打捆半波长交流输电系统的谐波谐振放大特性,基于选择性模态分析,推导得到谐波谐振传输放大解耦矩阵,使用交互参与因子评估谐波扰动源对系统任意节点的激励作用,确定易受谐波传输放大影响的节点。针对实际风电并网系统中含量较大的特征谐波,分析不同风电占比情况下发生谐振时系统各节点的谐波电压响应;引入元件标准化灵敏度及其主导系数,分析综合考虑了各谐振情况后的元件灵敏度,为能够同时抑制多种谐波谐振放大或次谐波谐振提供理论依据。研究表明,风火打捆半波长交流系统中可能发生谐波谐振放大的现象;随着风电占比的增加,谐振频率逐渐降低; 35 kV及110 kV电压等级的母线受7、11次谐波谐振放大的影响严重,可能危害系统的安全运行;半波长线路首、末端基本不受谐波传输放大的影响,可以安全运行。利用PSCAD进行模拟计算,结果验证了所提方法的有效性。     

含SVG的双馈风场风速变化条件下高频谐振问题分析

大规模风电并网导致宽频谐振问题日渐凸显,业内多认为电缆电容效应、控制器参数变化等是导致谐振的主要因素,而关于静止无功发生器(static var generator, SVG)、风功率变化与高频谐振内在因果关系研究尚未展开。针对低风速风场系统高频谐振问题,首先基于谐波线性化理论,考虑功率外环作用,建立SVG和双馈风机(doubly-fed induction generator, DFIG)的序阻抗模型。其次将风速变化纳入风机变流器建模,并建立空载电缆投入时风速变化与SVG阻抗的联系。然后利用阻抗交互揭示风机变流器阻抗变化对SVG阻抗特性的影响机理,指出区域内空载电缆投入后,低风速不仅降低系统在高频的鲁棒性,而且扩大了SVG高频负阻尼范围,导致系统高频谐振风险增加。最后,基于STARSIM-HIL搭建含SVG的双馈风场电磁仿真模型,并进行软硬件在环实验。实验结果证明了理论分析的正确性。     

长距离直流电缆对柔性直流系统故障影响分析

远距离海上风电越来越多地选择柔性直流经海缆送出的方式。采用电缆的柔性直流(voltage source con ver ter based high voltage direct current, VSC-HVDC)输电系统,其故障特性比传统架空线直流输电系统更加复杂。文中基于对称单极拓扑的双端VSC-HVDC海上风电送出工程,简化了电缆和VSC-HVDC输电系统的数学模型,分析换流变阀侧交流系统单相接地和直流电缆线路单极接地等典型故障下的故障特性,运用叠加原理对故障机理进行解释;根据不同故障类型的故障源等效出不同的故障回路,得到了长距离电缆显著的电容效应对VSC-HVDC系统故障特征的复杂影响;利用实时数字仿真平台,搭建远海风电送出系统硬件在环仿真模型,验证了故障机理解析分析的正确性。     

海上风电经交流电缆汇集送出系统暂态无功电压建模及特性分析

海上风电经交流电缆汇集送出系统送端暂态过电压威胁系统安全稳定运行,为定量分析暂态电压对海上风电机组的影响,指导海上风电无功电压控制系统配置,亟须研究海上风电经交流电缆汇集送出系统暂态无功电压模型。首先,分析计及交流电缆的送出系统等效网络特性,明确等效网络呈现感性与容性特性的边界条件;然后,基于等效网络容性特性,建立计及交流电缆的海上风电暂态无功电压数学模型,基于控制硬件在环（control hardware in the loop,CHIL）实时仿真实验平台,验证了数学模型的正确性;最后,基于海上风电暂态无功电压模型,定量分析交流电缆线路长度、风电机组网侧变流器电流环控制带宽与阻尼比对机端暂态过电压的影响规律,为定量评估海上风电经交流电缆汇集送出系统暂态过电压运行风险奠定了理论基础。     

基于电磁耦合注入的电力电缆局部缺陷在线定位方法

为了解决现有频域反射方法仅能在离线情况下对电缆缺陷进行定位检测的不足,提出了一种基于频域反射法和电磁耦合技术的电缆缺陷在线定位方法。首先,依据电缆分布参数模型对含有局部缺陷的电缆进行仿真建模,分析了不同电容变化程度的缺陷点与不同测试频率对电缆缺陷定位效果的影响。然后,探究了传感器结构对信号注入效率的影响。最后,分别在实验室105 m和500 m电力电缆上进行验证,在离线测试情况下,通过改变105 m电缆末端负载阻值,模拟不同电缆负载下的线路情况,并分析其对局部缺陷处和电缆末端处反射强度的影响。在带电测试情况下,通过串联谐振平台对500 m电缆进行通电,利用所提在线定位方法对该电缆进行测试,以检验所提方法的有效性。仿真及实验结果表明：相较于电缆离线定位测试方法,该方法能够在电缆通电的状态下,实现对电缆缺陷点的在线定位,且具有较高定位精度和识别灵敏度。     

海上风电场交流并网谐波谐振放大机理分析与治理

由于相同电压等级下电力电缆的电容效应比架空线路大出20倍以上,使得一般在陆上风电场并网中并不严重的谐波谐振放大问题,在海上风电场并网中可能会变得十分严重,为此研究了海上风电场并网引起的谐波谐振放大问题及其治理原理.首先,对海上风电场并网时的谐波谐振放大机理进行了分析,从原理上给出了治理的技术途径;然后,以某海上风电并网实际工程为研究案例,分别建立了海上风电电网和陆上电网的谐波模型,包括电缆、变压器和风电机组的谐波模型以及超高压大电网的等效谐波模型和低压配电网的等效谐波模型,并根据所建立的谐波模型分析了发生谐波谐振放大的原因,提出了解决谐波谐振放大问题的治理方案并进行了验算;最后,对海上风电场并网引起的谐波谐振放大问题的机理和治理原理进行了总结.     

路灯电缆防盗检测和定位新方法

提出了一种路灯电缆防盗新方法.将一个可调电抗器和一个定值电阻串联接入路灯变压器的中性点与三相输出母线之间,经可调电抗器注入一个变频恒流信号,寻找单相路灯电路的谐振频率.根据谐振频率的大小计算线路上连接的路灯数量,判断线路是否完整,并通过计算找出电缆被盗点.该方法无需在线路末端增加设备,不受变压器型号和线路长度的影响,解决了路灯系统关灯期间断线报警的问题.仿真和实验结果验证了该方法的可行性.     

电缆铺设对气象设备的防雷效果对比分析

安装在野外的气象设备一般需要输电线路提供电源,出于工程施工方便输电电缆往往采用架空方式铺设,由于架空电缆容易感应雷电脉冲,造成后端连接的设备受到冲击而损坏.为了分析研究输电线路不同铺设方式是否有不同的防雷效果,通过建立等效模型对输电电缆自身分布电容电感特性进行分析,以及对电缆不同铺设方式引起分布参数变化的分析,利用电缆分布参数能够对雷电脉冲产生的衰减作用,得出了电缆埋地铺设对系统设备具有较好的防雷效果.工程实例表明,供电电缆半埋方式效果一般,直埋入土壤防雷效果最佳,而且埋地长度越长防雷效果越好.     

谐波对电力电缆的影响

为解决非线性负荷产生的谐波所造成电网电压波形畸变问题,在采集输电现场数据结合实验结果的基础上,对谐波在电缆中产生的集肤效应、电缆对地电容、零序谐波的作用、电缆的高频容性效应进行了分析,探究了在输电电缆中非线性负荷谐波的产生机理,提出了为减小谐波影响的电缆结构设计要求。为抗谐波电缆的工程设计提供了理论参考。