考虑调压裕度的风电场无功电压控制策略北大核心CSCD

针对风电场并网带来的电压稳定问题,文章提出了考虑调压裕度的无功电压控制策略。采用分层控制技术,首先通过无功整定层计算风电场无功输出参考值;其次在无功分配层考虑无功补偿装置与风电机组自身的调压裕度,选择相应的无功补偿方法,优先选用风电场配置的无功补偿装置进行无功调节。若补偿装置无法满足电压稳定要求,则根据各风电机组的运行状态,将无功补偿值按照无功容量比例算法进行分配,风电机组的网侧变流器采用自适应下垂控制以实现最大无功容量补偿。若无功缺额依然存在,需要对风电机组进行减载控制以实现对电网电压的无功支撑;最后,通过PSCAD/EMTDC仿真平台对所提策略的有效性进行了验证。     

地区电网无功电压最优控制

本文提出了地区电网在满足母线电压、线路及变压器不超载的安全约束下,以有载调压变分接头和母线无功补偿量为控制变量,用线性规划获得计入无功电压静态特性的无功电压最优控制策略的方法.本文根据实时采样数据辨识负荷母线的无功电压静态特性,并有网损最小、无功补偿量最小、控制效益最大、三种不同的目标函数可供不同需要选用.在IEEE试验和实际系统的试验表明:能快速获得不同目标函数的最优控制策略.     

基于逆变调压型双向动态无功补偿装置研究

提出了一种新型动态无功补偿装置,能以较小的逆变容量来实现系统的动态无功补偿,达到提高系统功率因数和电压稳定性的目的.装置以低压系统母线的电压和流过的无功为控制对象,通过控制逆变器的输出电压调节补偿电容器或电抗器两侧的电压,从而动态调节它们吸收或发出的无功的新型SVC.通过与固定补偿的结合,它能以很小的逆变器容量实现较大范围的双向动态无功补偿,降低了装置成本.利用PSCAD/EMTDC仿真平台对该补偿方式进行建模仿真,结果验证了该补偿策略的可行性和有效性.     

千万千瓦级风光并网系统电压无功研究

为了保证大规模风光电源接入条件下西北电网的运行安全,对河西千万千瓦级风光电源接入情况下的系统电压波动及其相应的无功调节进行了研究。针对新能源机组出力由零到最大出力变化时带来的系统电压波动,讨论了静止无功补偿器(static var compensator,SVC)的安装容量及装设位置,以抑制系统母线电压波动。针对受扰系统在故障切除后的恢复过程出现高电压引起的风电机组大规模脱网问题,改变系统动态无功补偿装置控制参数及新能源机组无功控制方式,探讨了动态无功补偿装置控制参数及新能源机组无功控制方式对新能源机组脱网的影响,并对系统的动态无功补偿装置的配置及机组无功控制方式提出合理建议。     

含大规模风电接入电网的双时间尺度无功协调控制

大规模风电集中并网已经成为中国风电送出的主要模式,通过配置无功补偿装置,使电网无功电压波动问题得到了大幅改善,但电压波动问题在局部地区仍然存在。文章将无功补偿装置分为离散控制和连续控制两类,针对汇集站电压的长周期大幅度波动分量和短周期小幅度波动分量,提出分别应用离散和连续无功补偿装置在小时级和分钟级时间尺度上进行抑制;在此基础上,提出了两类无功补偿装置滚动协调控制策略。通过对我国某大规模风电集中接入电网进行仿真计算,验证了所提控制策略可有效解决电压波动问题,显著提高了含大规模风电接入电网的电压运行水平。     

计及本地负荷的分布式光伏并网电压协同控制策略

光伏逆变器的剩余容量利用在解决分布式光伏发电系统并网点电压越限问题时取得了较好的效果,但目前为了提升逆变器的无功容量,相关研究主要集中在限制逆变器有功输出,未考虑对分布式光伏发电系统渗透率的影响。阐明分布式光伏发电系统并网点电压越限机理,提出一种计及本地负荷的分布式光伏并网点电压协同控制策略。通过背靠背变流器控制光伏发电本地负荷无功,通过控制并网逆变器工作状态改变光伏发电输出功率。设置制动控制环节,出现越限现象时优先采取本地负荷无功控制调节并网点电压,避免对配电网消纳光伏发电能力的影响。最后基于Matlab/Simulink仿真平台进行试验验证了所提控制策略的可行性与有效性。     

动态无功控制方式对风电汇集地区电压稳定性影响分析

冀北风电汇集地区的动态无功补偿装置大多采用感性支路恒无功控制,在该控制方式下,当系统侧有电容扰动时会造成汇集母线电压大幅升高。针对此问题,文章提出风电场内动态无功补偿装置可采用恒电压控制方式,利用风电场多馈入有效短路比,分析不同控制点对风电汇集地区电压稳定性的影响,并以华北某一风电汇集地区为例,在PSS/E中分别对动态无功补偿装置的恒电压及恒无功控制方式对电压稳定性的影响进行仿真分析,仿真结果验证该控制方式在电压稳定性方面具有良好特性。     

微网中储能系统的控制与分析

在微网系统中,大功率电力负荷的投切会导致电网电压幅值和频率产生波动。将储能装置应用于微网系统中,可以通过逆变控制单元,实时监控电网电压波动,即时调节配电网输送的有功、无功功率大小,从而达到平抑电网电压波动的效果。采用了电压频率环控制和有功、无功补偿控制相结合的控制算法,可以即时检测电网电压波动并进行快速补偿,具有较强的有功、无功调节能力。通过构建微网模拟环境,对比试验了不加储能装置和接入储能装置后微电网投入不同电力负荷时的电压波动情况,验证了控制策略的有效性和正确性。     

含柔性直流输电的海上风电场群无功控制策略

大规模海上风电场集群并网将对电力系统静态电压稳定产生影响。文章通过研究电网侧发生电压跌落或者上升,提出含柔性直流输电海上风电场集群的协同无功控制策略。该策略以电网故障节点电压快速恢复为目标,考虑了柔性直流输电方式的特点,充分利用交流海底电缆的输电特性,采用就地控制和远方控制相结合的无功控制策略。该策略首先确定含交直流柔性输电系统中的无功控制节点,并计算各节点相对电压跌落或上升节点的电压/无功灵敏度,然后基于无功补偿装置的运行状态、系统潮流分布,求解各节点控制的最大容量,最后利用遗传算法确定各控制节点的无功控制量。以改进IEEE 39节点系统为算例进行了仿真分析,结果表明,该策略提高了海上风电场集群对电网电压的支撑作用。     

用线性规划法求解配电系统无功优化配置

本文提出了一种用LP法求解配电系统无功优化配置方案的方法。分别以有功损耗最小、补偿容量最小、补偿效益及配电系统经济效益最大为目标函数,在满足支路电流和母线电压的安全范围内,通过灵敏度建立了线性化目标函数、约束条件和系统性能约束,根据负荷预测就可用对偶单纯形LP求出无功优化配置方案。本文考虑了负荷无功电压静特性的影响,本方法经许多试验和实际系统的考证给出了切合配电系统实际的结果     

静止同步补偿器在10 kV配电线路中的应用

针对10 kV长距离配电线路普遍存在电压损失、功率损耗过大的问题,以线路传输无功功率产生的有功损耗最小为目标,对线路采用静止同步补偿器进行单点无功补偿,给出最优无功补偿点和最优无功补偿容量的计算方法,并应用于负荷均匀、连续分布线路中,验证了该方法的准确性、可操作性强,且有利于降低线路因传输无功而产生的损耗和压降。     

智能配电网无功电压控制系统研究及应用

分析了智能配电网无功电压控制系统的应用要求,提出了实施智能配电网无功电压控制系统的实现方案,并通过详细的无功优化计算和现场测试分析给出了智能配电网无功电压控制系统中各类治理设备具体配置要求,总结了系统示范应用的成效,易于开展智能配电网无功电压控制系统的推广。     

微电网孤岛模式下无功分配及电压优化分层控制策略

针对在微电网孤岛模式下并联运行的分布式电源采用传统下垂控制策略时存在无功功率受并网线路阻抗影响较大、电压偏离额定值等问题,提出了微电网孤岛模式下无功分配及电压优化分层控制策略,将微电网优化控制过程分为两层:初级控制层针对分布式电源无功功率受并网线路阻抗影响较大问题,提出变系数法下垂控制策略,根据下垂特性和线路特性约束方程调整下垂系数,实现无功功率精确分配;二级控制层应用多智能体一致性算法维持微电网电压稳定。仿真模型使用PSCAD/EMTDC搭建,结果表明,分层优化策略使无功功率合理分配的同时提高了微电网电压水平。     

基于多Agent的配电网电压无功协调控制系统的构建方案

针对配电网电压无功控制的海量控制数据及Zhetribution network分布式控制特性,提出了一种基于多Agent系统的配电网无功电压分布式协调控制框架模型,将多Agent系统分为节点、区域和配网三层,并讨论各级Agent具体功能及其相互间的协调控制等。这种将复杂的配电网无功控制划分为分布式的、彼此相互通信的协调控制的多Agent技术,可以在配电网电压无功控制中能得到更好的应用。     

基于控制设备状态诊断的变电站电压无功控制方法

为了防止变压器分接头和电容器开关频繁动作,提出一种设备状态诊断法来改进变电站电压无功控制。该诊断法由惰性因子、比例因子和加速因子构成,判定设备处于可动作或不可动作状态,并结合“十七区图”控制策略形成一种改进的电压无功控制方法。改进方法无需对负荷进行预测,直接利用电压、负荷实时数据对变电站实施在线控制,解决了控制设备频繁动作问题,且算法简单,易于实现。实例表明,其在保证电压无功质量的同时,有效地控制了设备动作次数,具有很好的实用性和实时性。     

Analysis and design of STATCOM-based voltage regulator for self-excited induction generators

This paper deals with the design of static compensator (STATCOM)-based voltage regulator for self-excited induction generators (SEIGs). SEIG has poor voltage regulation and it requires adjustable reactive power source with varying load to maintain constant terminal voltage. The required reactive power can be provided by a STATCOM consisting of ac inductors, a dc bus capacitor, and solid-state self-commutating devices. Selection and ratings of these components are quite important for design and control of STATCOM to regulate the terminal voltage of SEIG. The analysis, design, and selection of these STATCOM components are presented for five different rating machines to operate at varying power factor loads. Two criteria (full and reduced rating of STATCOM) are considered while designing STATCOM-SEIG systems.     

含双馈感应风电机组的配电网无功优化

考虑传统无功调节设备调节次数限制和双馈感应电机无功容量限制等约束条件,提出一种基于双馈感应电机与传统无功调节设备协调控制的分时段分层无功优化策略。首先,该策略采用谱系聚类算法对预测等效负荷曲线进行分段;其次,在每个时段采用分层调控策略进行无功优化,建立以网损和平均电压偏离度之和为目标函数的无功优化模型,上层利用改进粒子群算法计算出包括双馈感应机组在内的各种无功调节设备的优化运行状态,并预先对变压器、电容器动作;在此基础上,下层利用双馈感应机组的无功调节能力对上层优化得出的并网点电压进行自动跟踪控制,由此实现了每个时段内接入点电压控制和全局无功优化相结合,最后以IEEE33节点配电系统为算例来验证上述策略的有效性。     

基于改进下垂控制策略的微电网无功均分研究

由于分布式电源自身容量、线路阻抗不同等原因,在并联系统中采用传统下垂控制策略,不仅会造成各微源不能按照相对应的下垂系数进行无功功率均分,也会影响电能质量,为此提出一种基于虚拟阻抗的改进下垂控制策略,首先分析了功率均分机理及影响因素,在此前提下通过引入虚拟阻抗削弱系统中的功率耦合关系,同时对电压和频率进行调节,从而实现系统的功率均分并保障电压与频率的稳定输出;最后在Matlab/Simulink环境中验证了该控制策略的可行性与有效性。该改进策略保证了有功负荷与无功负荷在各分布式电源间的合理分配,提高了能量利用率与系统稳定性。     

Studies on the use of conventional induction motors as self-excitedinduction generators

The suitability of using a normal three-phase induction motor as a capacitor self-excited induction generator (SEIG) is illustrated. The thermal limit of the stator windings being the limiting factor, the capacity of the SEIG is determined. The steady-state performance of such induction generators, maintaining a constant terminal voltage, is analyzed under resistive and reaction loads. Typical experimental results are also presented. It was found that, for low power motors, the maximum power that can be extracted as generators is 148% to 160% of the motor rating for resistive loads and 118% to 128% of the motor rating for 0.8 lagging power factor loads. Capacitive reactive volt-ampere (VAR) required to maintain constant voltage at 1.0 p.u. speed is in the range 85% to 140% of the power rating of the motor with resistive loads and 100% to 140% with lagging reactive loads     

Voltage and Frequency Controller for a Three-Phase Four-Wire Autonomous Wind Energy Conversion System

This paper deals with control of voltage and frequency of an autonomous wind energy conversion system (AWECS) based on capacitor-excited asynchronous generator and feeding three-phase four-wire loads. The proposed controller consists of three single-phase insulated gate bipolar junction transistor (IGBT)-based voltage source converters (VSCs) and a battery at dc link. These three single-phase VSCs are connected to each phase of the generator through three single-phase transformers. The proposed controller is having bidirectional flow capability of active and reactive powers by which it controls the system voltage and frequency with variation of consumer loads and the speed of the wind. VSCs along with transformer function as a voltage regulator, a harmonic eliminator, a load balancer, and a neutral current compensator while the battery is used to control the active power flow which, in turn, maintains the constant system frequency. The complete electromechanical system is modeled and simulated in the MATLAB using the Simulink and the power system blockset (PSB) toolboxes. The simulated results are presented to demonstrate the capability of the proposed controller as a voltage and frequency regulator, harmonic eliminator, load balancer, and neutral current compensator for different electrical (varying consumer loads) and mechanical (varying wind speed) dynamic conditions in an autonomous wind energy conversion system.