模块化多电平换流器型多端高压直流输电控制参数优化方法

针对模块化多电平换流器型多端直流(MMC-MTDC)输电系统的稳定性受不同换流站控制系统之间相互作用的影响,不恰当的控制参数可能会降低MMC-MTDC系统的稳定裕度问题,提出一种MMC-MTDC控制参数的优化方法以提升系统的稳定裕度.首先,建立包括MMC主回路、控制系统、交流系统与直流系统的MMC-MTDC小信号模型....     

多直流附加暂态稳定控制策略及其适应性研究EI北大核心CSCD

为了利用高压直流(HVDC)输电系统功率调制能力提高多直流互联系统的稳定性,提出了一种全新的、可以适用于各种拓扑模型的多直流系统数学描述方法,在此基础上,基于快速耗散系统暂态能量的原则,提出了一个多直流附加暂态稳定控制策略,并在一个四区域三直流系统中详细分析了该控制策略在不同暂态稳定模式下的适应性。分析结果表明:当故障位置、拓扑结构或运行方式等变化引起系统稳定模式改变时,该多直流附加暂态稳定控制策略投入后均能明显提高系统的暂态稳定水平,对不同稳定模式具有良好的适应性。     

高压直流输电系统模块化多电平换流器(MMC)的宽频耦合阻抗模型北大核心CSCD

近年来,随着基于模块化多电平换流器(modular multilevel converter,MMC)的柔性直流输电技术的推广应用,相关的宽频振荡问题时有发生并引起广泛关注。针对曾发生高频振荡的鲁西柔性直流输电系统,基于实际MMC的控制参数,推导了鲁西柔性直流换流器的宽频阻抗理论模型。该模型反映了各控制回路的动态特性及其对阻抗特性的影响,并体现宽频上的频率耦合特性。建立了鲁西柔性直流输电系统的电磁暂态模型,并采用扰动辨识法获得了MMC的阻抗-频率曲线,与理论模型的对比分析验证了两者在数赫兹到2000Hz宽泛频率上的一致性。     

MMC通用快速仿真模型及其在多端直流系统中的应用北大核心CSCD

为了研究复杂交直流网络下模块化多电平换流器(modular multilevel converter,MMC)与电网的交互影响问题,本文提出了一种普遍适用于多种拓扑变化的MMC通用快速仿真模型。首先,利用可控电压源、理想开关和二极管来等效不同拓扑在各种运行状态下的电路结构,得到桥臂通用简化电路,实现了MMC的动态特性和控制行为的准确模拟;其次,通过对多子模块开关和调制过程进行平均化等值,计算出桥臂动态平均值,避免了大规模节点导纳矩阵的动态求解,实现了仿真效率的提升。基于PSCAD/EMTDC平台,验证了所建立仿真模型的仿真精度和仿真速度;最后,应用MMC通用快速仿真模型,研究了多端柔性直流系统的关键控制策略和直流故障保护问题。     

考虑直流系统控制方式的多馈入交互作用因子实用计算方法EI北大核心CSCD

针对现有MIIF计算方法分析效率低的问题,基于节点阻抗矩阵对系统进行静态等值,并在此基础上对小扰动下不同换流母线电压变化进行研究,得到了考虑直流控制方式的MIIF求解方程。基于此方程,提出简化条件,得到了MIIF的实用计算方法。该方法以简单解析表达式的形式给出,是对计算MIIF的等值阻抗比法的改进,体现了包含直流系统控制方式在内的MIIF的主要影响因素,可以方便地对MIIF进行计算和分析。最后,分别在简单系统和大系统中验证了所提方法的正确性和实用性。     

MMC-HVDC停运放电过程分析及放电时间定值整定EI北大核心CSCD

模块化多电平换流器型柔性直流输电系统停运后,直流母线和子模块应经过充分放电使其电压降低至安全阈值以下,而目前对直流母线和子模块放电过程的研究并不透彻。为此,建立了国内模块化多电平柔性直流输电工程放电的仿真模型,阐明了直流母线和子模块的放电过程和机理;根据放电仿真模型推导出了直流母线和子模块残留电压与放电时间的数学公式,并提出了放电时间定值的整定方法;最后依托厦门柔性直流输电工程给出了设计实例并进行了试验验证。结果表明:放电过程仿真分析与试验结果基本一致,表明直流母线通过直流电压互感器对地电阻放电;子模块因取能电源工作或关闭形成两段放电过程,取能电源工作时电容通过控制回路和并联电阻放电,取能电源关闭时电容只通过并联电阻放电。所提出的放电时间定值整定方法已应用于厦门柔直工程,试验证明采用该放电时间定值可确保直流母线和子模块放电完全。仿真和试验结果均验证了放电时间定值整定方法的有效性。     

VDCOL参数整定的改进对多馈入直流输电系统暂态稳定性的影响研究

通过对多馈入直流输电模型的仿真,发现VDCOL的参数对多馈入直流输电的暂态稳定性有相当大的影响。通过改变VDCOL的参数值,可以使多馈入直流输电系统有不同的暂态特性。通过修正VDCOL的参数值,使原本暂态失稳的多馈入直流输电系统快速地恢复到了稳定状态。因此,研究各直流VDCOL控制单元的特性对于改进MIDC的暂态稳定性具有重要意义。     

基于电压源换流器的高压直流输电系统多尺度暂态建模与仿真研究（英文）

针对基于电压源转换器的高压直流(high voltage direct current based voltage source converter,VSC-HVDC)输电系统,该文提出电磁暂态–机电暂态多尺度建模方法并验证多尺度仿真算法的准确、快速和灵活性。该模型采用频移分析(shifted-frequency analysis,SFA)等多尺度建模方法。首先推导移频(shifted frequency,SF)域和dq域之间的解析变换关系,并提出用于系统特性分析的VSC移频多尺度模型;其次,选择性插入π模型获得直流输电线的多尺度暂态模型;最后,通过调整仿真参数,如仿真时间步长和移动频率,使得建立的模型能够灵活仿真具有多个时间尺度和不同网络位置的各种暂态。采用两端和五端VSC-HVDC输电系统作为算例,仿真结果对比表明,提出的模型和算法能够精确模拟高频暂态,快速仿真慢变化暂态,降低计算成本。此外,多尺度模型还可提高VSC-HVDC输电系统电磁–机电暂态混合仿真的灵活性。     

柔性直流输电系统高频振荡建模分析与抑制策略综述EI北大核心CSCD

柔性直流输电技术凭借其自身的经济性优势在可再生能源大规模外送和跨区输电等方面得到了广泛应用。近年来,在国内外基于模块化多电平换流器的柔性直流输电系统中发生了多起高频振荡事件,严重威胁电力系统的安全稳定运行并制约可再生能源的大规模消纳。为深入研究并解决该新型电力系统高频振荡问题,该文首先归纳了国内外实际发生的部分典型高频振荡事件及其危害。在此基础上,从振荡稳定分析、阻抗建模和抑制策略等三方面入手,总结柔性直流输电系统高频振荡的研究现状。最后,针对柔性直流输电系统的高频振荡问题,给出当前研究面临的困难与挑战,并对未来研究方向进行了展望。     

大规模电力系统仿真用新能源场站模型结构及建模方法研究(二):机电暂态模型EI北大核心CSCD

机电暂态仿真是大规模电力系统仿真分析的主要工具,合理的场站分群等值是研究大规模新能源电力系统安全稳定分析的基础。该文首先分析新能源场站在大扰动下的动态特性,并将其划分为3个时段,对比分析目前新能源场站单机倍乘模型的不适应性。然后,分别从新能源场站的功率分布和电压分布特性分析大扰动的3个时段过程中对等值建模误差的影响。基于功率和电压分布特性的误差分析,提出新能源场站等值模型结构,并给出等值原则及模型参数聚合方法。最后,通过实际新能源场站仿真和大电网算例,验证所提模型的有效性和适应性。     

基于模块化多电平换流器的STATCOM分析与控制EI北大核心CSCD

针对基于模块化多电平换流器(MMC)结构的静止同步补偿器(STATCOM),详细分析了其电路拓扑和工作原理。研究了一种基于三角函数变换法则的动态无功电流检测方法,将其应用于MMC型STATCOM,取得了较好的动态检测效果。为保证MMC直流侧电容电压的稳定,采取了子模块电压均分和电压平衡的控制方法,并提出将误差调节信号叠加至CPS-SPWM的各子模块调制波上,在跟踪输出补偿电流的同时,提高了直流侧电容电压的抗干扰性。最后通过仿真分析和对比试验,说明了MMC型STATCOM在稳态和动态调节中均具有良好的补偿效果。     

提高送端多直流落点系统暂态稳定性的非线性控制策略

为改善送端多直流落点系统暂态稳定性,提出了一种高压直流输电（HVDC）与发电机励磁协调的非线性控制策略。通过建立送端多直流落点系统非线性微分代数方程模型,将结构保持模型下的能量函数与广义拟Hamilton理论结合,同时兼顾发电机励磁与HVDC控制的协同作用,设计出一种HVDC与发电机励磁的综合控制规律。该方法从能量的角度出发,充分考虑电力系统的强非线性特性,而且得到的控制器结构简单,易于工程实现。仿真结果表明,该控制规律能够有效提高系统阻尼,起到功率支援的作用,改善系统的暂态稳定性。     

提高送端多直流落点系统暂态稳定性的非线性控制策略

为改善送端多直流落点系统暂态稳定性,提出了一种高压直流输电(HVDC)与发电机励磁协调的非线性控制策略.通过建立送端多直流落点系统非线性微分代数方程模型,将结构保持模型下的能量函数与广义拟Hamil ton理论结合,同时兼顾发电机励磁与HVDC控制的协同作用,设计出一种HVDC与发电机励磁的综合控制规律.该方法从能量的角度出发,充分考虑电力系统的强非线性特性,而且得到的控制器结构简单,易于工程实现.仿真结果表明,该控制规律能够有效提高系统阻尼,起到功率支援的作用,改善系统的暂态稳定性.     

模块化多电平换流器的运行边界分析及提高运行稳定性的控制方法

在分析模块化多电平换流器(MMC)稳定运行应满足多种约束条件的基础上,推导了MMC的运行边界;以换流器向交流系统注入的有功功率、无功功率为指标,建立了用于描述换流器运行特性的P-Q功率域;分析了影响换流器运行边界的多种因素,并详细阐述了交流系统阻抗对换流器有功传输能力的影响;以增大换流器稳定运行范围为优化目标,提出了一种基于虚拟阻抗控制的优化方法。     

MMC-HVDC系统桥臂阻抗不对称模型预测控制EI北大核心CSCD

针对模块化多电平换流器柔性直流(modular multilevel converter-high voltage direct current,MMC-HVDC)输电系统桥臂阻抗不对称运行环流问题,推导了上、下桥臂阻抗不对称运行时子模块输出电压与桥臂电流特性,阐述了此时桥臂电流基频成分,指出了换流器环流成分含有直流分量、基频分量、二倍频分量以及三倍频分量,直流侧电流会产生波动;提出一种MMC-HVDC系统桥臂阻抗不对称环流抑制策略,该策略将比例-积分控制与有限控制集模型预测控制相结合,计算换流器所有开关状态下综合目标函数,根据环流抑制目标函数最小值和环流抑制补偿电平调节综合目标函数最小值对应的开关状态。该控制策略能够很好地抑制环流交流成分,减小了直流侧电流波动,使得桥臂阻抗不对称所在相上、下桥臂子模块输出电压之和基频分量、二倍频分量以及三倍频分量对称分布。仿真结果验证了所提控制策略的可行性和有效性。     

基于导纳矩阵与圆盘估计的多节点直流配电系统谐振稳定性分析方法EI北大核心CSCD

为充分利用多节点直流配电系统节点导纳矩阵建模的便利性,同时实现谐振稳定性的高效判定,该文在接口变换器直流阻抗降阶建模的前提下,结合节点导纳矩阵对广义奈奎斯特(Nyquist)判据进行拓展,并应用Ward等值,给出采用特征值谐振频率与阻尼因子的简化判据。进而为满足快速判稳需求,提出圆盘估计和牛顿法迭代相结合的特征值谐振频率(阻尼因子)求解方法。最后,以三端直流配电系统为例,通过对比状态空间特征值轨迹、矩阵广义Nyquist曲线和MATLAB/Simulink时域仿真,验证所提稳定性分析方法的有效性和高效性。     

基于广域测量系统的多馈入直流低压限流单元的协调控制方法EI北大核心CSCD

为了改善多馈入直流输电(MIDC)系统的故障后的恢复性能,在研究低压限流单元(VDCOL)对直流系统电压稳定性影响的基础之上,提出了一种基于广域测量系统(WAMS)的多馈入直流低压限流单元的协调控制方法。首先利用灵敏度分析法,研究了直流功率对交直流系统电压稳定性的影响;然后设计了一种基于广域测量系统的多馈入直流低压限流单元的协调控制方法,该方法根据相量测量单元的测量结果,评估故障对各直流输电子系统的影响,并调整和控制故障点附近各直流子系统VDCOL的输出,从而改善多馈入直流输电系统的动态性能;最后对该协调控制方法进行了仿真验证。从仿真结果可以看出,所提出的基于广域测量系统的多馈入直流低压限流单元的协调控制方法能够有效避免系统发生连续的换相失败故障,提高系统的电压稳定性,从而改善系统的恢复性能。     

基于桥臂伏秒积平均反馈的逆变器及其并联系统直流分量抑制EI北大核心CSCD

抑制逆变器及其并联系统直流分量是保证电能质量和系统可靠性的重要要求。该文提出一种基于桥臂伏秒积平均检测和反馈的逆变器单机及其并联系统直流分量抑制方法。基于该方法实现的逆变器直流分量检测不依赖于输出电压和电感电流的采样精度,能够实现各并联逆变器直流分量的独立检测和解耦控制,且无需额外增加或改动硬件。理论分析了所提方案的检测和控制原理,并通过仿真和实验分别验证了所提方案应用于逆变器及其并联系统直流分量抑制的有效性。     

级联恒功率负载情况下三相并网PWM整流器基于TS模糊模型的稳定性分析EI北大核心CSCD

恒功率负载(constant power loads, CPL)的负阻抗特性是引起前端独立运行能够稳定的变换器带负载时却失去稳定的主要原因,由于电路状态方程的非线性,难以得到状态变量的时域解来判断系统稳定性。基于小信号线性化、以特征根的分布来评估系统稳定性的方法,需要在平衡点处线性化并以数值方法求解特征根,且无法描述出大信号扰动时的渐近稳定范围。针对并网型三电平整流器直接带恒功率负载和以LC滤波器连接恒功率负载的2种系统,使用Takagi-Sugeno(TS)模糊推理模型方法建立考虑主电路参数和控制器参数的全阶模型,以线性矩阵不等式(linear matrix inequality,LMI)的半正定规划是否能够求解作为系统稳定判据,从而能够分析系统参数与稳定区间之间的关系。同时构造的Lyapunov备选函数能够绘制出稳定吸引域(stability domain of attraction,DOA),实现大扰动情况下的稳定性分析。仿真和实验验证了该方法的有效性和实用性。     

基于自注意力Transformer编码器的多阶段电力系统暂态稳定评估方法EI北大核心CSCD

人工智能方法在电力系统暂态稳定评估研究中已经取得了一定的成果。常规深层网络普遍被视为“黑盒”模型,这限制了智能算法在实际工程应用中的可信赖性;同时,常规算法对电力系统时序信息的提取能力不足。针对以上问题,构建基于Transformer编码器的多阶段暂态稳定评估方法,其多阶段预测能够有效降低失稳漏判率。和常规算法相比,Transformer模型具有良好的可解释性,其注意力机制引导模型自适应识别并聚焦于关键特征,在一定程度上揭示深层网络内部工作决策过程。此外,采用多时刻信息构建特征空间,Transformer通过注意力机制实现全局感受野,使模型快速捕获电力系统前后时刻间的状态依赖。IEEE-39节点系统上的仿真结果表明,所提方法相比常见数据驱动模型具有更高的暂稳评估准确性,呈现出良好的可解释性,并在数据污染时依然维持较高的性能。