多馈入交直流混合电力系统研究综述

在多馈入交直流混合电力系统中,由于交直流输电线路并列运行且多个直流换流站间电气距离较近,交直流系统间、直流子系统间相互影响,对多馈入交直流混合电力系统的控制和保护策略提出了新要求。文章概述了多馈入交直流混合电力系统中换相失败、直流系统故障后的恢复、电力系统功角/电压的稳定性、谐波的相互作用等问题的研究现状,指出了现有控制和保护策略的特点及不足,可为今后多馈入交直流混合电力系统的研究提供参考意见。     

《交直流电力系统动态行为分析》

由浙江大学徐政教授撰写,机械工业出版社高水平著作出版基金资助的《交直流电力系统动态行为分析》已经出版。该书阐述了交直流电力系统相互作用特性及其动态行为的分析理论和仿真方法,包括直流输电系统及其控制器的数学模型,交流输电系统与直流输电系统的输送能力分析,直流输电系统的动态过电压、频率变换关系及谐波稳定性,交直流电力系统的潮流计算、机电暂态仿真、电磁暂态仿真和次同步振荡分析。该书特点是注重已有理论的适用范围分析及其工程应用的可操作性,适合于从事交直流电力系统科研、规划、设计和运行的工程师以及高等学校电力系…     

《交直流电力系统动态行为分析》

由浙江大学徐政教授撰写,机械工业出版社高水平著作出版基金资助的《交直流电力系统动态行为分析》一书近期已由机械工业出版社出版。本书在交直流混合电力系统的框架下阐述了交直流电力系统之间的相互作用特性及其动态行为的分析理论和仿真方法。主要内容包括直流输电系统及其控制器的数学模型,交流输电系统与直流输电系统的输送能力分析,直     

特高压交直流输电系统暂态混合仿真研究

随着电力系统发展,纯机电暂态和电磁暂态仿真在分析大规模特高压交直流混合电网时已呈现明显不足。为了准确分析特高压交直流输电系统的动态特性,文中基于电力系统全数字实时仿真平台(ADPSS)搭建了特高压交直流输电系统的机电—电磁暂态混合仿真模型,并对整流侧和逆变侧交流母线故障进行了仿真分析。结果表明通过机电—电磁暂态混合模型仿真结果输出,能够有效体现直流系统整体以及局部的各个元器件的详细动态过程,为特高压交直流系统的稳定控制提供技术理论支撑。     

基于BPA的交直流系统稳定性仿真研究

随着我国电力系统的发展,直流输电的大力建设,交直流混合系统的稳定性问题正在逐渐凸现其研究的重要性。在交直流系统中,当交流系统或直流线路发生故障时,对整个混合系统的影响正是迫切需要加以研究的问题。为此通过BPA电力系统分析软件建立了一个交直流混合输电系统模型,在不同的交、直流故障下进行了系统的暂态稳定仿真。通过对仿真结果的分析,得出了直流输电线路不同故障对系统稳定性的严重程度。通过仿真结果表明直流闭锁时快速切机是保持系统稳定的有效方法,以及切机数值大小对系统频率的关系。     

基于VSC-HVDC技术的风力发电系统并网研究

分析了基于电压源换流器的高压直流输电系统(VSC-HVDC)和双馈异步风电机组的数学模型及控制策略。针对并网风电场暂态过程稳定裕度偏低的问题,提出了采用VSC-HVDC技术提高并网系统的稳定性。在电力系统仿真软件DIgSILENT/PowerFactory中建立了包含风电场的交直流混合输电系统模型,研究了VSC-HVDC输电系统改善双馈异步发电机风电场暂态稳定裕度的贡献。仿真表明VSC-HVDC采用改进的无功功率控制器的并网系统能够在系统遭受大扰动后快速恢复稳定,并且可以避免由风电机组转矩不平衡引起的风力发电机超速问题,交直流混合输电系统的动态稳定性得到较大的提高。     

高压直流输电系统数字物理动态仿真

对交直流输电系统进行大规模电力系统数字-模拟混合仿真,不但能实现常规的系统稳定性研究,还能针对局部系统进行详细的电磁暂态性能分析,极大提高了电力系统仿真分析的准确性。本文基于功率连接技术搭建了适用于交直流大电网仿真的数模混合仿真实验平台。该平台既可以对大电网进行全数字实时仿真也可对局部电力系统进行物理仿真,成功实现了三峡地下—上海西±500kV高压直流输电一次设备与数字大电网的数模混合实时仿真。数模混合仿真结果与全物理仿真装置仿真结果的比较,验证了利用本文提出的数模混合仿真平台进行数模混合仿真的可行性和有效性。     

基于BPA的交直流系统稳定性仿真研究

随着我国电力系统的发展,直流输电的大力建设,交直流混合系统的稳定性问题正在逐渐凸现其研究的重要性.在交直流系统中,当交流系统或直流线路发生故障时,对整个混合系统的影响正是迫切需要加以研究的问题.为此通过BPA电力系统分析软件建立了一个交直流混合输电系统模型,在不同的交、直流故障下进行了系统的暂态稳定仿真.通过对仿真结果的分析,得出了直流输电线路不同故障对系统稳定性的严重程度.通过仿真结果表明直流闭锁时快速切机是保持系统稳定的有效方法,以及切机数值大小对系统频率的关系.     

基于降阶模型辨识的交直流混合输电系统广域阻尼控制

提出了一种辨识交直流混合输电系统降阶模型并设计其广域阻尼控制器的方法。首先在单输入单输出系统模型辨识原理的基础上提出交直流混合输电系统降阶模型的辨识方法;根据射影控制原理进一步设计了交直流混合输电系统的广域阻尼控制器。考虑到广域反馈信号在传输过程中存在的通信时延对系统稳定性的影响,设计了基于广域信号主导模式的时延补偿环节。以规划中的南方电网交直流混合输电系统进行算例研究,验证了所设计的广域阻尼控制器的有效性与可靠性。     

提高暂态稳定性的HVDC与发电机励磁的非线性最优协调控制

针对大扰动情形,为进一步提高交直流混合电力系统的暂态稳定性,提出了一种高压直流输电(HVDC)与发电机励磁协调的控制方法。通过建立HVDC系统与发电机的综合模型,将现代控制理论中直接反馈线性化方法与线性系统最优控制理论相结合,设计出一种HVDC与发电机励磁协调的非线性最优控制规律。仿真结果表明,该协调控制器能明显提高交直流互联系统的功角稳定性和频率稳定性,改善直流系统的性能。     

微分代数混杂系统稳定性及其在电力系统中的应用

结合混杂系统的一般定义,把各子系统不是由纯微分方程(ODE)描述,而是由微分代数方程(DAE)描述的混杂系统定义为微分代数混杂系统(DAHS),给出了DAHS模型的一般形式,继而,提出了DAHS的稳定性理论框架,利用多李雅普诺夫函数法得出了此类混杂系统稳定性及渐近稳定性的一般性结论.在抽象概括电力系统模型的基础上,指出电力系统为典型的混杂系统.最后的仿真结果表明,所提出的微分代数混杂系统的渐近稳定性结论可以成功地应用于电力系统电压稳定性问题的研究.     

风-蓄混合孤立发电系统的运行控制

在风电孤立发电系统中接入储能设备,可抑制风能波动和负荷扰动对系统稳定性的影响.在此深入研究了风-蓄混合孤立发电系统的运行控制,包括双馈风力发电机组的最大功率跟踪控制、双馈风机的定子磁链定向有功、无功功率解耦矢量控制及功率调节器有功、无功功率控制.搭建了风-蓄混合孤立发电实验系统,实验结果证明,将了储能设备接入风电孤立发...     

一种利用VSC-HVDC提高发电机阻尼的新控制策略

在交直流混合输电系统中,可以利用直流系统的功率调制来提高交流系统的运行稳定性。文章在建立含有VSC-HVDC的交直流混合输电系统模型的基础上,提出了一种新的VSC-HVDC混合功率调制方法来提高发电机阻尼,该方法利用Bang-bang控制原理设计混合调制信号,并将其加入到常规的PI调节器中。仿真结果表明,加入混合调制信号可以增强系统的阻尼并有效地抑制振荡,能够改善系统在各种扰动下的动态性能。     

基于混杂系统的DC-DC变换器建模与控制

电力电子电路作为开关型切换系统，其连续时间变量与离散事件相互混杂、相互作用，因此也是一个混杂系统。运用混杂系统的相关理论，给出了对二阶DC/DC变换器在连续工作模式(continuous current mode，CCM)下统一的混杂系统模型。运用Lyapunov直接法分析系统稳定性，根据稳定条件，提出了一种新型的类滑模控制策略，并以Boost电路为例进行了仿真和实验研究，验证了该方法的有效性，同时提出了改进措施，以满足实际应用需要。因此，与传统的状态空间平均法相比，基于混杂系统理论构建的模型中没有线性近似处理，理论上可以得到比较精确的模型，实现对电力电子电路进行更好的分析与控制。     

混合型多APF系统建模及共振抑制方案研究

针对多台APF系统相关的共振和稳定性问题,建立了常规混合多APF系统的数学模型。基于该模型进行了其动态交互的数学理论分析,提出了一种针对混合多APF系统削弱共振和提高系统稳定性的方案。其中多APF系统是由不同类型的模块APF组成,每种模块具有不同的LCL滤波器参数、开关频率、载流量。在分析混合型多APF的动态交互的基础上,得出了增加LCL滤波器电感可有效抑制不同模块APF之间的共振和耦合的结论。与目前传统模块化APF相比,该混合型多APF系统可提供较宽的电流跟踪带宽、快速的动态响应速度以及较高的容量利用率。同时理论研究和仿真结果证明了该混合型多APF系统的共振抑制方案的可行性。     

基于线性二次型最优控制的多端直流最优功率调制方案

随着低惯量的新能源发电和直流输电在电网中的渗透率不断增大,系统的有效惯量水平大幅度降低,因此,基于电压源型换流器(voltage source converter,VSC)的多端直流(multi-terminal direct current,MTDC)系统接入电网后的暂态功角稳定性问题显得尤为突出。为解决MTDC系统接入后构成的交直流混联系统因有效惯量降低、有效阻尼下降而产生的系统功角稳定性问题,提出一种基于线性二次型最优控制的MTDC系统最优功率调制方案。首先,通过在稳定平衡点附近对MTDC模型进行线性化处理,进而得到交直流混联系统的线性化模型。然后,基于所建立的线性化模型,采用基于线性二次型的最优控制理论,以同步发电机间的转速偏差最小为控制目标,得到MTDC系统的最优功率控制器设计方案。最后,基于3机9节点的交直流混联系统进行仿真分析,验证了所提最优控制方案在系统受扰后可有效抑制系统的第一摇摆并且使同步发电机间的功角差快速恢复,提高了交直流混联系统的暂态稳定性。     

基于分岔理论的负荷模型对交直流混联系统电压稳定性的影响

为研究区域负荷模型对交直流混联系统电压稳定性的影响,以3机9节点交直流混联电力系统为例,建立考虑系统各元件动态特性的数学模型,采用分岔理论与局部参数化的延拓法相结合的方法对系统的平衡解流形进行追踪,并对影响系统稳定的鞍结分岔点、霍普夫分岔点进行搜索和检测。在此基础上,针对不同负荷增长方式对电压稳定性的影响进行研究,重点分析比较国家电网各区域电网调度部门、规划部门所采用的负荷模型对电压稳定影响的异同。研究表明：以全网负荷同比增长方式增加负荷时系统静、动态负荷裕度最小,最不利于系统的稳定性;随着负荷模型中异步感应电动机比例的不断增加,分岔边界曲线前移,各类型分岔点出现时间缩短,系统的电压稳定裕度减小,电压稳定性将受到更大的威胁。     

安排交直流并联输电线路计划检修的新方法

由于大型交直流并联输电系统承担着跨地区、跨系统、远距离、大功率的输电任务．因此如何安排系统中的线路元件进行计划检修将直接影响检修期内系统的安全性和稳定性。基于这一点提出了一种安排输电线路计划检修的新方法,同时给出了该方法的数学模型。模型中系统的风险度是基于可靠性原理定义的,它反映的是系统在某种状态下的不可靠程度。该模型是一个0—l整数规划,用枚举法可以容易地求解。应用这种方法可以对系统在各检修期内的风险水平进行比较．从而作出相应的对策．保证整个系统在计划检修期间的安全性和稳定性。     

混杂系统及其在电力系统中的应用

混杂系统是计算机技术和控制理论相结合的产物，是近年来新兴的领域。本文介绍了混杂系统的建模和特点，及其现阶段在电力系统安全经济综合控制、紧急控制和电压无功综合控制等方面的应用，并分析了这些应用中的一些技术和理论上的难点和研究方向。展望了混杂系统在电力系统中的应用前景，认为虽然混杂系统在电力系统中的应用还处于初步阶段，但由于电力系统为典型的混杂系统，故混杂系统将在电力系统中取得更为广泛的应用。     

基于多状态Markov模型和逆最优理论的HVDC附加控制器

高压直流输电(HVDC)的附加控制器可以显著改善交直流混联系统的稳定性,但电力系统在随机大扰动下呈现出连续时间动态和离散事件相互作用的混杂特性,使得基于系统固定工况的传统建模方法无法全面描述系统的运行状态。针对此问题,提出了一种基于多状态Markov模型和逆最优理论的HVDC附加控制器。首先建立了多区域交直流混联系统的多状态Markov模型,在此基础上,提出了交直流混联Markov系统的逆最优反推控制策略,该策略将非线性系统最优控制问题转化为渐近稳定控制律的求解问题,不仅能够确保随机扰动下系统的鲁棒稳定性,还解决了具有非线性特性的系统全局优化问题,同时也避免了求解HJI偏微分方程,使控制策略易于工程实现。在选择控制参数时,以设备停运率替代Markov系统的状态转移率,因而可在满足系统多状态特性的同时,避免由于实际系统运行方式的复杂性给控制策略的实现带来的困难。仿真结果表明,与传统的控制器相比,所提的HVDC附加控制器能显著提高交直流混联系统的暂态稳定性。