风电场阻尼电力系统振荡的机理及时滞影响

为改善风电场对电力系统的阻尼影响,提出了附加有功控制策略并分析了通信时滞对附加控制效果的影响。首先,分析了风电场阻尼电力系统的机理,推导了风电场提供正阻尼的解析条件。基于该条件,设计了附加有功控制策略,将风电场公共母线的频率增量作为附加控制器的输入,附加控制器的输出经通信网络作用于各风电机组,以改善风电场整体动态行为,达到对电力系统产生正阻尼的作用。然后,考虑了通信时滞对控制效果的影响,提出并证明了求解风电场提供零阻尼的临界时滞以及计算系统发生Hopf分岔的临界时滞的2个命题,以作为附加有功控制的约束条件。最后,通过时域仿真表明,附加有功控制可显著增强电力系统阻尼;在引入时滞因素后发现,随着时滞的增大,系统阻尼相应变化。根轨迹分析与频率特性分析验证了风电场提供正阻尼条件及时滞影响相关命题的正确性。     

基于FPGA-CPU的双馈风电系统异步协同仿真

为实现双馈风电系统的并网及暂态实时仿真，研究了一种基于现场可编程门阵列(field programmable gate array, FPGA)与CPU协同仿真的多速率并行实时仿真方法。使用开关函数法对双馈风电系统中“背靠背”换流器建模并进行资源优化，基于PWM均值化原理完成不同步长系统之间的模型分割。利用FPGA运行速率高的优点，以200 ns的步长实现了“背靠背”换流器的小步长仿真。面向有源配电网实时仿真的需求，实现了FPGA与自主研发的实时仿真机(universal real-time experimental platform, UREP)的200 ns/50 并行协同仿真。通过与Simulink离线仿真结果对比，同时分析模型优化前后的FPGA资源消耗情况，验证了协同仿真的实时性与准确性，可为各类风电系统的并网及暂态研究提供技术参考。     

含高渗透率分布式光伏配电网的网络分区与电压协调控制

为了解决大规模分布式光伏并网导致的电压越限问题,提出一种含高渗透率分布式光伏配电网的网络分区与电压协调控制方法。首先根据改进的模块度函数分区算法将配电网划分为若干分区。再以光伏有功削减量、节点电压偏差和网损之和最小为目标构建各分区子优化控制模型。然后,根据区内信息采集和区间信息交互,采用同步交替方向乘子法协调求解各分区的子模型,经过多次迭代后将最优解输出,实现各分区并行控制。最后,将分区方法和电压控制策略应用于贵州省某地实际馈线系统,得到了良好的效果,在保证配电网经济运行的同时提高电压质量,减少功率倒送。     

电力系统分散协调多目标优化励磁控制

介绍了多机电力系统分散协调励磁控制的建模方法,利用相关特性法优化计算权矩阵,在希望的系统阻尼比和适当的机端电压反馈系数的共同约束下,求解Levine-Ahlans方程组得到最优反馈系数。对一个典型复杂系统(EPRI-36系统)进行了分散控制结构约束下的全局励磁调节反馈系数优化计算。根据所得优化计算结果,使用电力系统分析综合程序(PSASP6.2)用户自定义功能对求取的励磁规律建摸、仿真。给出了Levine-Athans方程组的解和基于此解的仿真结果。     

“风火打捆”交直流外送系统的暂态稳定控制研究

"风火打捆"交直流外送是未来千万千瓦级风电能源基地电力外送的重要方式之一,亟需掌握"风火打捆"交直流外送系统的稳定特性及其机理。功角是反映系统暂态稳定性的主要标志,分析了双馈电机的功角快变特性和"风火打捆"系统等值机械转动惯量对火电机组功角暂态稳定性的影响。针对系统的暂态稳定性问题,提出了一种附加控制策略,并设计出控制装置样机,可提高"风火打捆"系统的暂态稳定性。基于所提附加控制策略的试验样机通过了实时数字仿真器(Real Time Digital Simulator,RTDS)的闭环验证,结果表明:该附加控制策略通过改变直流输送功率和调节风机的有功输出,消除或减小了系统在暂态过程中的瞬时不平衡功率,增强了直流系统和风机对火电机组的等效阻尼作用,有效抑制了火电机组的功角摇摆幅度,提高了"风火打捆"系统的暂态稳定性。     

对称双芯移相器的接入对距离保护的影响及改进措施研究

对称双芯移相变压器(Phase Shifting Transformer, PST)作为潮流调控设备,能实现输电线路传输功率的调节。然而,PST接入线路后将改变线路阻抗分布、电压和电流信号,可能导致距离保护的误动或拒动。为了消除PST接入对常规距离保护造成的影响,根据PST对各序网故障分量的移相特性、PST序网等效阻抗以及接地、相间测量阻抗算法,推导出PST安装位置、PST移相角、故障位置均会对距离保护产生影响。基于距离保护受PST接入的影响机理,利用对称分量反变换、同步相量测量技术,提出了基于相角补偿和相量测量单元(Phasor Measurement Units, PMUs)的自适应距离保护。在此基础上,利用Matlab/Simulink搭建了PST的模型,并通过仿真验证了PST接入对距离保护影响机理推导的正确性以及所提出的自适应距离保护改进措施的有效性,为未来PST的深入研究和工程应用提供了理论支撑。     

交直流电力系统关联测量分散励磁控制

介绍了交直流电力系统关联测量分散励磁控制的建模方法和控制规律的求取, 所得控制规律既可以分散实现,又能保证全局稳定且性能最优.通过一个典型交直流电力系统(EPRI-36系统)的小干扰稳定计算和暂态仿真表明,关联测量分散励磁控制下的闭环系统在功角稳定性、电压调节精度以及小干扰稳定性方面均优于常规励磁附加PSS.从特征值比较看,关联测量分散励磁控制下的小干扰稳定性可以接近全状态量反馈控制时的性能.     

适用于模块化多电平换流器实时仿真的建模方法

为了实现模块化多电平换流器(MMC)系统的实时仿真,采用理想变压器模型法对MMC进行了模型分割。针对模型分割联解信号延时导致的波形失真问题,提出了采用插值预测和超前预测分别对串行和并行实时仿真延时进行补偿的方法。此外,为了进一步提高模型分割后子模块群组的计算速度,提出了MMC子模块网络的开关函数等效模型和电磁暂态数值模型,并推导了数值模型中子模块输出电压和电容电压的差分方程。然后,以21电平MMC逆变电路为例,将上述MMC建模方法与原整体模型进行了仿真对比分析。结果表明,所提插值预测的方法有效改善了MMC分割模型的稳定性,且具有极高的仿真精度。所提开关函数模型和电磁暂态数值模型均具有很好的加速效果,其中,电磁暂态数值模型与详细模型的仿真结果高度吻合。所提出的建模方法适用于MMC实时仿真测试平台的构建。     

基于自适应VSG控制的光伏并网系统

在传统VSG控制中,将同步发电机的转动惯量和阻尼系数引入光伏逆变器,会导致光伏并网系统动态调节能力欠佳。针对这一问题,文中提出一种改进VSG控制策略。通过变换器数学模型讨论功角与有功功率的关系和转子角频率振荡周期的暂态过程,给出转动惯量和阻尼系数的选取原则,并分析转动惯量与角频率变化率以及阻尼系数与角频率变化量之间的关系,引出自适应VSG控制下的光伏并网改进策略。仿真结果表明,基于自适应VSG控制策略的光伏并网系统动态响应良好,体现了改进策略的有效性和优越性。     

基于短路容量实测的电网母线电压稳定性评估应用

电网的电压稳定评估对于规避电网电压失稳,减少和防止电压崩溃事故发生,以及确保电力系统能够安全地输送电有着重要意义.基于短路容量理论提出一种不需要人为设置故障,不需要停运任何负荷线路,不影响电网安全,具有准确性、及时性、方便性的实用化基于短路容量实测的电网母线电压稳定性评估方法.通过投入或切除母线已知容量的并联无功补偿设...