海上风电交流送出线路继电保护优化设计

针对海上风电运行环境恶劣、平台面积资源有限以及电缆线路电容电流显著等问题,提出一种适用于海上风电送出线路的高压线路保护与电抗器保护一体化设计的新方案。首先,将输电线路和电抗器视为一个电气设备,设计了集成优化整体方案,避免了传统的电抗器支路电流的迭代计算。然后,对比研究了传统差动和行波差动对电缆线路电容电流的补偿效果,提出了线路保护优化处理技术。通过引入更为适合的线路零序电流作为电抗器零序差动的制动电流,提出了电抗器保护功能优化策略。最后,仿真实验验证了所提的优化处理技术能够提高海缆线路差动保护和电抗器零序差动保护的灵敏性和可靠性。     

风电直流送出系统换相失败特性分析及其抑制措施

该文从风电场经直流送出系统模型出发,分析了换相失败下电网和风电场暂态电压特性及连续换相失败机理,并提出从无功补偿的角度来抑制换相失败后的暂态电压现象。最后,以某省风电场直流送出系统为例进行了仿真分析,特别针对连续换相失败场景下风电场的影响特性、送端系统暂态电压及抑制措施进行了仿真分析,并进行了理论验证。     

基于ETAP的海上风电场接入对电能质量的评估分析

由于海上风资源的多变性,以及风力发电机中存在较多的电力电子元器件,海上风电场并网后会产生电能质量问题。本文选取某海上风电场作为研究对象,基于风电场实际运行数据,参考国标规定,对该风电场的电能质量（电压偏差、电压闪变、电压波动、谐波）进行求解。基于风机的无功特性,本文对某海上风电场接入电网公用变电站的无功补偿容量进行研究。在电能质量计算与分析方面,参考相关规程规定,完成电压偏差、电压闪变、电压波动部分指标的限值与实际值计算,并进行对比;通过ETAP软件中的谐波分析模块,进行谐波模拟仿真,得到谐波指标的实际值,并与理论计算的限值对比。当谐波电流超出国家标准的时候,通过在母线接入单调谐滤波器的方法,进行谐波治理,达到电能质量相关要求。     

面向风电机组有功功率控制的风轮变速运行模式比较研究

电力系统迫切需要风电机组(简称风机)从最大功率点跟踪控制转变为支撑电网二次调频的有功功率控制(active power control,APC)。延续最大功率点跟踪控制的设计思路,现有风机APC控制研究大多基于系统稳态的视角,将风机控制到稳定平衡点,在稳定平衡点处响应电网指令和维持机电动态稳定。但面对湍流风速,大惯量风轮实际上处于不断变速的动态过程中,而非持续运行在稳定平衡点处,对APC控制性能造成不容忽视的影响。为此该文从现有风机APC控制策略中归纳出两种风轮变速运行模式：主动变速和被动变速,两者对应于截然不同的变速机理和动态过程。运用频域分析和实验数据分析,比较了两种变速运行模式在功率指令响应性能、传动链载荷及变桨执行机构疲劳载荷方面的差异。结果表明,被动变速放弃了对稳定平衡点的跟踪,利用风轮惯性响应缓冲风速波动,更适用于湍流风速场景。该文工作为风机APC控制设计与性能优化提供了风机运行机理方面的基础。     

海上全功率风电机组精细化阻抗建模及机网侧耦合分析

全功率风电机组已成为海上风力发电机的主流机型,其动态特性对系统稳定性的影响逐渐凸显,存在引发实际工程宽频振荡的风险。该文基于模块化、多端口的频域建模方法,建立计及机侧系统动态的全功率风电机组交流侧精细化多入多出(multi-inputmulti-output,MIMO)序阻抗模型。定义机网侧耦合度,量化分析全功率风电机组机网侧系统的耦合特性、影响因素及对并网稳定性的影响。研究表明,较快的机侧变流器电流内环和转矩外环会降低机网侧耦合度,使机侧系统更趋向功率源特性;忽略机侧系统动态会导致全功风电机组并网稳定性的分析结果存在误差;通过改变机网侧系统耦合度可改变机侧系统向网侧提供的阻尼,从而影响全功率风电机组并网的稳定性。     

面向分频海上风电系统的模块化多电平矩阵变换器混合建模与控制

分频输电(fractional frequency transmission system,FFTS)结合高压交流和高压直流输电的优势,是极具发展前景的大规模、中远海风电输送方案。模块化多电平矩阵变换器(modular multilevel matrix converter,M~3C)以其控制性能好、易于冗余扩展等优点,在海上风电FFTS中备受关注。然而,M~3C-FFTS中不同频率的输入和输出直接耦合,给系统建模与控制带来了挑战。为解决此问题,该文提出一种适用于M~3C的混合建模方法及相应的控制策略。对各子换流器的3个桥臂进行差模–共模分解,实现输入–输出解耦;对各子换流器桥臂功率进行αβ0建模,并分析桥臂功率低频分量与差模电流基波分量的约束关系。在此基础上,提出一种新型的M~3C-FFTS系统控制策略,通过构造差模电流的基波正序有功、负序有功和无功分量实现子模块电容电压平衡控制。所构造差模电流仅包含输入工频分量,显著降低控制策略的复杂度。最后,在220k V/400MW M~3C-FFTS中验证所提建模方法与控制策略的有效性。     

基于支持向量数据描述和XGBoost的风电机组异常工况预警研究

该文提出一种基于支持向量数据描述（SVDD）和XGBoost模型的风电机组异常工况预警方法。从机组监控与数据采集系统（SCADA）数据中选择与转速和发电功率密切相关的特征变量,利用SVDD算法对建模数据进行预处理,采用XGBoost建立风机正常性能预测模型。以所建预测模型为基础,构建时间滑动窗计算性能评价指标,并根据统计学的区间估计理论合理确定风机性能异常预警指标阈值。采用某风电场1.5MW风电机组SCADA系统记录的若干真实故障案例,开展异常工况预警仿真试验。结果表明：基于SVDD和XGBoost的风机异常工况预警方法,可以有效地清洗数据,及时识别风电机组异常状态,对于提高风电机组运行的安全性具有较好的工程实用意义。     

基于mRMR-XGboost-IDM模型的两阶段可调鲁棒经济调度

源荷双端不确定性导致的频繁弃风切负荷现象严重影响微网运行经济性。为有效应对源荷不确定性,文章提出一种基于最小冗余最大相关-极限梯度提升算法改进非精确狄利克雷模型(minimum redundancy and maximum correlation-extreme gradient boosting improved imprecise Dirichlet model, mRMR-XGboost-IDM)的两阶段可调鲁棒微网经济调度模型。首先,针对基于非精确狄利克雷模型(imprecise dirichlet model, IDM模型的不确定模糊集高度依赖历史数据数量的不足,结合mRMR-XGboost预测方法对其进行改进,扩大历史数据体量以提高所得不确定区间的精确度。其次,基于得到的不确定区间,构建微网两阶段鲁棒经济调度模型,并引入可调鲁棒参数协调经济性和鲁棒性。最后,采用列约束生成算法(column-and-constraint generation,C&CG)、对偶理论以及大M法求解最优经济调度策略。算例验证了所提模型可提高不确定区间刻画准确度,有效应对源荷不确定性并提高系统运行经济性。     

含大规模风电电力系统的安全稳定风险预防控制方法

针对风电出力不确定性给电力系统安全稳定运行带来的挑战,提出了一种含大规模风电电力系统安全稳定风险预防控制方法。考虑优化目标为预防控制措施控制代价最小,包括调整火电机组出力的控制代价和限制风电集群出力的弃电风险,参照电力系统事故等级评价标准将允许的运行风险转化为机会约束条件。通过计算火电机组和风电集群的控制性能指标筛选有效控制措施,将有效控制措施控制量分档枚举组合获得所有可能的控制方案,基于集群并行计算平台对控制方案并行隐式枚举校核,获得满足目标函数的控制措施,某实际系统的算例分析验证了所提出方法的实用性和有效性。     

基于模拟退火的动态缆线型优化北大核心CSCD

动态电缆在水中的线型对确保电缆的合理受力,保证疲劳寿命具有重要的作用。文中针对浮式风电动态缆的陡波线型,基于经典悬链线方程,以远位张力与近位曲率的利用率之和作为线型优化的目标,采用模拟退火算法对线型进行优化,分析了不同浮力系数对线型优化的影响。文中结论对线型工程设计具有一定参考和指导意义。