基于M3C的低频输电系统不对称故障穿越控制策略

低频输电技术兼具高压交流及高压直流输电技术的优势,具有良好的发展前景。但当系统发生不对称故障时,子换流器间电容电压均衡被破坏,影响低频输电系统的安全运行。鉴于此,提出了一种(modular multilevel matrix converter, M3C)不对称故障穿越控制策略。该方案既能在一定程度上限制短路电流,又能平衡子换流器间电容电压,有效提高M3C不对称故障穿越能力。首先介绍M3C的拓扑和工作原理,分析M3C不对称故障期间的运行特性。进而在dq坐标系下推导故障侧电压电流,计算M3C故障侧有功功率表达式并对其中的直流分量部分进行提取。通过将直流分量不均衡抑制为零的方式确定负序电流参考值,用以实现故障侧的负序控制。最后,搭建基于M3C的低频输电系统模型,通过仿真验证了所提方案的有效性和可行性。     

Coordination control method to block cascading failure of a renewable generation power system under line dynamic security

The large application of renewable energy generation (REG) has increased the risk of cascading failures in the power system. At the same time REG also provides the possibility of new approaches for the suppression of such failures. However, the capacity and position of the synchronous generator (SG) involved in regulation limit the power regulation speed (PRS) of REG to the overload line which is the main cause of cascading failures, while the PRS of SG is related to the position and shedding power. REG and SGs have difficulty in achieving effective cooperation under constraints of system power balance. Particularly, the dynamic variation of line flow during power regulation causes new problems for the accurate evaluation of line thermal safety under overload. Therefore, a new strategy for quantitatively coordinating shedding power and power regulation to block cascading failures in the dynamic security domain is proposed in this paper. The control capability and dynamic security domain of the overload line are modeled, and the coordination control method based on power regulation is then proposed to minimize shedding power. The algorithm for the optimal control scheme considers the constraints of load capacity, power source capacity and bus PRS. The correctness of the proposed method is verified using case studies.     

考虑可控负荷的多区域电力系统分布式模型预测负荷频率控制

由于同步发电机的惯性较大,导致传统的集中式负荷频率控制模式反应不够迅速,而用户侧具有快速响应能力的可控负荷资源为系统的频率调节提供了新机遇。研究了考虑用户侧可控负荷资源主动参与系统频率调节的多区域互联电力系统分布式模型预测负荷频率控制问题。通过建立的含可控负荷的多区域互联电力系统负荷频率响应模型及自动发电控制模型,基于连续时域交替方向乘子法和分布式模型预测控制方法,提出了一种用户侧可控负荷资源主动参与的多区域互联电力系统分布式模型预测最优负荷频率控制模型。基于修改的IEEE39节点三区域互联电力系统进行仿真验证,结果表明所提考虑可控负荷的分布式模型预测控制策略可显著减少系统恢复至稳态所需的时间。分布式控制策略的控制自由度更高,增强了系统的可控性。     

Adaptive H∞ event-triggered load frequency control in islanded microgirds with limited spinning reserve constraints

Using an islanded microgrid (MG) with large-scale integration of renewable energy is the most popular way of solving the reliable power supply problem for remote areas and critical electrical users. However, compared with traditional power systems, the limited spinning reserves and network communication bandwidth may cause weak frequency stability in the presence of stochastic renewable active outputs and load demand fuctuations. In this paper, an adaptive event-triggered control (ETC) strategy for a load frequency control (LFC) system in an islanded MG is proposed. First, a bounded adaptive event-triggered communication scheme is designed. This not only saves on network resources, but also ensures that the control center has a sensitive monitoring ability for the MG operating status when the frequency deviations have been efectively damped. Secondly, by fully considering the spinning reserve constraints and uncertain communication delays, the LFC system is described as a nonlinear model with saturation terms. Design criteria for ETC parameters are strictly deduced based on Lyapunov stability theory. Finally, an ETC parameter optimization algorithm based on random direction search is developed to reconcile the bandwidth occupancy and control performance. The efectiveness of the proposed method is verifed in an MG test system.     

一种基于双馈风机锁相环动态响应的风-火协同调频策略

针对风电机组参与系统频率调整与传统同步机电源相互配合的问题,通过合理设置双馈风电机组锁相环控制参数使其具有与传统同步机电源相似的惯量响应能力,进而分析风电机组惯量响应与同步机一次调频之间的相互影响,在此基础上提出风电机组主导的风-火协同调频控制策略。本策略的优点在于能减弱风电机组惯量响应过程中对于同步发电机组一次调频出力的抑制作用,加快同步发电机调频响应速率,进一步优化系统频率。最后在EMTDC/PSCAD中搭建时域仿真系统,验证了所提出理论分析的正确性与控制策略的有效性。     

远端电网故障下双馈式变速抽水蓄能机组平衡点存在性研究

双馈式变速抽水蓄能机组(DF-VSPSU)作为电力系统柔性可控电源,在系统功率平衡、无功支撑方面发挥重要作用。然而,在远端电网故障时采用典型低电压穿越控制的DF-VSPSU可能会因平衡点不存在,而出现运行失稳现象。因此,以单DF-VSPSU无穷大系统为对象,建立了准稳态下DF-VSPSU机侧特性和网侧特性方程,刻画了不同电网条件下DF-VSPSU稳定运行边界及其可行域,并分别从远端电压跌落深度、电网短路比、电网阻抗角、机组无功支撑系数4个因素分析对其运行平衡点存在性的影响。基于MATLAB/Simulink仿真验证了理论分析的合理性。     

基于定频滞环控制的逆变器死区补偿研究

针对逆变器死区带来的控制精度下降、谐波含量增加等问题,提出一种基于定频滞环控制的死区补偿策略。介绍一种对相间电流误差进行控制的定频滞环控制方法,并利用扩张状态观测器对其中的扇区判断方法进行改进。通过开关动作前后的电流路径,分析出死区期间误差会超出滞环宽度上限或下限。实时计算误差超出环宽的幅度,调整实际环宽,使误差恰好符合预期环宽,达到死区补偿的目的。对基于定频滞环控制的逆变器进行仿真,证明了所提策略可以对死区进行精确补偿。     

面向新型电力系统的变速抽蓄电站调频策略研究

针对变速抽蓄机组调频能力的高效利用问题,提出一种考虑混合抽蓄调频容量的协同调频策略研究。首先,以变分模态分解的调频信号高、低频分量作为混合抽蓄的初始调频参考;其次,利用2种抽蓄机组调频容量的差异对混合抽蓄的调频功率进行修正;最后,依据变速抽蓄机组转差率与调频容量关系,分配变速抽蓄机组之间的调频功率,实现混合抽蓄的有序调频。仿真结果表明了所提的变速抽蓄电站调频可以有效提高抽蓄电厂的调频响应速度。     

基于模糊控制的储能参与一次调频综合控制策略

针对储能调频控制模式间以临界值方式直接切换造成功率跃变及储能荷电状态（SOC）过高过低,储能出力受限问题,提出一种基于模糊控制的储能参与的一次调频综合控制策略。首先,分析储能虚拟下垂、虚拟惯量和虚拟负惯量控制参数对系统频率响应的影响,确定各控制参数调频优势和稳定变化范围;其次,设计含虚拟负惯量控制的模糊控制器,实现控制模式之间的平滑切换和优势互补,加快频率恢复;最后,采用logistics函数设计SOC反馈控制策略和SOC自恢复控制策略,使储能容量得到更好的保持,提高储能的调频能力。仿真实验验证了所提策略的有效性。     

风电调频补偿水锤效应的频率特性分析

水轮机在云南电网中占比很大,为了解决水轮机的水锤效应带来的功率反调现象,提出了一种考虑风电调频特性补偿水锤效应的分析方法。首先,建立了含风、水、网、荷的简单系统数学模型。其次,使用直流潮流法得到水轮机及其调频策略、风机及其调频策略所对应的代数微分方程和系统网络方程。并在此基础上进行线性化处理,推导出负荷扰动时水轮机和风机并网节点频率响应的频域解析式。根据解析式分析调频控制参数等对系统频率的影响。最后,通过以双机系统及实际电网的仿真分析对风机补偿水轮机水锤效应的有效性和可行性进行了验证。