基于超级电容的新能源惯量-阻尼-电抗综合模拟控制方案

光伏、风电等新能源发电大规模接入电网逐步替代传统同步机,导致电网惯量和阻尼水平不断下降,威胁电网安全稳定运行。针对上述问题,提出了一种基于超级电容的新能源惯量阻尼电抗综合模拟控制(composite inertia-damping-impedance emulation control, IDIE)方案。通过联立同步机转子运动方程和超级电容功率动态方程,并结合同步机功率传输方程,设计了通过控制超级电容有功功率以综合模拟同步机旋转质量、阻尼绕组和绕组电抗三者物理特性的核心算法。并利用小信号稳定性分析对方案关键参数进行优化。最后,基于控制器硬件在环试验在各种暂态工况下对IDIE方案进行了评估。结果表明,IDIE方案在灵活模拟同步机惯量的同时,可通过配置优化模拟阻尼和模拟电抗,保障频率稳定性,支撑电网动态运行。     

互联异步电网VSC-HVDC的惯量与阻尼模拟控制策略

针对背靠背柔性直流输电系统(voltage source converter based high voltage direct current,VSC-HVDC),提出一种惯量与阻尼模拟控制(inertiaanddampingemulationcontrol,IDEC)策略。在IDEC策略下,功率调节换流站(powerregulatingVSC,PR-VSC)通过改变其有功功率参考值来模拟同步发电机动态特性,而直流电压调节换流站(DCvoltage-regulating VSC,DR-VSC)则采用直流电压/频率下垂控制将该侧电网的频率无通信传输至PR-VSC,进而实现模拟惯量和阻尼所需的功率变化。为避免PR-VSCIDEC和DR-VSC IDEC控制器在两侧异步电网同时发生频率扰动时发生冲突,IDEC控制又嵌入了一种新型支撑模式选择算法,通过频率变化率的比较,有效地对IDEC支持模式进行优先级排序。文中通过小信号稳定性分析,优化IDEC控制器关键参数;通过控制器硬件在环实验,验证所提出的IDEC方案的有效性。结果表明,所提出的IDEC策略通过以惯量和阻尼模拟的形式增加异步交流系统的...     

新型电力系统的频率响应模型综述及展望

“高比例可再生能源”和“高比例电力电子设备”的“双高”电力系统日趋形成,频率响应的精准预测和安全控制面临更大挑战。首先详细论述了传统电力系统频率响应模型的构建和使用方法,包括时域仿真法、单机等值法、线性分析法、基于人工智能技术的频率预测方法。其次,阐述了基于广域测量系统的电力系统动态频率时空分布模型和惯量评估特点。然后,分析了基于频率模型的新能源控制和低频减载优化方法。最后,展望了电力系统频率响应建模与预测方面亟须解决的主要问题。     

基于电网专家策略模仿学习的新型电力系统实时调度

随着可再生能源的大规模并网,电网运行逐渐表现出高阶不确定性的新特征,给系统安全稳定运行带来严峻挑战。基于模型驱动的传统实时调度方法需占用大量计算资源,而近几年受到广泛关注的强化学习(reinforcement learning,RL)方法由于处理高维复杂电网状态信息,存在训练速度缓慢等问题。为此,该文提出一种可用于电网实时调度的电网专家策略模仿学习方法(gridexpertstrategyimitationlearning,GESIL)。该方法首先基于图论思想建立了电网模型,其次设计了考虑电网安全运行和电力平衡控制的电网专家策略,然后利用模仿学习融合专家策略与所建模型,获得可用于电网调度决策的GESIL智能体。该文在高比例新能源占比的IEEE118节点修正模型中对比了GESIL、传统调度方法和RL方法。分析结果表明,GESIL可更加稳定高效地计算出电网运行优化方案和电力平衡控制策略,显著提升调度决策的优化效果和计算速度。     

基于周期搜索的多端柔性直流输电系统非线性下垂控制

当基于电压源换流器的多端柔性直流输电系统采用有功功率-直流电压线性下垂控制策略时,直流网络特性会影响换流站功率分配的准确性。在直流输电网络拓扑未知的情况下,通过建立换流站通用的有功功率-直流电压数学模型,分析了直流网络特性影响下的换流站有功功率-直流电压下垂特性的非线性特征。基于此,提出一种基于周期搜索的多端柔性直流输电系统非线性下垂控制策略,可在直流输电网络拓扑及参数未知的前提下,利用搜索技术实时获取换流站在可能运行范围内的精确非线性下垂特性曲线,再将该曲线周期性地更新到换流站底层控制中,最终实现多端柔性直流输电系统换流站有功功率的精确控制。通过在MATLAB/Simulink中建立四端环网直流输电系统模型,不仅对换流站有功功率-直流电压下垂特性的非线性分析结论进行了验证,还与传统线性下垂控制进行对比,验证所提控制策略还原换流站非线性下垂特性的准确性以及换流站有功功率精准控制的优越性。     

基于序贯蒙特卡洛法的安全稳定控制系统架构可靠性分析

作为电力系统保护的第二道防线,安全稳定控制系统(简称稳控系统)对保障电网的可靠运行有着重要作用.文中在分析稳控系统架构以及装置不同运行模式特点的基础上,提出了一种稳控系统可靠性分析方法.首先,将稳控系统可靠性分为不同层间可靠性进行分析.然后,从稳控装置硬件、软件、运行特点以及通信通道的安全性出发,建立对不同稳控系统均有一定适用性的故障树模型.最后,考虑各部分的故障率以及维修时长,利用序贯蒙特卡洛法对模型进行仿真和可靠性分析.以实际稳控系统架构为例,通过仿真分析比较了该稳控系统在不同运行模式下的可靠性,验证了该方法的有效性.     

基于多能量场景谐振域构建的风机控制器参数优化方案

文中提出了一种基于谐振域（RA）的风机控制器参数优化方案,用于刻画在多能量场景下风机与多机系统的模式谐振,并通过优化风机的控制器参数降低潜在的模式谐振风险。首先,建立计及能量场景变化的系统小信号模型。其次,提出确定复平面上可能发生模式谐振区域的RA概念。然后,设计衡量谐振强度以及谐振对模式振荡阻尼影响的谐振强度指标(RSI)。为了避免潜在的模式谐振风险,基于RA和RSI对风机控制器参数进行优化。通过IEEE 39节点模型,验证了所提优化方案可在多能量场景下捕捉模式谐振发生区域,并通过风机控制器参数优化有效避免系统潜在的模式谐振。     

实现转子转速保护的双馈异步发电机有功输出速降新方案

当电网发生输电阻塞、直流闭锁、短路故障等异常状况时,迅速降低风电机组有功输出可有效减小系统发生安全稳定事故的风险。风电机组的变流器能够快速准确地控制有功输出,然而,由于桨距角动作缓慢,风力机捕获的机械功率难以及时调整以匹配速降后的有功输出,所累积的盈余能量易造成转子过转速,损害风力机机械系统。为此,提出一种通过协调控制直流卸荷电路与风力机桨距角实现转子转速保护的双馈异步发电机(Doubly-Fed Induction Generator,DFIG)有功输出速降方案。在通过转子侧变流器将有功输出迅速降至指令值后,即投入卸荷电阻消耗不平衡能量来及时抑制过转速,同时尽快调整桨距角从根本上消除盈余能量,切出卸荷电阻,在更长时间尺度下维持初始转速。分别在执行上级有功速降指令与低电压穿越两种场景下,通过与现有仅依赖桨距角或能量装置的两种典型DFIG功率控制方案和常用撬棒保护方案的仿真对比,验证了该方案的多方面优越性。     

基于延时补偿的新能源惯性时间常数评估方法

新能源惯量响应正逐步成为并网规程的新要求及辅助服务市场的新产品,其惯量响应性能的测试与惯性时间常数的评估,有助于满足相应并网规程要求和清算辅助服务产品经济效益,但惯量响应性能测试标准中未涉及惯性时间常数的评估方法。为此,文中提出了一种基于延时补偿的新能源惯性时间常数评估方法。首先,基于电网模拟器生成系统可能存在的频率变化率和频率偏移量,依据惯量关键评价指标合理选取全动态过程分析的时间节点,以提高分析精度;然后,对惯量响应过程中的有功功率-频率延迟环节进行计算和补偿,以消除延迟造成的评估误差;最后,设计了一种依据差分化同步机摇摆方程的惯量连续评估算法,实现对新能源惯量的准确评估。在RTLAB半实物平台搭建了新能源惯量评估实验环境,验证了所提算法在不同延时场景下评估结果的准确性。