提升距离保护适应性的新能源主动故障控制研究

该文以新能源送出线路为研究对象,通过研究新能源故障控制方法,提升距离保护在新能源电力系统中的适应性。首先,分析过渡电阻和逆变器控制对于距离保护的影响机理。然后,提出新能源故障控制策略,主动调整新能源输出特性,使故障附加阻抗呈纯阻性。接着通过利用有效故障阻抗、测量阻抗及故障附加阻抗在阻抗复平面中的关系,求解有效故障阻抗,以提升距离保护在新能源系统中的耐过渡电阻能力。最后,利用Matlab/Simulink仿真验证所提方法的有效性,为新能源送出线的保护与控制协调配合提供了理论基础。     

基于混合量测状态估计的配电网故障定位方法

微型相量测量单元(micro-phasor measurement unit, μPMU)为配电自动化的进一步升级提供了良好的量测基础,但现阶段电网中μPMU数量有限,难以满足传统配电网故障定位的需求。针对该问题,结合电网中μPMU与智能电表等量测设备,并基于虚拟节点的多重状态估计方法,提出了一种基于混合量测状态估计的故障定位方法。首先,通过等效变换将μPMU和智能电表的测量信息输入到故障状态估计器当中。然后,利用μPMU将网络划分为不同的区域。根据状态估计结果计算故障电流,缩小故障搜索区域以减少计算复杂度。为了识别区域内的故障位置,通过设置附加虚拟故障节点形成多种特定的故障拓扑结构并执行多重状态估计,计算出用于识别故障位置的加权测量残差指标,以确定故障位置。最后,在实时仿真系统(real-time digital simulation, RTDS)中进行仿真测试,结果表明所提方法在不同故障场景下均能准确有效地定位故障,且对量测误差具有较好的鲁棒性。     

不对称电压跌落下分布式新能源多目标主动控制策略研究

在电网电压不平衡跌落下,分布式新能源面临多控制目标缺乏协调、控制策略复杂等问题,严重情况下导致切机,影响电网稳定运行。对此,充分考虑电压跌落场景,提出了一种不对称电压跌落下新能源多目标主动控制策略。首先,充分考虑电网阻抗对于电压的影响,建立了不对称电压跌落下的逆变器正负序电压支撑方程,实现了对相电压的灵活控制。其次,提出了不对称电压跌落下多个新能源控制目标,并建立了基于正负序有功和无功电流的控制目标方程。在此基础上,深入分析多控制目标相互制约机理,并根据电压跌落程度优化控制目标,构建不同场景下的目标函数与约束条件。最后,利用Fmincon优化算法,实现并网逆变器在不对称电压跌落下的多目标优化控制。利用Matlab/Simulink仿真平台,验证了该方法在不同电压跌落场景下的有效性。     

不对称电压跌落下考虑场景区分的逆变型分布式电源控制策略研究

逆变型分布式电源(Inverter-Interfaced Distributed Generation, IIDG)在电网电压跌落时可能存在电流越限、切机等风险,进而影响其自身和系统的安全稳定运行。对此,提出一种考虑不同运行场景的IIDG控制策略。首先,以相电压幅值为约束条件,构建了基于正序分量的电压支撑方程,实现了正序电压的最大化支撑。其次,为保证逆变器在安全的前提下充分利用自身容量,提出一种考虑电压跌落程度和IIDG有功出力大小的场景区分方法。然后,根据不同场景下的电流注入模式和控制目标推导参考电流,使IIDG兼具电压支撑、电流限幅能力。同时,通过输出有功功率和负序无功功率,提升了系统稳定性,降低了电压不平衡度。最后,基于Matlab/Simulink搭建了含IIDG的仿真模型,算例结果验证了所提策略的有效性。     

不对称电压跌落下虚拟同步机改进低电压穿越控制策略

虚拟同步机(Virtual Synchronous Generator, VSG)是提高以新能源为主体的新型电力系统稳定性的有效途径。应用于逆变型新能源(Inverter-Interfaced Renewable Generation, IIRG)并网的虚拟同步机在不对称电压跌落情况下可能丧失VSG特性,并因低压穿越能力不足或电压电流越限而导致切机,危害电力系统安全稳定运行。对此,提出了一种新型VSG控制策略。该方法在不对称电压跌落情况下,既能持续提供系统惯性和阻尼,又能提供主动电压支撑,有效提高VSG低压穿越能力,并保证扰动下的系统稳定性。首先,分析了传统VSG在不平衡电压跌落情况下的响应特性。然后,提出了一种基于平衡电流的改进VSG控制结构,将传统VSG单电流环控制改为双电流环控制,维持VSG在电压跌落条件下的惯性阻尼特性,并实现对正负序分量的精准控制。接着,基于改进的双电流环控制拓扑,在逆变器安全运行条件下,对正负序参考电流整定方法进行优化,以实现VSG主动电压支撑和电流限幅。最后,基于Matlab/Simulink仿真平台,验证了所提控制策略在多种系统运行条件下的响应特性及有效性。     

基于参数自修正的配电网故障定位数字孪生技术研究

配电网参数受天气条件和负载条件等因素影响会发生变化。由于传感装置安装有限、数据延时传输等因素,无法实时获得配电网准确参数,进而给传统故障定位方法的精度带来影响。针对以上问题,通过建立配电网数字孪生模型,基于配电网数字孪生模型的参数自修正技术,提出了一种定位模型随参数变化动态校正的配电网故障定位方法。同时,搭建了基于数字孪生服务器和实时数字仿真系统(real time digital system, RTDS)的数字孪生平台,实现了配电网实时的物理模型和数字孪生模型的同步运行。在算例仿真中,利用该数字孪生平台,验证了基于数字孪生技术的配电网故障定法方法。结果表明,该方法可在各类系统运行条件下实时修正配电网参数,显著提高配电网故障定位的速度和精度。