基于无功电流自适应下垂系数控制的多微网调度与控制协调运行

提出一种控制与功率调度相结合的管控一体化策略,该策略将多微网分为子微网控制层和多微网功率调度层。在子微网控制层中,各子微网按照无功电流自适应下垂系数控制策略运行。当子微网负荷发生变动时,对下垂系数进行修正,提升子微网的无功功率均分效果。此外,针对频率和电压偏差问题,提出频率和电压估计装置对频率和电压进行补偿,保证频率和电压能够维持在额定值上。当子微网负荷超过其发电容量时会触发多微网功率调度策略,调度层根据子微网的运行状态,抽象出负荷节点和发电节点,基于最优潮流实现子微网间的能量互济。最后,搭建了多微网仿真模型,验证了所提出策略的有效性。     

低压配电网串联无功补偿的应用分析

配电网低压侧在用户负荷增加时会出现负荷端电压降低的情况,从而影响电器的正常运行。目前对配网低压侧电压偏移现象的治理途径主要是利用并联无功补偿技术,但其治理效果会随负荷量的增加而减弱。为解决上述问题,本文提出了一种将串联电容补偿应用到配电网低压侧的方法。首先分别推导了串并联无功补偿在线路中对负荷端电压抬升的原理,根据工程实际设置参数,仿真得到不同导线型号与负载率下的末端电压幅值,并对比了抬升同等电压两者各自所需的补偿容量大小,最后分析了串联无功补偿对配电网低压侧功率因数的影响作用,结果表明本文方法对低压配电网中的电压偏低具有更好的治理效果。     

现代电力系统恢复控制研究综述

综述了现代电力系统恢复控制的任务、主要问题以及解决方法。从宏观角度将恢复控制划分为恢复计划和恢复培训、有功平衡与频率控制、无功平衡与电压控制和继电保护以及安全自动装置的配合4个主要问题。恢复计划的制定是一个复杂的优化问题,一般可离线预计划,并采用人工智能技术和最优化方法相结合,予以解决。对于有功平衡与频率控制问题,要考虑电源恢复和负荷恢复2个方面。电源恢复是一个动态规划问题,要求在满足各种约束条件下,使系统的发电量最大;而负荷恢复目前是研究热点,其要求和电源恢复同步进行,满足频率约束、网络约束并考虑社会经济效益。主要方法有遗传算法、蚁群算法以及一些近似算法。对于无功平衡与电压控制问题,综述了持续工频过电压、操作过电压和谐波过电压的产生原因、控制手段以及目前的预测和控制方法,主要包括基于灵敏度分析、概率统计以及神经网络的方法。最后,综述了系统恢复不同阶段中继电保护以及安全自动装置的配合的主要问题和处理方法。     

配电管理系统的特色功能

地调与网、省调在电网运行方面有许多不同之处,这就决定了适合于网、省调的能量管理系统（ＥＭＳ）不能照搬应用于地调。根据高压配电网和中压配电网的不同特点,分别分析探讨了配电管理系统（ＤＭＳ）的特色功能和算法选择,包括：状态估计必须考虑电流量测;不等式约束和变比估计问题;安全分析与自动故障选择应考虑自动装置的作用;无功优化以变比调节、电容器投切和网络重构为主要控制手段,其实用目标应是考虑负荷变化的动态优     

特高压直流分层接入工程主回路稳态参数的分析与计算

在高压直流工程规划设计初期,需要对主回路稳态参数进行计算。首先把特高压直流分层接入系统简化为2个单层系统,归纳了单层工程进行主回路稳态参数计算方法。分析证明了低功率情况下提高换流器无功消耗的两种方法,相应地提出两种无功校验的算法。在低功率情况下,分层工程若一个系统由于无功要求需提升直流电流,则会导致各系统无功校验后的直流电流不一致。针对此问题,提出了层间计算的解决方法。取各层系统直流电压的最低值作为层间控制电压,用此电压调整换流器的其他控制参数。调整后关断角、理想空载直流电压和换流器无功消耗的变化规律用Matlab分析给出。最后,用算例进行了稳态运行特性分析,验证了本文提出算法的合理有效性。     

基于无功源控制空间聚类分析的无功电压分区

首先分析了现有电气距离定义在无功电压控制分区研究中的不足,通过考虑PV节点准稳态物理响应的灵敏度计算,构造了无功源控制空间。在这个空间中,待分区节点坐标的每一维表示了相应无功源节点对它的控制能力,从而将原有的电网分区问题转换为数学上的高维空间聚类问题。在此基础上,提出了新的电气距离定义,利用凝聚的层次聚类算法,对无功电压控制的分区问题进行研究,分别针对IEEE 39节点试验系统和实际电力系统数据进行了分析计算。该算法已经在江苏省调度中心的二级电压控制系统中得到了实际应用。     

自适应负荷型配电变压器设计

自适应负荷型配电变压器具有自适应负荷功能和性能特点,可在不切断负荷的情况下,根据系统电压和负荷实际情况,实现变压器电压分接头调整、额定容量运行方式的自动切换、在线负荷换相以及分相无功补偿。阐述了自适应负荷型配电变压器的功能架构设计;解析了其在线负荷换相、有载调容、分相无功补偿和有载调压等功能实现控制原理;给出了动作定值设定方法;建立了功能实现仿真试验模型。经仿真分析,验证了自适应负荷型配电变压器较普通配电变压器具有明显功能优势,适用于负荷季节性强、年平均负载率低、空载损耗占比高、用户端电压合格率和功率因数偏低的农村配电网中,可提升配电台区经济运行水平,保障用户供电质量,降低配电网运行损耗,充分发挥配电层级的节能减排作用。     

Optimal reactive power control of DGs for voltage regulation of MV distribution systems using sensitivity analysis method and PSO algorithm

This paper addresses the problem of reactive power control of distributed generation (DG) units in the medium voltage (MV) distribution systems to maintain the system voltages within the predefined limits. An efficient approach for the load flow calculation is used here which is based on the topological structure of the network. It has been formulated for the radial distribution systems. A direct voltage sensitivity analysis method is developed in this paper which is also based on the topological structure of the network and independent of the network operating points. Thus, the sensitivity matrix is calculated once with the load flow program and it is used in all the system working conditions. The problem of DGs reactive power control is formulated as an optimization problem which uses the sensitivity analysis for linearizing the system around its operating points. The objective of the optimization problem is to return the system voltages inside the permitted range by using the reactive power of DGs in an optimal way. The optimal solutions are obtained by implementing particle swarm optimization (PSO) algorithm. Then, the results are verified by running a load flow considering new values of DGs reactive power. The procedure is repeated as long as a voltage violation is observed. Simulation results reveal that the proposed algorithm is capable of keeping the system voltages within the permitted limits.     

Capability curve based enhanced reactive power control strategy for stability enhancement and network voltage management

Reactive power has become a vital resource in modern electricity networks due to increased penetration of distributed generation. This paper examines the extended reactive power capability of DFIGs to improve network stability and capability to manage network voltage profile during transient faults and dynamic operating conditions. A coordinated reactive power controller is designed by considering the reactive power capabilities of the rotor-side converter (RSC) and the grid-side converter (GSC) of the DFIG in order to maximise the reactive power support from DFIGs. The study has illustrated that, a significant reactive power contribution can be obtained from partially loaded DFIG wind farms for stability enhancement by using the proposed capability curve based reactive power controller; hence DFIG wind farms can function as vital dynamic reactive power resources for power utilities without commissioning additional dynamic reactive power devices. Several network adaptive droop control schemes are also proposed for network voltage management and their performance has been investigated during variable wind conditions. Furthermore, the influence of reactive power capability on network adaptive droop control strategies has been investigated and it has also been shown that enhanced reactive power capability of DFIGs can substantially improve the voltage control performance.     

湖南电网电压协调控制方案

为优化湖南电网电压调节能力,建立了以网损最小为目标的电压无功优化控制模型,并建立了不依赖于状态估计结果的电压校正控制模型。以湖南电网为例,提出了以关口变电站高压侧无功为协调变量的电压协调控制方案,省调自动电压控制(automatic voltage control,AVC)系统向地调AVC系统下发关口无功调节范围和无功补偿方向指令。湖南省电压协调控制结果表明,该方案可有效降低系统网损,减少电压越限概率。     

基于Super-Twisting算法的内燃机车永磁同步发电系统策略研究

为了使内燃机车永磁同步发电系统在内燃机全速范围内和突变性负载条件下均能稳定控制中间直流环节电压且减小电压的脉振,采用Super-Twisting高阶滑模算法对电压外环进行控制得到给定转矩,与传统PI外环控制相比,中间直流环节电压开始的超调减小,且电压跟随性、稳定性得到提升。同时,为了提高发电系统变流器容量利用率,在矢量控制的基础上,提出改进的功率因数控制策略对电机进行控制。仿真试验表明,所提发电系统在内燃机宽转速范围、突变性负载条件下,可以得到平稳且能够快速恢复的中间直流电压。同时,发电系统在切换转矩内无功功率基本能稳定在零附近,超过切换转矩后无功功率依旧保持较低水平,提高了变流器容量利用率。     

基于负荷预报的区域电网电压无功控制

电网电压无功优化运行自动控制过程中，由于负荷的波动会造成各变电所电容的投切和有载主变分接头调节振荡或者不必要操作。为避免设备不必要的操作，延长设备的运行寿命，在电网电压无功优化运行自动控制的基础上，引入短期和超短期负荷预报技术，在每日开始的时记得预测当日的负荷曲线，划分出高峰、低谷、腰荷时间段，并对每一个状态断面后若干时间(如15min)的电网负荷状况进行超短期预报，实现电网电压无功优化运行与调节设备动作次数的最佳组合，提高系统电压稳定性，降低网损，减少设备动作次数。     

Firefly Optimization Algorithm for the Reactive Power Control of an Isolated Wind-Diesel System

This paper investigates the application of firefly optimization algorithm to design an optimal control for voltage stability of a stand-alone hybrid renewable generation unit based on reactive power control. The studied renewable generation unit mainly consists of a permanent magnet induction generator driven by wind turbine and a synchronous generator driven by diesel engine. A STATCOM is used to stabilize the terminal load bus voltage via compensating of reactive power. The main control objective aims to stabilize the terminal load voltage against any disturbances in load reactive power and/or input wind power by adjusting the total system reactive power. This is accomplished by controlling STATCOM phase angle and hence to control the load bus voltage and also by controlling the excitation voltage of the synchronous generator. The proposed renewable energy power system based on the proposed optimal controller has been tested through step change in input wind power and load reactive power. The system performance based on the proposed control is compared with model predictive control, a robust H_∞ control, and a classical PI control.     

利用基波分析法的串联谐振电容充电电源建模

为进一步研究因具有电流源特性而已广泛应用于电容器充电电路中的串联谐振变换器,利用基波分析法分析了串联谐振变换器,建立了串联谐振变换器基波分析法的稳态模型并在适当修改后用于串联谐振电容充电电源的研究。用搭建的30 kW、1 kV电容充电电源样机验证的结果表明,实验与理论结果在特定条件下非常符合。利用该模型可更快地确定电路工作在给定条件下的谐振参数,使电源的整体效率和器件的应力都取得最优,使用稳态模型仿真可大大地节省仿真时间,从而使系统的设计更快捷,工作更稳定。     

Distribution Network Capacity Assessment: Variable DG and Active Networks

Increasing connection of variable distributed generation, like wind power, to distribution networks requires new control strategies to provide greater flexibility and use of existing network assets. Active network management (ANM) will play a major role in this but there is a continuing need to demonstrate the benefit in facilitating connection of new generation without the need for traditional reinforcements. This paper proposes a multi-period AC optimal power flow (OPF)-based technique for evaluating the maximum capacity of new variable distributed generation able to be connected to a distribution network when ANM control strategies are in place. The ANM schemes embedded into the OPF include coordinated voltage control, adaptive power factor and energy curtailment. A generic U.K. medium voltage distribution network is analyzed using coincident demand and wind availability data derived from hourly time-series. Results clearly show that very high penetration levels of new variable generation capacity can be achieved by considering ANM strategies compared to the widely used passive operation (i.e., “fit and forget”). The effects on network losses are also discussed.      

含风电接入的省地双向互动协调无功电压控制

为应对规模化风电接入对电网无功电压运行和控制的影响,结合现场实际,提出并实现了一种跨电压等级风电汇集区域风电场与传统电厂的无功电压协调控制方法。在控制中心内,研究并提出计及风功率波动和电网N-1安全约束的敏捷电压控制方法,该方法通过控制周期和控制模型的自适应调整,充分挖掘省调直控风电场的无功电压调节能力,抑制风电波动对电网电压的影响,保留足够的传统发电机动态无功储备。在控制中心间,研究并提出计及风电场调节能力的省地双向互动协调控制方法,通过地区电网内风电场与地调直控变电站的协调控制,发挥地调直控风电场的调节能力,减少地调直控变电站的电容电抗器动作次数,通过省地双向互动协调,协调省地双方无功调节资源,支撑末端地区电网电压,提高电网整体运行的安全性和经济性。所研发的实际控制系统已在江苏电网应用,仿真运行和实际闭环结果证明了该方法的有效性。     

基于区域无功均分法的环网内变电站关口无功控制

针对环网内传统关口无功控制范围无法有效适应系统运行方式变化的问题,基于无功分层平衡原理,提出一种区域无功均分法对环网内变电站关口无功控制范围进行差异化整定。该方法首先通过对不同负荷水平下输电线路产生的无功盈余量进行迭代均分,形成趋优控制条件下的关口无功控制临界值,然后在考虑全网电压质量合格的前提下对关口无功区间的边界值进行修正,最终形成适应系统不同运行方式的关口无功差异化控制区间。仿真结果表明,该方法可有效控制系统运行在最优状态附近,在不同负荷水平条件下均具有明显的降损效果。     

含分布式光伏发电的中压配电网电压控制策略

随着分布式光伏发电并网规模的不断扩大,由光伏发电功率与负荷之间不平衡引发的逆向潮流导致的电压越限问题日益受到关注。在光伏接入点的电压分析及无功/有功调压分析的基础上,提出了无功/有功协调控制策略,通过光伏逆变器的无功输出补偿及光伏发电量优化管理,实现配电网节点电压的控制。仿真分析结果表明,该策略能在兼顾光伏利用效率和经济性的同时,较好地解决含分布式光伏发电的配电网的电压越限问题。     

高压直流系统低功率运行时的无功控制策略

直流系统低功率运行时受端无功严重过剩,电网稳态电压偏高问题十分严重。对直流系统低功率运行时无功控制策略进行探讨,推导了无功消耗、关断角、换相角、直流电流等变量之间相互关系,计算受端换流站关断角和换流变分接头调节措施对直流无功功率消耗的影响,提出利用直流系统无功消耗的非线性,提高最小关断角可以吸收多余无功,有效解决直流系统低功率运行时的交流电网电压升高问题。     

分布式控制模式下的分散式风电无功电压控制策略

以分散式风电为对象,提出了分布式控制模式下的分散式风电无功电压控制策略,包括控制节点选择、无功指令计算、无功指令分配。分布式控制模式仅利用发电单元间局部通信网络实现,避免了集中式控制模式通信要求高、投资大等缺点,有较好的可扩展性和鲁棒性。仿真算例结果表明,在所有节点电压越限情况下,充分利用分散式风电机组的无功输出能力,实现对系统电压的高效调节,验证了在仅利用局部通信网络的分布式控制模式下实现分散式风电无功电压控制策略的可行性。