光伏参与抑制电力系统区间振荡的无功控制策略研究

针对大规模光伏并网对系统区间低频振荡可能产生的负面影响,研究了基于无功控制的光伏抑制系统区间振荡的控制策略。建立光伏并网模型,采用向控制输入点注入高斯伪随机信号的方式辨识出系统的降阶传递函数,根据留数指标对反馈信号进行选择,选择留数幅值最大的信号作为阻尼控制器的输入信号,参考电力系统稳定器的超前-滞后结构,采用留数法对阻尼控制器的各参数进行整定。以四机两区域系统为算例,搭建相应的光伏并网模型,通过时域仿真表明:所提出的基于无功控制的光伏附加阻尼控制器对于系统区间振荡具有较好的抑制效果。     

光伏电站自抗扰附加阻尼控制抑制低频振荡策略研究EI北大核心CSCD

大规模光伏电站并网对电力系统阻尼影响显著,同时也为抑制低频振荡提供了新途径。为此提出了基于自抗扰控制(active disturbance rejection control,ADRC)的光伏电站有功附加阻尼控制。采用复数力矩系数法推导了光伏电站ADRC附加阻尼控制对发电机阻尼系数的影响,在DIg SILENT中搭建了含光伏电站ADRC附加阻尼控制的电力系统,并进行了仿真验证。在单机无穷大系统中,对比了传统PI控制器与ADRC控制器对低频振荡的抑制效果,结果表明ADRC控制器效果更为优越;在4机2区域系统中仿真了不同联络线功率和光伏电站并网容量下控制效果,表明ADRC控制器不仅有效抑制联络线的功率振荡,而且抑制了邻近同步发电机的有功振荡,且随光伏容量增大抑制效果也越明显,同时具有较强的鲁棒性。     

光伏电站自抗扰附加阻尼控制抑制低频振荡策略研究

大规模光伏电站并网对电力系统阻尼影响显著,同时也为抑制低频振荡提供了新途径。为此提出了基于自抗扰控制(active disturbance rejection control,ADRC)的光伏电站有功附加阻尼控制。采用复数力矩系数法推导了光伏电站ADRC附加阻尼控制对发电机阻尼系数的影响,在DIg SILENT中搭建了含光伏电站ADRC附加阻尼控制的电力系统,并进行了仿真验证。在单机无穷大系统中,对比了传统PI控制器与ADRC控制器对低频振荡的抑制效果,结果表明ADRC控制器效果更为优越;在4机2区域系统中仿真了不同联络线功率和光伏电站并网容量下控制效果,表明ADRC控制器不仅有效抑制联络线的功率振荡,而且抑制了邻近同步发电机的有功振荡,且随光伏容量增大抑制效果也越明显,同时具有较强的鲁棒性。     

基于稳定域的阻尼控制器设计及其抑制多频段振荡

首先提出了一种多频段稳定域的方法用于优化设计机侧/网侧多通道附加阻尼控制器。在此基础上,以TC-SC导通角组成的多频段稳定域最大为优化目标建立协调优化模型,并采用遗传算法对其进行求解,得到能最大程度提高系统阻尼的控制器参数。特征值计算和时域仿真表明,经过协调优化的阻尼控制器能有效地抑制包括低频振荡与次同步振荡在内的多频段振荡。     

基于模糊自适应PID的广域阻尼控制

广域测量系统提供的发电机转速信号用于附加励磁控制以便改善电力系统阻尼。根据电力系统低频振荡的特点,提出用PD(proportional-derivative)环节补偿广域信号时滞。模糊推理系统根据发电机之间转速差及其导数的大小自适应调节控制器增益;研究了实用的模糊子集和模糊规则表,给出了确定模糊变量取值范围的方法,并用粒子群优化算法确定控制器参数。通过4机2区域电力系统仿真,测试了广域阻尼控制的性能。仿真结果表明,这种广域阻尼控制能有效补偿通信时滞、改善互联电力系统的阻尼。     

基于区域极点配置的电力系统低频振荡均匀阻尼控制

提出了电力系统低频振荡的均匀阻尼控制方法.首先分析了电力系统的阻尼特性和实现均匀阻尼控制的条件;然后利用均匀阻尼思想,以系统振荡模式阻尼均匀为目标,提出利用区域极点配置方法设计发电机附加励磁控制器以实现低频振荡的均匀阻尼控制,由于同时配置多个极点到垂直条状区域中,所以避免了控制器对其他振荡模式阻尼的过度削弱,达到了多机系统的协调控制;最后以IEEE 4机11节点和新英格兰10机系统为例,并与精确极点配置法进行比较.仿真结果说明了此控制方法的有效性和鲁棒性,为电力系统低频振荡的抑制提供了新思路.     

弱电网下基于锁相控制并网变换器小扰动同步稳定分析

该文对弱电网下基于锁相控制并网变换器的小扰动同步稳定问题进行研究。首先,以机理化揭示并网变换器同步特性为目标,通过将其和传统同步机的同步动态进行类比等效,建立适用于并网变换器同步稳定分析的类Heffron-Phillips动力学模型。进而借鉴传统电力系统低频振荡分析思路,采用复转矩系统法分析思想,将锁相环主导的同步振荡模式阻尼分为两部分:锁相环自身固有阻尼分量和弱电网下复杂控制耦合引入的附加阻尼分量,进而从阻尼特性的角度揭示弱电网下并网变换器同步稳定机理,并从影响固有或附加阻尼分量的角度,研究电网阻抗、控制器参数等因素对小扰动同步稳定性的影响。该文研究结果清晰揭示了弱电网下并网变换器同步失稳机理,并为后续同步稳定控制指明了思路。     

多机系统调速侧电力系统稳定器GPSS的设计

低频振荡是一种不利于电力系统安全和稳定运行的现象，而电力系统稳定器(PSS)可以有效抑制低频振荡。由于励磁系统和电力系统运行方式及工况之间的密切关系，致使电力系统中PSS的协调设计和安装地点的选择成了PSS能否用于电力系统的关键。作者设计了一种调速侧电力系统稳定器，其设计原理和传统的PSS一样简单，且具有较好的鲁棒性，同时还具有多机解耦特性，给本机带来阻尼的同时不会给其它机组带来负阻尼，避免了参数协调和安装地点的选择。最后利用算例仿真验证了调速侧电力系统稳定器不仅可以抑制低频振荡，还可以提高电力系统暂态稳定性。     

连接弱电网的并网变换器直流电压时间尺度稳定器的设计与分析

随着并网变换器在可再生能源传输中的广泛应用,可再生能源设备控制系统的稳定性问题不断出现,不利于电力系统的稳定运行。本文主要研究连接弱电网的并网变换器直流电压时间尺度稳定器的设计和分析。首先,结合相量图和控制框图说明直流电压时间尺度稳定器的原理。通过伯德图和控制框图说明稳定器内部各环节控制参数的设计原则,结合实例设计稳定器控制参数,并分析不同电网强度下和不同工作点下稳定器对并网变换器的直流电压时间尺度稳定性的影响。分析结果表明稳定器增强了系统阻尼并且提高了系统稳定极限。将稳定器代入详细时域模型中进行仿真,验证了小信号稳定性分析结果的正确性。     

PSS和TCSC联合抑制互联电网低频振荡

分析推导了含有PSS和TCSC阻尼控制器且适用于小扰动稳定分析的多机电力系统线性化模型,提出了利用改进遗传算法对电力系统中的PSS和TCSC阻尼控制器进行鲁棒分散协调控制,以所有弱阻尼运行方式下的系统机电振荡模式特征值阻尼比之和为目标函数,对阻尼控制器进行了参数优化.仿真结果表明,通过协调控制系统中分散的阻尼控制器,不仅显著 提高了系统的阻尼比,而且对严重故障下产生的持续振荡具有很好的抑制作用.     

A novel protection for powerformers in NIEPS

A new type of high-voltage generator which offers a direct connection to the power network without the need for a step-up transformer is called powerformer. The neutral of the most powerformers is unearthed which belongs to NIEPS. When a stator single phase-to-ground fault occurs in a powerformer, every generator that is connected in parallel with the faulty powerformer has the same voltage. Traditional protection schemes using zero sequence voltage and third-harmonic voltage signals cannot detect which powerformer is faulted. In order to solve this problem for powerformer protection, a novel stator single phase-to-ground fault protection based on the direction and magnitude of zero-sequence currents is proposed in this paper. Simulation results have shown that, under different fault conditions, the new scheme can distinguish reliably internal faults from external faults, and can detect stator single phase-to-ground fault occurred in which powerformer with resistance 1 kΩ. A 100% of the winding can be fully protected.     

Powerformers: A breakthrough of high-voltage power generators

This article deals with the powerformer, a new generator that can be directly connected to the transmission network without the need for a step-up transformer. Due to the powerformer's ability to generate electricity at transmission voltage levels, it offers considerable gains with respect to reactive power production and plant efficiency. Hence, a powerformer both facilitates network stability and decreases the exploitation of natural resources. The upper limit for the output voltage from the powerformer is set by state-of-the-art XLPE power-cable technology. Therefore, powerformers revolutionize the age of old power generation technology and signal a quantum leap in electrical engineering.     

光伏电源利用直流-同步电机并网控制方法的研究

针对光伏并网逆变器存在故障率高、谐波含量大、控制复杂等问题,提出一种实用的光伏电源利用直流-同步电机并网的方案。该光伏并网系统中光伏电源为直流电机供电,直流电机带动同步电机同轴旋转,实现直流与交流电能之间的转换。并网控制系统包括光伏阵列最大功率跟踪控制、电机转速控制和同步电机端电压控制,当自动装置检测和判断同步电机满足并网条件时合闸并网。光伏系统并网后,同步电机的输出功率跟随光伏阵列输出功率的变化而变化。MATLAB/Simulink仿真验证了该并网方案的可行性,该方案得到的并网电压、电流波形质量好,能够同时向电网提供有功和无功功率,有利于改善电网功率因数。     

并网型光伏发电站储能功率波动平滑控制研究

为实现光伏发电站储能功率波的全面化协调调度,促进并网控制策略快速成型,提出一种并网型光伏发电站储能功率波动的平滑控制方法。根据储能并网主电路的传输形式,选择性连接相关的滤波电感元件,结合波动电子的现有存储情况,判定光伏发电行为所属类别,完成并网型光伏发电站储能系统设计;在此基础上,定义唯一的功率波动目标,通过预测波动节点短期平滑特性的方式,确定控制矢量条件的调节域范围,实现并网型光伏发电站储能功率波动平滑控制研究。对比实验结果表明,应用平滑控制方法后,发电站储能功率波动的上限数值下降、下限数值上升,有效解决了全面化并网控制策略成型缓慢的问题。     

含多类型直流的交直流混联电网潮流计算方法适用性分析

作为电网发展的新阶段,交直流混联电网呈现多类型直流参与、大规模交直流互联的特点,而关于统一迭代和交替迭代2种潮流计算方法的适用性尚未得到深入分析。为此基于含多类型直流的交直流混联电网对2种潮流计算方法的运算性能进行对比研究。推导了含常规直流、柔性直流、混合直流的交直流混联电网潮流模型,进而提出了相应的统一迭代法和交替迭代法。通过3个交直流混联电网测试系统和南方电网实际系统数据验证了潮流模型的有效性和潮流算法的准确性,结合系统负荷水平、系统强度、直流嵌入规模等因素对2种潮流计算方法的收敛性能和计算速度进行对比分析。研究结果表明,在含多类型直流的交直流混联电网中进行潮流计算时,统一迭代法的计算效率比交替迭代法高。     

不平衡电网电压下光伏并网逆变器滑模直接电压/功率控制策略

不平衡电网电压下,光伏并网逆变器的输出功率和输出电流都将产生波动,给电力系统的稳定运行造成不利影响。根据光伏并网系统的数学模型,提出了光伏并网逆变器基于滑模控制的直接电压/功率控制策略。该控制策略可在电网电压不平衡时有效抑制并网逆变器输出有功功率和无功功率的波动。根据光伏并网逆变器输出功率和正、负序电流的关系,提出了以消除负序电流为控制目标的改进控制策略。此外,为提高系统的运行性能,提出了功率电流协调控制策略。最后,对所提出的控制策略进行了仿真分析,仿真结果验证了所提出控制策略的有效性。     

风-燃气混合发电对孤立电网动态特性的影响

将风力发电接入孤立电网可降低发电成本,但风电的不稳定性却使孤立电网的动态特性受到极大影响.分析了并网运行下燃气轮同步电机的动态特性,给出了带有全功率变换器的永磁同步发电系统的模型和并网特性.此处以国内第一座海上风电站为研究背景,建立了该孤网的PSCAD/EMTDC仿真模型.仿真结果表明,在一定容限的风机并网和风机全功率...     

Performance evaluation of WPT based islanding detection for grid-connected PV systems

Recent developments in power electronics technology have emerged towards the generation of electrical power from the renewable energy sources. Among renewable energy sources, solar energy has garnered more importance because of less maintenance and environmental friendly. In grid connected mode, distributed power generation system (DPGS) requires reliable islanding detection technique to find the electrical grid status and operate the grid connected inverter effectively. This paper investigates a comparative performance analysis of wavelet transform (WT) and wavelet packet transform (WPT) based detection in a three-phase grid connected PV inverter system under various power quality disturbances and islanding situation. The WT and WPT coefficients are determined by applying db4 wavelet basis functions, which are obtained optimally for analyzing perturbations that occur in grid connected PV system. The wavelet transform produces large errors due to spectral leakages in frequency bands. On the other hand, WPT provides uniform frequency subband with better time frequency resolution over WT. Finally, the feasibility of proposed WPT based islanding detection method is verified by simulating the system in MATLAB/SIMULINK environment. The simulated results demonstrate the better performance of WPT over WT technique and proved as an accurate, fast and reliable detection technique.     

风电引起的电压波动与闪变的仿真研究

风能存在随机性,大规模风电并网后会引起附近电网电压波动,风况、风电机组特性和电网状况会对风电引起的电压波动与闪变有影响。文章从风能和风力发电机组特性出发,建立了含风电机组的电网仿真模型,基于Matlab/Simulink搭建了仿真模型,研究了风电场所接入电网状况对风电引起的电压波动与闪变的影响。算例结果表明,系统短路容量和线路电抗与电阻比等对风电场的电压波动与闪变有较大的影响,通过选取合适的并网点和电压等级、合适的线路电抗与电阻比,能够有效抑制风电引起的电压波动与闪变。     

不同电流检测方法对并网逆变器用于电能质量治理的比较分析

现有可再生能源发电并网系统出力具有的间歇性、波动性等特点降低了其设备利用率。兼具电能质量治理和并网功能的复合功能并网逆变器的提出提升了并网设备利用率并改善了并网电能质量。针对其重要环节之一的负荷电流补偿分量检测与提取,本文研究了三相三线制电路在不平衡和非线性负载下两种电流检测方法的差异,并对这两种方法进行运算复杂度进行分析,这两种方法分别是依据p⁃q理论而来的ip⁃iq检测法和基于CPT(conservative power theory)理论的检测法。通过Matlab/Simulink建立的系统模型进行仿真分析。仿真结果表明在不平衡和非线性负载下基于CPT理论的电流检测法可以更灵活地检测出负载电流各分量,但ip⁃iq检测法所需运算量更少。