区域电网互联对广东电网暂态稳定性的影响分析

广东电网是南方五省区电网中最大的受端电网,通过交直流混合联网接受区外电力,但交流系统故障和直流系统故障严重威胁其安全稳定运行。电网交流互联对原电网的暂态稳定特性有很大影响,文中以南方电网中长期规划提出的电力流方案和主网架方案为基础,通过仿真研究了3种区域电网互联方案对广东电网暂态稳定性的影响。结果表明受端电网交流互联,而送受端电网异步运行的两广同步网方案能最大限度地提高广东电网的暂态稳定性。     

分布式发电系统中电力电子变压器的设计与仿真

针对电力公司在保证电网建设安全经济可靠的前提下提高电网大规模消纳分布式电源的需求,提出一种分布式电源接入系统设计新方案即采用电力电子变压器代替传统变压器作为分布式能源与电网连接的枢纽,实现能量的双向流动、主动调度管理并精确可控。设计一款10 k V等级的电子电力变压器(Electronic Power Transformer,EPT),研究其主回路拓扑、控制方式和运行特性,在此基础上进行Matlab仿真验证和提升该方案的合理性。仿真结果表明,电力电子变压器具有能量路由器功能,该方案能保证分布式能源接入电力系统安全灵活运行。     

电力电子变压器在电网故障中的控制策略

电力电子变压器不但能完成常规电力变压器的基本功能,还具有优良的控制性能。为改善电力电子变压器在电网故障时的控制效果,首先分析了电力电子变压器拓扑结构,然后通过对传统PI控制器加入复数积分和微分环节,提出了一种适用于不对称故障的电力电子变压器控制策略,减小稳态误差并提高动态响应速度。最后将该控制策略应用于发生单相接地故障的配电网中进行仿真分析。结果表明,所设计的电力电子变压器具有良好的稳态控制效果,在电网发生故障时仍能保证稳定输出三相电压。     

低压直流配电网主动限流控制及保护方案

低压直流配电网直接面向电力用户,其短路故障对供电可靠性造成严重影响。电力电子变压器具备主动限流能力,能够改善低压直流配电网的故障运行性能。文中针对低压直流配电网短路故障,提出了一种电力电子变压器的主动限流控制方法。结合各类低压直流变换器的接口特点,分析了电流故障分量的方向性特征。基于此,构建了低压直流配电网的保护方案。该方案无须借助通信系统和附加边界元件,能适用于不同的电网结构。仿真试验验证了主动限流控制方法及保护方案的正确性和有效性。     

抑制电网大功率波动的分布式储能装置功率支持策略研究

针对浙江电网直流闭锁故障后的安全稳定运行问题,对采用分布式电力电子储能装置支持的策略进行了研究。首先,利用BPA电力系统仿真软件对浙江电网发生直流闭锁故障进行了模拟仿真,分析发生直流闭锁故障时浙江电网可能会面临的恶劣暂态过程;然后,研究分布式储能装置的安装容量、支持时机和支持时长,找到发生直流闭锁故障时,能对浙江电网起到功率和频率稳定支撑作用的最佳策略,得出了具有实用价值的结果。     

微电网中电力电子变压器与储能的协调控制策略

微电网可以有效提升电网对分布式能源的消纳能力,以电力电子变压器(PET)为能量管理核心的新型结构是微电网新的发展方向。提出一种PET与储能协调运行的微电网控制策略,储能的接口变换器采用恒压恒频控制维持微电网电压和频率的稳定,PET连接微电网的低压交流接口融合虚拟同步发电机控制,根据储能荷电状态实时调节机械参考功率。储能迅速响应微电网内功率波动,PET则通过双向功率调节来维持储能容量稳定,同时保证微电网与电网功率的"柔性"交换。由于储能和PET同时被控制为电压源型接口,其中一个出现故障时微电网仍然可以平稳运行。微电网运行在此控制策略下,可以保证间歇性分布式能源的最大效率利用,同时提高微电网运行的稳定性、可靠性和并网友好性。仿真和硬件在环半实物实验结果验证了所提控制策略的正确性和有效性。     

PET接入10kV有源配电网的谐振稳定评估及输入阻抗优化

电力电子变压器PET(power electronic transformer)接入配电网时,可能引起谐波共振等稳定性问题。鉴于此,提出了一种PET接入有源配电网的谐振稳定分析方法和输入阻抗优化原则。首先,对10kV配电网的PET拓扑及运行特性进行分析;然后,基于阻抗比判据,提出了适用于PET接入有源配电网的稳定性评估方法;进一步根据PET滤波阻抗的频率响应特性曲线,对电网侧滤波电容和滤波电抗参数进行优化,以提升PET接入有源配电网的动态稳定性;最后,建立了含3个PET接入的10kV有源配电网仿真模型,考虑PET接入节点的电气距离、滤波阻抗等因素,通过系统仿真测试,验证了提出的稳定评估和阻抗优化方法的有效性。     

级联型电力电子变压器内部开路故障特征及定位方法研究

电力电子变压器(power electronic transformer,PET)因其灵活的电能变换和潮流控制功能而受到广泛关注。但由于PET采用大量的电力电子器件,其故障率相对较高。尤其是PET内部开路故障,存在故障类型繁多、故障特征复杂、故障定位方法及保护措施不够完善等问题,严重影响PET的运行安全性和供电可靠性。文中根据级联型PET拓扑结构和控制策略的特点,对其内部开路故障类型进行归类总结,并针对各类开路故障分析PET在不同控制模式和运行状态下的主要表现特征。以此为基础,提出不同类型开路故障的定位方法,并进行全面的仿真试验。结果表明,所提出的定位方法可以实现PET内部开路故障的快速、准确定位,能够满足PET保护和容错控制的应用要求。     

阿里与藏中联网工程联网通道故障后保网方案

2020年,阿里与藏中联网工程投运,结束了西藏阿里地区孤网运行的历史。阿里电网与藏中电网通过长链式通道互联,联网通道故障中断后,阿里电网频率与电压稳定问题交互影响,电网面临失稳风险。建立联网工程的仿真模型,分析联网通道故障后阿里电网的稳定特性,研究五种保网方案的可行性,提出合理的解列控制措施和保网方案。从保障电网安全稳定运行和提高资源利用效率的角度,提出整合日喀则和阿里地区现有稳定控制系统的工程建设方案和运行策略。     

一种基于PET的交直流混合配网故障穿越控制策略

电力电子变压器(PET)是实现交直流混合配电网高效互联和稳定控制的关键设备,当交流电网发生故障时,需要实施故障穿越控制以避免主设备的非计划性脱网。针对传统基于无功功率支撑的故障穿越方法进行改进,提出一种依据电压跌落深度分段不同特性调节无功电流给定的改进策略,实现了PET在电网由故障状态向正常状态恢复时的控制柔性切换,减小了系统冲击。为验证方法的有效性,在Matlab/Simulink中搭建了基于PET的交直流混合电网模型,结果表明改进的控制策略效果满足设计预期。     

基于深度置信网络的双馈风机变换器开路故障诊断

双馈风机的定子与电网直接连接,转子通过转子侧变换器和网侧变换器与电网进行功率交换。变换器的电力电子开关容易发生开路故障,影响双馈风机的安全稳定运行。文中针对双馈风机常见的变换器开路故障,提出一种基于深度置信网络的故障诊断方法。首先分析了双馈风机在转子侧变换器和网侧变换器的单个和双个开关管故障下的输出响应。基于双馈风机的变换器开路故障数据,构造多层受限玻尔兹曼机结构,充分利用深度置信网络优异的模式识别能力,深度提取不同故障条件和运行工况下转子电流和网侧电流的信号特征,提高算法准确度。仿真结果表明,该故障诊断方法能够准确识别单开关和双开关的多类型复杂故障。     

基于广义下垂控制的电力电子变压器运行策略优化组合

针对多台电力电子变压器构成的交直流混合系统中,电力电子变压器端口运行模式复杂,组合多样的问题,提出了一种基于广义交直流下垂控制的电力电子变压器运行策略优化组合方法,在保证系统安全运行的同时保证可再生能源的充分消纳。广义交直流下垂控制可通过控制系数的调整来近似端口运行模式的切换,避免了在非线性规划模型中引入整数变量,有效降低了模型的复杂度。在此基础上,建立了考虑可再生能源不确定性的电力电子变压器运行策略鲁棒组合优化模型,并进一步采用双层优化方法对所提模型进行求解,算例仿真结果证明了该方法的有效性与可行性。     

基于PSD-BPA批处理计算方法的电力系统关键设备故障短路电流累积效应计算

目前实际生产中尚缺乏有关电力系统关键设备(变压器、断路器等)短路电流累积效应的计算方法。针对此现状,提出了一种基于PSD-BPA程序包的批处理计算方法。该方法依据实际故障发生时间、故障类型及系统运行方式,批量计算系统的故障短路电流累积效应。该计算模型已应用于江苏电网。最后,提出了在电力系统应用的图形化显示设想。根据各设备历史故障电流累积效应来排序,提供设备状况预警和设备检修优先策略,将有助于改善电网安全稳定运行状况。     

基于双频有源调控的大型机组定子接地故障电弧抑制及自适应保护

随着“碳达峰、碳中和”目标部署的实施，在新型电力系统中，因大型旋转电机需要担负更重要的功率调控和稳定支撑作用而对其提出了更高的安全平稳运行要求。对于最易发生的定子接地故障，如何有效抑制机组电弧损伤和避免刚性切机冲击显得尤为重要。首先提出基于双频有源调控的大型机组定子接地故障消弧和限流方法，可实现瞬时性故障治愈、永久性故障安全限流，保障定子铁心安全。其次提出与有源消弧协同的接地故障自适应保护方法，可实现柔性平稳切机控制，提高机组和电网的安全性。最后通过仿真和动模试验验证了所提方法的有效性，其消弧和限流效果优于现有无源消弧方法。     

计及输电线路舞动预测的电网短期风险评估

为了准备评估覆冰舞动环境下电网的短期运行风险,保障输电线路的正常运维,提出了一种计及输电线路舞动预测的电网短期风险评估方法。定量地抓住决定事故风险程度的两个因素:故障可能性指标和后果严重度指标,从整体层面把握舞动对电网短期运行风险的影响。其中可能性指标通过BP神经网络预测舞动概率值和通过频次法划分的舞动分区图综合计算得到,后果严重度指标根据输电线路故障断开后的支路过载和母线电压越限指标计算得到。以河南电网的历史舞动数据进行算例分析,结果表明所提方法能有效评估电网的短期运行风险评估,舞动预警和电网风险评估结果可以为电网调度和线路运维人员提供决策支撑,及早调整运行方式或者进行防舞作业,降低舞动对电网安全运行的影响。     

应用于交直流配电网的电力电子变压器

针对交直流配电网的需求,提出了一种可应用于交直流配电网的电力电子变压器(power electronic transformer,PET)拓扑。与传统PET相比,该拓扑的优势在于为直流电源及直流负荷提供了接口,具备直流故障穿越能力,能够显著减少网络中换流器的数量,提高供电可靠性。同时,分析了新型PET在典型交直流配电网中的运行模式,并在此基础上,对PET各级的控制及调制策略进行了设计。最后,通过仿真验证了该拓扑及控制策略的合理性,突出了PET在交直流配电网中的能量调控作用。     

直驱风电场高电压穿越控制策略研究

高电压故障给新能源机组和电网安全稳定运行带来的危害日趋严重。本文首先介绍当前各国高电压穿越(HVRT)的技术标准,分析了电网中高电压故障产生的典型原因,根据原因和故障程度的不同将高电压故障分为两类。其次以永磁直驱风电机组(PMSG)为例,分析了PMSG在高电压故障期间的暂态过渡过程,并设计了高电压穿越控制策略。分析表明,典型参数设计下,利用该策略,PMSG机组难以穿越由直流输电系统闭锁等导致的深度高电压故障。进一步,提出了新能源机组与无功补偿装置的协同控制策略,以实现新能源机组在深度高电压故障下的穿越。最后基于PSCAD/EMTDC电磁暂态仿真验证了本文分析结果和所提方法的有效性。     

基于NCAV和电路等效替换的PWM整流器容错控制系统

三相脉冲宽度调制(pulse width modulation,PWM)整流器因其具有可控的功率因数、网侧三相电流趋于正弦、直流侧电压稳定等优点,在电机控制、风力发电并网、柔性直流输电和微电网等领域得到广泛应用。为了提高三相PWM整流器可靠性,文中提出了一种PWM整流器容错控制系统,该系统结合了归一化电流平均值(normalised current average value,NCAV)故障检测法和基于电路等效替换的容错方法。该控制系统在功率开关管单管开路故障情况下能够实现故障检测和诊断,并进行快速的容错控制,从而减少单管开路故障对系统造成的影响,改善故障下三相电流波形,减小输出电压纹波,提升系统的整体性能和可靠性。通过仿真验证了该控制系统的有效性。     

新型城镇化发展对电网公司运营的影响评价模型

新型城镇化的建设与电力行业的发展息息相关,研究新型城镇化发展对电网企业运营的影响十分重要。文中分析研究了城镇化发展对电网公司运营的影响评价模型,构建了一套新型城镇化发展对电网公司运营影响的评价指标体系,提出了一种基于层次分析法(AHP)-熵权法的主客观组合权重计算方法,建立了一种基于云模型的综合评价方法。以某省8个地市的实际数据为例,对本文提出的综合评价模型进行计算验证。算例结果表明,新型城镇化发展对电网公司运营影响的综合评价结果与城镇化率的发展趋势大体一致;同时也验证了文中提出的新型城镇化发展对电网公司运营的影响评价模型是可行的,有良好的实用价值。     

新型具有限流功能多端口高压直流断路器拓扑

直流断路器(DC circuit breaker,DCCB)是提高直流电网安全稳定运行的关键设备。针对现有的DCCB投入的数量多导致成本过高、短路故障时电流过大、避雷器吸收能量过多等问题,提出了一种新型具有限流功能的多端口高压直流断路器拓扑(multi-port DC circuit breaker,MP-DCCB)。通过改进DCCB拓扑结构研究其性能,对新型拓扑的工作原理、故障分断过程进行理论分析,并给出相关参数及选取依据,最后用PSCAD软件搭建相应的仿真模型,并进行验证。与常规DCCB方案相比,故障电流减少了48.6%;避雷器上吸收能量、关断电流和关断时间分别减少了54.8%、52.4%和0.8 ms。该新型MP-DCCB具有良好的可靠性与经济性,仿真结果验证了所提新型具有限流功能的多端口高压直流断路器拓扑可适用于当前直流电网。