负序条件下基于正序有功功率的电能计量方案

将电气化铁路牵引负荷引起的负序功率作为研究对象,以改善电能计量方式为研究目的,首先分析了牵引负荷负序功率流向,阐述了负序条件下有功电能计量方式存在的问题,对此提出正序有功电能计量方案。其次,通过正负序潮流分析对比不同计量方式的合理性。再次,根据三相不平衡系统正序功率算法,推导得出不同计量方式的计量误差理论表达式。通过计算机仿真和实测数据研究对所提方案和算法进行了验证,结果表明:正序有功功率计量方案能够缓解负序条件下电能计量不准确的问题,以及误差定量计算式的正确性和有效性。     

考虑不平衡责任的奖罚性电能计量新方法

将电网中不对称负荷产生的基波负序电能作为研究对象,以合理计量电能为研究目的 ,分析了不对称负荷产生的负序电能对电能计量的影响,针对现有有功电能计量方法存在的问题,提出了一种考虑不平衡责任的奖罚性电能计量新方法.采用功率分解的方法将PCC点处的负序有功功率分解为系统侧和用户侧产生的负序有功功率.基于IEEE Std.1459-2010功率理论提出了一种定量评估不平衡责任的新指标—负序视在功率,给出了不平衡责任的具体计算方法,并根据不平衡责任值设置了奖罚系数的参考值.设计具体的仿真算例,验证了在负序污染严重的电网中,采用所提奖罚性电能计量新方法更加公平、合理.     

基于牵引负荷负序功率潮流计算及电能计量方式研究

不对称的牵引负荷会引起负序功率潮流,直接影响电能计量结果的可靠和准确性,本文提出了牵引负荷负序功率潮流计算及电能计量的调整方法。分析了牵引负荷负序功率分布情况,将分析结果结合牵引负荷的相关性,采用Copula理论构建牵引负荷负序功率潮流分析模型,计算牵引负荷正序功率的潮流结果以及分布和流向;依据计算结果分析牵引负荷负序功率潮流对电能计量的影响,并提出基于功率因数理论电能计量调整方案。测试结果表明：文中方法具备良好的负序功率潮流计算效果,与实际结果之间的最大差值均低于0.000 6,功率因数的取值为0.7时,能够合理、可靠地完成电能计量,保证计量结果的准确性。     

基于序分量法的D-STATCOM直接功率控制策略研究

将基于序分量法的P-DPC引入到配电网静止同步补偿器(D-STATCOM)的控制研究中,来解决传统预测直接功率控制策略只可控制补偿负荷无功功率的问题。将电网电压不对称因素考虑在内,利用瞬时对称分量法对各个采集电气量进行序分解,构建正、负序等效电路。无功和三相不平衡负荷补偿时,根据序网络等效电路分别推得正、负序功率预测模型。基于正序功率预测模型的P-DPC算法控制D-STATCOM补偿负荷无功,而基于负序功率预测模型的D-DPC算法控制补偿负荷所需负序电流。两种算法相互牵制,严格控制了D-STATCOM的输出电流,消除了装置在电网电压不对称时可能产生的过流威胁,实现了负荷无功和平衡化补偿。仿真结果表明,不论电网电压对称与否,该控制策略都能良好地补偿负荷的无功和负序电流,确保电源侧三相电流平衡且单位功率因数运行。     

基于负荷功率的三相不平衡度的计算方法

三相不平衡度的估算是贯彻国家标准、提高电能质量的基础,故提出一种三相三线配电系统中由不对称负荷引起的三相不平衡度的实用计算方法.在引入了三相不对称负荷的序容量的概念之后,负荷电流不平衡度等于负荷负序容量与正序容量之比,由该不对称负荷在某公共连接点引起的三相电压不平衡度等于负荷负序容量与系统短路容量之比;建立了三相不对称...     

计及电网电压不平衡的储能型铁路功率调节器负序优化补偿策略

针对偏远地区电网电压不平衡条件下牵引供电系统负序补偿及再生制动能量回收利用问题,基于储能型铁路功率调节器,提出一种在补偿装置容量有限时,计及电网电压不平衡条件的再生制动能量利用及负序综合补偿优化策略。分析了电网电压不平衡时储能型铁路功率调节器负序完全补偿机理,引入储能系统补偿系数,有功、无功电流补偿系数,以负序补偿度和牵引变电所补偿容量及供电臂负荷平衡度作为优化目标,提出储能型铁路功率调节器优化补偿模型。采用序列二次规划法对优化模型进行求解,最后通过仿真验证,表明该策略可以在电网电压不平衡时,使电网侧负序不平衡度降低的同时提高再生制动能量利用率,减少牵引负荷对牵引变电所的能量需求。     

无功和三相负荷不平衡的序分量法补偿控制

将静止同步补偿器(Static Synchronous Compensator,STATCOM)并入电网来补偿无功功率和配电网三相负荷不平衡。通过对称分量法和叠加原理,对配电网三相负荷不平衡情况下正序、负序等效电路进行分析,提出一种新的正、负序补偿电流叠加补偿控制方法。正序控制环采用δ-θ控制,实现配电网无功功率补偿和保持STATCOM直流侧电压稳定;负序控制环采用φ-θ控制,实现STATCOM补偿三相负荷不平衡产生的负序电流,使电网侧三相负荷保持平衡。仿真和实验结果表明,该方法可以有效地补偿电网无功功率和三相负荷不平衡。     

基于龙贝格观测器的微电网功率均分控制策略

针对离网并联逆变器的功率分配问题,以及负载不平衡条件下三相电压不平衡度过大,设计了微电网应对负载不平衡的控制策略。设计了三相电网电压的龙贝格观测器,并证明其稳定性。该观测器同样可用于三相电流的观测。采用分序虚拟阻抗,独立配置正序虚拟阻抗和负序虚拟阻抗,使逆变器输出功率均分,并减小负序网络下线路阻抗引起的不平衡电压。改进有功下垂方程,使母线电压保持在传统有功下垂方程给定电压值附近。在Matlab/Simulink仿真平台和搭建的逆变器并联系统中,验证该控制策略的有效性,仿真结果和实验分析表明:设计的观测器能够准确地获取电压和电流的正、负序分量;此处控制策略在功率均分的前提下,大幅降低了三相电压不平衡度,提高了电能质量。     

电网不对称故障下双馈风力发电机组穿越控制的研究

在研究电网电压不对称对双馈感应发电机（DFIG）影响以及DFIG正、负序数学模型的基础上,分析了电网电压不对称条件下DFIG定子输出有功、无功功率和发电机电磁转矩的组成。针对电网电压不对称时负序电流对定子侧有功功率、无功功率、电磁转矩和直流侧电压的影响,提出电流正序分量跟踪控制策略,并在转子侧和网侧变换器的控制中对电网电压的正、负序分量分别处理。转子侧变流器采用正序电流跟踪的滞环控制,实现了电流的无差跟踪。网侧逆变器控制内环采用电流前馈控制,并控制负序电流为零,外环采用电压环稳定直流电压。仿真结果表明,在电网不对称故障时,这种控制策略可以消除负序电流对定子侧有功功率、无功功率、电磁转矩和直流侧电压的影响,实现不对称故障穿越。     

不平衡电网下风电并网逆变器直接正负序功率控制

为了提高风电并网逆变器在不平衡电网中的运行能力,提出了一种直接功率控制方案,该方案将系统有功和无功功率指令分解成正序和负序部分,分别独立控制。在两相静止坐标系下推导出并网逆变器采用瞬时有功和无功功率正负序分量作为状态变量,并揭示瞬时功率正序分量数学模型、负序成分状态方程存在交叉耦合项,导致系统功率精确解耦控制需要按照正序部分和负序部分进行单独闭环控制;依据电网电压正负序分量幅值将有功和无功功率指令分别按3种不同控制目标进行分解修正和功率闭环控制,产生参考电压矢量。采用无扇区空间电压矢量调制算法生成逆变器驱动控制信号。方案在整个实现过程中没有锁相环及坐标旋转变换等环节,增强并网逆变器电网跟随能力并减少控制算法所需硬件计算资源。     

电网不对称故障下双馈风力发电机组穿越控制的研究

在研究电网电压不对称对双馈感应发电机( DFIG)影响以及DFIG正、负序数学模型的基础上,分析了电网电压不对称条件下DFIG定子输出有功、无功功率和发电机电磁转矩的组成.针对电网电压不对称时负序电流对定子侧有功功率、无功功率、电磁转矩和直流侧电压的影响,提出电流正序分量跟踪控制策略,并在转子侧和网侧变换器的控制中对电网电压的正、负序分量分别处理.转子侧变流器采用正序电流跟踪的滞环控制,实现了电流的无差跟踪.网侧逆变器控制内环采用电流前馈控制,并控制负序电流为零,外环采用电压环稳定直流电压,仿真结果表明,在电网不对称故障时,这种控制策略可以消除负序电流对定子侧有功功率、无功功率、电磁转矩和直流侧电压的影响,实现不对称故障穿越.     

不对称故障下光伏逆变器的最优电压支撑策略

电网不对称接地故障下,充分利用逆变器容量,最大化支撑电网电压有助于提升光伏逆变器的低电压穿越能力,减少其大面积切机风险,保障电网的可靠运行。针对该问题,提出电网不对称接地故障下光伏逆变器的最优电压支撑策略。介绍了逆变器对并网点电压的支撑原理;以正序电压支撑最大化为首要控制目标,正序电流为约束条件,构建拉格朗日函数,推导正序有功电流与无功电流的最佳分配关系;以负序电压最优抑制为次要控制目标,逆变器最大允许电流为约束条件,构建拉格朗日函数,推导负序有功电流与无功电流的最佳分配关系;在此基础上,综合考虑有功功率波动与并网点相电压幅值约束,整定了正负序有功电流与无功电流的参考值。仿真与实验结果验证了所提控制方法的正确性与有效性。     

电气化铁路飞轮储能技术研究

电气化铁路是一类负荷波动剧烈的大宗工业电力用户,牵引负荷功率峰值不仅在技术上引起以负序为主的电能质量问题,还在经济上直接关乎用户效益。根据牵引负荷峰谷特性,对飞轮储能装置变流器的控制策略及能量管理策略进行分析,提出基于牵引负荷功率来控制飞轮充放电的能量管理策略;结合电气化铁路运行图以日为固定周期的特点,以历史运行数据为基础,进一步提出利用牵引负荷统计值来选取充放电控制阈值,并对该方法下确定的阈值进行案例分析。最后进行仿真和实物验证,结果表明,由于飞轮储能装置的加入,可以减少牵引变压器的基本容量减少电费,同时也可降低负序电流与电压不平衡度,从而改善电网侧电能质量。     

基于SMES风电不对称故障穿越控制策略研究

并网电网不对称故障会在网侧电压电流中产生2倍工频的正序和负序分量,2倍工频分量会导致并网电流畸变,甚至损坏并网变流器,影响直流母线电压稳定运行。针对风电不对称故障引起的电压波动,提出一种基于超导磁储能(SMES)的不对称故障穿越改进控制策略,分析不对称故障时并网变流器的功率模型特点,在传统不对称故障电流闭环控制中引入零序电流控制环,消除并网负序电流和有功功率波动;考虑电网故障会在直流侧堆积有功功率,造成直流母线电压波动,改进传统斩波器电压电流环,引入功率校正环节,及时消纳故障期间直流侧有功功率堆积,降低直流母线电压波动,最后构建仿真和实验平台验证所提方法的有效性。     

含不平衡负荷的微电网中并网逆变器的滑模控制策略

为改善含不平衡负载的微电网的运行性能,通过在静止坐标系中建立带不平衡负载的并网逆变器数学模型,以电压输出平衡和正序有功/无功功率输出平稳为控制目标,针对微电网中的并网逆变器提出了一种滑模补偿策略。基于积分切换函数的滑模功率控制器直接控制并网逆变器输出的有功、无功功率;基于指数趋近率的电流滑模控制器直接补偿由微网内不平衡负荷导致的负序电流分量。并网逆变器除向电网传送功率外还参与微网电能质量控制。仿真结果验证了所提控制方法的稳定性和有效性。     

电气化铁路牵引负荷的支持向量机负序源建模

为研究电气化铁路牵引负荷产生的负序电流对公用电网的影响,必须建立其负序电流源仿真模型.以牵引变电站高压侧母线正序电压和牵引负荷正序电流为激励,牵引负荷注入公用电网的负序电流为响应,运用支持向量机原理建立牵引负荷的负序源模型.牵引负荷运行工况随机可变环境下的仿真数据样本的总体测辨建模结果表明,模型具有良好的描述能力和泛化能力.比较WSCC-9节点系统的负序潮流计算和Matalab仿真平台的运行工况模拟结果,验证了模型的正确性和实用性.     

直驱永磁风力发电系统低电压穿越改进控制策略研究

采用改进的瞬时对称分量法对电网电压瞬时值进行对称分量分解,提出了电网电压不对称跌落时D-PMSG的低电压穿越控制策略。按照电网电压正序分量和额定电压的比值减小发电机功率,并在解耦控制中分别控制正序和负序分量,正序通道完成能量的传输,负序通道产生和电网负序电压相等的负序电压,从而保证网侧逆变器电流中无负序分量,避免了逆变器非全相过负荷,充分利用其容量。仿真结果研究表明,提出的改进控制策略实现了不对称故障下的低电压穿越,并且保持了逆变器三相电流对称。     

直驱风电机组低电压穿越改进控制方法仿真研究

采用改进的瞬时对称分量法对电网电压瞬时值进行对称分量分解,提出了电网电压不对称跌落时D-PMSG的低电压穿越控制策略,按照电网电压正序分量和额定电压的比值减小发电机功率,并在解耦控制中分别控制正序和负序分量,正序通道完成能量的传输,负序通道产生和电网负序电压相等的负序电压,从而保证网侧逆变器电流中无负序分量,避免了逆变器非全相过负荷,充分利用其容量。仿真结果研究表明,提出的改进控制策略实现了不对称故障下的低电压穿越,并且保持了逆变器三相电流对称。     

直驱永磁风力发电系统低电压穿越改进控制策略研究

采用改进的瞬时对称分量法对电网电压瞬时值进行对称分量分解,提出了电网电压不对称跌落时D-PMSG的低电压穿越控制策略.按照电网电压正序分量和额定电压的比值减小发电机功率,并在解耦控制中分别控制正序和负序分量,正序通道完成能量的传输,负序通道产生和电网负序电压相等的负序电压,从而保证网侧逆变器电流中无负序分量,避免了逆变器非全相过负荷,充分利用其容量.仿真结果研究表明,提出的改进控制策略实现了不对称故障下的低电压穿越,并且保持了逆变器三相电流对称.     

谐波对电能计量的影响分析

为了确定电力谐波对电能计量的影响程度及寻找消除影响的方法,分析了谐波对电能计量影响的机理,结合电网实际及电网中主要高压非线性负荷特征谐波电流,对谐波有功功率进行了估算;并对电能表进行了谐波功率响应试验加以验证.在公共连接点谐波电压符合电能质量国标的条件下,谐波对线性用户电能计量的影响在电能表的允许误差范围内;三相整流类负荷产生的谐波功率在电能表允许误差范围内;电弧炉负荷在熔化期注入电网的谐波有功功率有可能超过基波电能的1%.电弧炉产生的谐波对电能计量的影响比较大,建议采用基波电能表.