基于PET控制特性的交直流配电网直流侧低频振荡分析

随着新能源、储能和柔性直流技术的发展,交直流混合配电网逐渐成为未来配电网的重要发展方向,大量电力电子设备接入给配电网带来了低频振荡等动态问题。为深入研究交直流混合配电网直流侧低频振荡问题,文中根据交直流配电网系统实际工程应用,对电力电子变压器主阀塔中的H桥串联和隔离型双向有源桥结构、三相逆变器以及三相Buck变换器等关键环节进行详细建模。通过时域仿真,复现了该交直流配电网实际工程中直流侧的4 Hz低频振荡现象,验证了所建数学模型的正确性。基于所建数学模型对功率和控制器参数等关键影响因素进行了定性分析,最终得出结论如下：功率水平、Buck环节电压环控制参数影响系统稳定性;Buck环节电流环积分系数影响振荡频率。     

孤岛运行的交直流混合微电网小信号稳定性分析

与纯交流微电网相比,交直流混合微电网具有诸多优势,是目前的研究热点。当交直流混合微电网与大电网断开,孤岛运行时,由于各个分布式电源(distribution generation,DG)均是电力电子接口,系统惯性较小,而且交流侧与直流侧通过主变流器相互耦合,一侧的不稳定必然会影响到另一侧,因此,其小信号稳定性问题变得更为复杂。该文建立了包含DG、储能、负荷以及主变流器的交直流混合微电网模型,对其进行了特征值分析并找出了系统的主要振荡模式以及其阻尼比、所对应的状态变量等信息。通过根轨迹分析法,改变特定元件的参数,提高了低阻尼振荡模式的阻尼比,有效改善了系统的稳定性,并通过时域仿真对小信号分析结果进行了验证。     

计及负荷动态特性的低频振荡分析

电力负荷的动态特性对电力系统的动态行为有较大影响,在电力系统小干扰稳定计算中考虑了较准确的负荷动态模型,将所得到的与低频振荡有关的特征根与负荷采用静态模型进行比较,以分析负荷动态特性对低频振荡的影响。     

直流机电暂态与电磁暂态模型在低频振荡分析中的比较

对交直流混合运行系统进行低频振荡分析时,直流系统通常采用机电暂态仿真模型。介绍了直流系统的机电暂态和电磁暂态两种仿真模型,在电力系统全数字仿真装置（ADPSS）平台上建立了EPRI36系统和某实际电网系统的机电暂态模型和机电-电磁暂态混合仿真模型,分别用于低频振荡分析。采用基于总体最小二乘-旋转不变技术的信号参数估计（TLS-ESPRIT）算法,分析故障后的振荡功率信号。提取低频振荡主导振荡频率、阻尼比等信息进行模态分析,并对分别利用两种仿真模型进行仿真得到的低频振荡分析的结果进行比较。结果表明,直流线路分别采取两种仿真模型时,仿真结果较为吻合,低频振荡分析的结果基本相同,机电暂态模型具有较高的实用价值。     

交直流并联电力系统PSS和直流附加控制器协调优化设计

针对远距离、多区域交直流互联电网低频振荡现象,提出了一种基于改进矩阵束算法的PSS和直流附加控制器协调运行的优化设计。具体包括利用改进矩阵束算法对全网系统辨识,得出系统在没有配置PSS和直流附加控制器时的振荡频率和阻尼比,设定协调优化的目标函数,利用共轭轨迹法优化PSS和直流附加控制器参数;反复利用改进矩阵束算法对系统进行辨识,不断优化协调参数,直到系统逐渐消除低频振荡。仿真结果表明,该协调优化设计可有效抑制电力系统低频振荡,增加系统阻尼,提高系统稳定性。     

电力系统低频振荡分析与抑制综述

随着电力系统的迅速发展以及互联规模的急剧扩大,电力系统低频振荡问题已成为影响其动态稳定性以及远距离传送容量的重要因素,对趋于运行极限状态的电力系统尤其如此。鉴于此,文章综述了目前低频振荡的各类分析方法以及抑制策略,通过对比及分析阐明了各种分析方法及抑制策略的优缺点,并进一步对未来研究方向作了探讨。     

基于UPFC&DC-SDC的交直流电网低频振荡抑制研究

针对交直流混联电网的低频振荡问题,提出一种将统一潮流控制器(Unified Power Flow Controller, UPFC)及直流附加阻尼控制器(DC Supplementary Damping Controller, DC-SDC)相结合的UPFCDC-SDC综合阻尼控制系统。为使UPFCDC-SDC综合控制系统发挥最佳控制效果,由UPFC及DC-SDC的状态变量,推导了含UPFCDC-SDC综合控制系统的基于VSC-HVDC的交直流混联系统特征根增广矩阵。基于该矩阵计算了多运行方式下系统小干扰概率特征值。以该矩阵特征值实部加权后的和最小为目标函数,考虑该矩阵阻尼比、线路传输极限及安全等约束,构建了确定UPFCDC-SDC综合控制系统参数的优化方程,并通过粒子群优化算法求解。以CEPRI36v7系统为例,验证了所提方法能在不制约直流输电能力的同时抑制低频振荡。     

双馈风电场接入交流或交直流混合系统低频振荡模态对比分析

目前,风电并入交直流混合系统低频振荡模态研究未见文献报道。在PSASP中搭建了CEPRI36节点系统中含双馈风电场的纯交流系统和交直流混合系统的小信号稳定性分析的详细模型。对计及了风力机传动链、双馈发电机、变换器和直流输电动态模型及其控制策略,且直流系统运行在双极两端中性点接地、单极大地回线、单极金属回线、单极双导线并联大地回线四种不同接线方式下的小信号稳定性进行了仿真。从双馈风电场接入交流或交直流混合系统并参与有功或无功调度两种运行方式角度,采用模态分析法进行了电网区间和局部区域低频振荡模态对比分析。结果表明:双馈风电场接入交直流混合系统的低频振荡特性不仅与直流线路运行接线方式存在关联,而且受接入的风电场运行方式影响。与接入交流系统比较,接入交直流混合系统区间振荡的恶化程度变大、稳定裕度更差。     

双馈风电场接入交流或交直流混合系统低频振荡 模态对比分析

目前,风电并入交直流混合系统低频振荡模态研究未见文献报道。在PSASP中搭建了CEPRI36节点系统中含双馈风电场的纯交流系统和交直流混合系统的小信号稳定性分析的详细模型。对计及了风力机传动链、双馈发电机、变换器和直流输电动态模型及其控制策略,且直流系统运行在双极两端中性点接地、单极大地回线、单极金属回线、单极双导线并联大地回线四种不同接线方式下的小信号稳定性进行了仿真。从双馈风电场接入交流或交直流混合系统并参与有功或无功调度两种运行方式角度,采用模态分析法进行了电网区间和局部区域低频振荡模态对比分析。结果表明：双馈风电场接入交直流混合系统的低频振荡特性不仅与直流线路运行接线方式存在关联,而且受接入的风电场运行方式影响。与接入交流系统比较,接入交直流混合系统区间振荡的恶化程度变大、稳定裕度更差。     

HVDC恒功率与准稳态模型在低频振荡分析中的比较

对大规模交直流输电系统进行低频振荡(LFO)分析时,直流系统通常采用恒定功率模型或准稳态模型来表示,对这2种不同的直流模型,需要考虑采用简化的恒定功率模型会对计算结果带来何种程度的影响。文中采用基于增广系统状态方程的模态分析法,研究了直流准稳态模型与恒定功率模型之间的差别,并对这2种模型用于LFO计算的结果进行了分析和比较。理论分析和仿真结果表明,直流定功率运行时,两端换流母线处注入或吸取的有功功率基本保持恒定,而换流站消耗的无功功率变化。对于区间振荡模态,恒定功率模型得到的稳定性结论较准稳态模型偏保守。对于大规模交直流输电系统,直流系统采用恒定功率模型来简化表示可以接受。     

超低频区间振荡现象的机理分析

对我国东北、华北、华中、川渝电网的联网工程中出现的超低频区间振荡现象进行了深入的理论分析。提出区间振荡模式的特征值关于区间联系导纳的灵敏度的概念,通过对该灵敏度的数学分析,揭示了区间振荡频率受电网互联强弱的影响规律,指出区间振荡频率将随电网互联的减弱而降低。同时阐明系统容量对区间联系导纳的影响,在我国四大电网联网时由于系统容量较大,使得区间联系导纳较小,进而导致区间振荡频率较低,出现了超低频现象。对四机两区系统和四大区域联网系统进行小干扰稳定计算,比较并说明本文采用经典发电机模型近似复杂详细模型来定性研究区间振荡频率变化的方法的有效性,并且验证了理论分析的正确性。     

基于柔性直流技术的一种交直流混合配电网可行性研究

随着配电网中负荷的快速增长和分布式电源迅速发展,传统配电网需要进行一定的升级改造才能满足新增负荷和分布式电源的需求。立足于“手拉手”式接线的传统中压配电网结构,提出了利用柔性直流技术构建交直流混合配电网的改造方案,对其网架结构和控制策略进行了介绍分析。之后,以辽宁省某供电区域为例,对建设交直流混合配网、增建交流配电网和增建直流配电网三种配电网改造方案的经济性进行了对比分析。分析证明交直流混合配电网具有最低的系统运行损耗,当配电网运行年数超过5年时,建设交直流混合配电网具有最低的总投资费用。最后,分析总结了交直流混合配电网的综合优势和发展前景,证明了交直流混合配电网能够成为配电网改造的可行方案。     

交直流电力系统PSS和直流附加控制的协调

针对当今大容量、远距离、多区域互联电网低频振荡现象严重的问题,提出了一种基于Prony算法的PSS和直流附加控制器协调运行的策略。该方法根据多代理分层控制的思想,首先利用Prony辨识全网系统,求出在没有配置PSS和直流附加控制时的系统振荡频率,利用相位补偿法优化PSS控制参数,有效地抑制局部振荡模式。当全网的局部振荡模式达到满意水平后,反复利用Prony对系统进行辨识,通过每次的辨识结果对直流附加控制器进行参数整定,逐渐把剩余区域间振荡模式消除。仿真研究表明,该控制策略有效抑制了贵广交直流系统的低频振荡,并具有一定的鲁棒性。     

交直流配电网供电恢复问题的半定规划方法研究

随着电力电子元件的发展,柔性直流技术已经逐步趋于成熟。在传统交流配网中加入柔性直流换流装置,建立了交直流混联配电系统,并基于短路故障后的供电恢复问题,应用半定规划方法来实现快速的系统供电恢复方案。通过VSC模型进行等效,提出了一种基于模型参数的VSC换流站的等效方式,并进一步在交直流混联系统中进行潮流优化。通过IEEE33节点的改进辐射网及环网算例进行计算,并进行不同等效方式的计算分析,验证了该等效方法的合理性及高效性。     

考虑需求响应的交直流配网调度研究

随着需求响应与交直流配网不断发展,未来的配电网将出现电源侧分布式电源大量接入、电网侧直流配电方式兴起以及用户侧电力市场竞争性放开的发展态势。结合未来交直流配网中可能存在的可控元件和需求响应负荷,提出一种考虑需求响应的调度策略,其中可控元件包括:传统发电机、分布式电源和可控换流器等,充分挖掘交直配网的灵活性与需求响应相结合的潜力。以10节点交直流配网为算例,研究所提调度策略的经济性和消纳分布式电源(distributedgeneration,DG)的能力。     

含柔性变电站的交直流配电网分布式优化调度方法

考虑到集中优化方法存在计算成本高、通信负担重的缺陷,基于分布式管理思路提出一种含柔性变电站的交直流配电网分布式优化调度方法.首先,将含柔性变电站的交直流配电网系统解耦为中压交流子系统、中压直流子系统、低压交流子系统、低压直流子系统和柔性变电站子系统等可独立优化调度的子系统,并建立各子系统的二阶锥优化调度模型;然后,采用...     

交直流配电网的交换功率灵活性提升方法研究

分布式电源(DG)的大规模接入增加了配电网运行的不确定性,主动配电网要求网络具有较强的可观可控性,交直流混合配电网运行方式更加灵活可靠,是未来配电网的发展趋势。文中考虑主动配电网的网络重构、DG无功补偿等措施,建立基于二阶锥规划的交直流配电网与主网交换功率评估模型,求解配电网与主网的交换功率灵活性范围,该范围可为配电网和主网的运行调度提供技术参考。94节点算例验证了模型的有效性,结果表明交直流混合配电网相比传统交流配电网,与主网的交换功率灵活性范围更大,同时电压源换流器容量、DG出力水平等因素与该灵活性范围相关。