基于分层模型预测控制的风电场电压协调控制策略

针对弱连接并网风电场无功电压调节中电压支撑能力较弱且易受风功率波动影响的问题,提出一种基于多时间级垂直分层思想与模型预测控制(MPC)理论相结合的风电场无功电压分层协调控制策略。首先,在自适应调节层,依据风电场调节能力与并网点电压波动轨迹预测,提出一种并网点电压自适应调节策略。其次,在无功分配层,求解无功需求容量,并给出一种可考虑各机组无功调节裕度的改进比例分配策略。最后,在跟踪控制层,依据状态预测与参考、反馈信息实时修正控制误差。通过分层MPC,各层内不同时间级的预测信息可被高效利用,各层间不同时间尺度的控制亦可得到有效协调。基于PSCAD的仿真分析结果验证了所提方法的有效性。     

双馈风电场自动电压协调控制策略

依据当前风速与电网状态进行实时在线的电压无功控制(VQC)是大型风电场参与系统优化运行、改善局部电网电压水平的关键技术.以风电场自动电压控制(AVC)的3层结构模型为基础,讨论了升压站集中补偿设备和双馈风力发电机的协调控制策略.针对双馈风电场AVC优化,借鉴变电站综合无功控制方法,采用近似线性化方法推导出一种风电场AVC的分区图简化策略,为风力发电机群与集中补偿设备的协调优化提供了一种新型实用化方法.进一步考虑风能随机性与波动性的影响,对分区图策略进行了改进.该改进可显著提高电压合格率,减少设备调节次数.对中国北方某风电场仿真计算验证了所提出的模型与方法的有效性.     

交流特高压近区电网自动电压控制研究与实践

特高压接入给其近区电网的无功电压运行和控制带来挑战。结合工程实践,文中研究了面向特高压近区电网的自动电压控制方法。分析了特高压近区电网的无功电压运行控制特点,针对特高压有功潮流变化对近区电网母线电压影响大,电网电压波动大,多电厂、多变电站紧密耦合等运行特性,提出并实现了考虑特高压线路运行方式变化的敏捷电压优化控制技术,同时兼顾特高压近区电网内紧密耦合的多电厂之间、多变电站之间、电厂与变电站之间的协同,在保证电压安全的基础上,减少不合理的无功功率流动,避免不必要的电容电抗器等离散设备投切。所提出的方法已经在实际现场投入闭环运行,运行效果证明了其有效性和可行性。     

基于模型预测的分布式电压协调控制

电力系统电压控制是维持系统电压水平的重要环节.文中基于模型预测控制理论和方法,利用分解协调法及辅助问题原理构造了分布式电压协调控制模型,实现了电压预测控制模型及结构的分解,使全局集中的优化问题转化为若干个只需本区域系统模型及数据的可分布式协调求解的子优化问题,有效降低了优化问题的求解规模,提高了计算和控制的灵活性及安全性.仿真结果表明,该方法能有效地控制系统电压,防止电压失稳,获得与集中电压预测控制相似的控制效果.     

自动电压控制(AVC)系统控制策略的比较和研究

比较研究了国内省调AVC系统的控制策略、省地调间的协调控制策略及电压稳定和AVC的协调控制策略,分析了现有系统的特点和不足,提出了构建AVC系统时需技术的解决的一些关键方案,可供浙江电网AVC系统的建设借鉴。     

基于模型预测控制的双馈风电场无功电压快速优化控制

针对风电场单时间断面预测信息存在的无功控制滞后且电压指令跟随性差的问题,提出一种基于模型预测控制的双馈风电场无功电压控制策略,该策略以风电场并网点电压和机端电压偏差最小为目标。首先,基于时间尺度计算无功设备出力及负荷需求预测信息,建立无功电压预测控制模型。其次,在控制周期内划分更细化的预测控制点,修正预测模型,提前协调并分发双系统控制指令,有效降低反应时间。该策略在风速快速波动时可优化电压控制性能,提高跟随精度,使无功设备快速补偿无功以稳定并网点电压,并合理调控静止无功发生器的动态无功容量,实现无功储备最大化。在MATLAB/Simulink中建立双馈风电场模型进行仿真,结果表明,所提策略能够实现快速协调无功设备出力,有效降低反应时间,增强了风电场无功快速调节能力。     

基于自适应控制时域参数的电压协调控制

模型预测控制方法中的控制时域参数通常离线确定,且在优化过程中保持恒定,影响了其在电压协调控制问题中的优化控制效果。针对上述问题,提出了一种基于自适应控制时域参数的电压协调控制策略。基于轨迹灵敏度量化分析了节点电压对于备选控制的响应特性。在控制调节速率的约束下,通过电压响应特性评估当前优化步数下电压的累计最大恢复值,建立极限调压能力指标。在每个采样周期初始时刻,根据预测电压轨迹和极限调压能力指标确定控制时域参数,在滚动优化过程中自适应调整,可减少计算量和耗时,加快故障后电压恢复速度和优化过程的收敛。新英格兰39节点系统的仿真结果验证了所提出方法的有效性。     

基于双电压控制子系统的风电场自动电压快速控制系统

由于风电场无功设备种类多、通信周期长等因素,导致风电场进行无功调节时,出现自动电压控制系统反应速度低的问题。本文提出了一种自动电压快速控制系统设计方法,它把无功补偿装置和风机群分别组建成快、慢两个电压调节子系统,两个子系统相互协作,较好地解决了通信延迟和系统反应速度的矛盾。仿真实验验证了这种控制系统的可行性和有效性。     

基于修正轨迹灵敏度的模型预测长期电压稳定控制

针对现有基于轨迹灵敏度的模型预测紧急电压控制方法中存在的不足,引入指数型参考轨迹。考虑了当控制增量施加于系统后,初始状态改变对故障后各采样时刻轨迹灵敏度的影响。根据动态电压全过程仿真估算控制增量,对故障后各采样时刻的轨迹灵敏度进行修正,使修正后的轨迹灵敏度与实际的轨迹灵敏度趋于一致。为了满足紧急情况下快速控制的要求,制定了考虑控制代价的控制元件动态选取策略。新英格兰10机39节点系统的仿真结果验证了所采用的轨迹灵敏度修正方法和控制元件选取策略的可行性和有效性。     

基于协调控制的自动电压控制系统分析

介绍河北省南部电网自动电压控制系统及其三级电压控制体系,分析网省地协调控制模式的原理和工作方式,通过实际数据说明系统的运行效果。     

双馈式风电场多阶段无功电压控制策略

为了应对大规模风电接入电网引起的电压稳定问题,提出了一种新型的多阶段无功电压协调控制策略。该策略首先基于风功率预测数据对电容器组的投切进行提前优化;稳态运行时,通过分析双馈风力机的PQ关系曲线,优先调整风电机组无功出力以实现对风电场的无功调控;电网故障时充分发挥静止无功补偿器的调节能力,并在故障切除后限制其出力以避免电压过冲,从而整体上实现无功电压的协调控制。最后以某一风电场系统的仿真结果验证了上述策略的有效性和可行性。     

风电场无功电压控制系统运行现状分析及提升措施

风电场无功电压控制策略、各分系统间通信、单体设备性能等各个环节都将影响场站无功电压控制性能。依据某千万千瓦级风电基地近三年来的实际运行数据及现场检测数据,首先分析了风电场无功电压控制系统现状,系统介绍了目前无功电压控制系统架构及常用控制策略;其次从场站无功电压控制流程入手,阐明了影响场站无功电压控制性能的关键因素;最后形成了提升风电场无功电压控制性能及运行水平的措施,并进行了实例验证。     

双馈风电场自动电压控制系统设计及应用

给出了一种考虑将双馈风电机组作为无功源的风电场自动电压控制(AVC)系统设计方法,并通过大量现场试验验证了AVC系统的控制效果。针对风电场AVC系统设备可信容量低、电压控制能力弱、控制对象波动性强的难点,重点讨论了双馈风电机组无功功率发生能力计算、多设备控制周期匹配、控制死区设定等实施过程中需关注的问题,并研究了基于潮流灵敏度控制策略的简化实施方法。现场试验证明了相关参数设定与简化方法的合理性,AVC系统可以大幅提高风电场电压—无功功率的合格率。     

集群双馈风电场的分次调压控制

基于集群风电场间无功电压耦合较强、通信条件较差的特点,提出以双馈风电机组为主、电容器/静止无功补偿器(SVC)为辅,不过分依赖风电机组与风电场自动电压控制系统间通信的集群双馈风电场分次调压控制策略.事先根据电网运行状况计算得到不需实时更新的双馈风电机组的PQ曲线,同步补偿无功功率以应对有功出力的变化,并仅在电网运行状况发生大幅变化时更新PQ曲线;在调节效果不够理想或PQ曲线未更新时,再利用电容器/SVC进行二次调压.通过对中国北方某地区集群风电场的仿真分析,验证了所述控制策略可有效减少风电机组连锁脱网的发生机会,并且其控制效果不受风电机组与风电场自动电压控制系统间通信中断的影响.     

基于灵敏系数和模型预测控制的电压优化策略

针对智能算法的计算量大、没有考虑发电机旋转备用等问题,提出基于灵敏度系数和模型预测控制(MPC)的电压优化控制策略,可以对大负荷节点和枢纽节点进行电压优化,提高系统电压稳定性.建立了系统无功电压的预测模型,研究了旋转备用容量对系统静态电压和暂态电压稳定性的影响.提出的策略可以有效提高系统故障后暂态电压的稳定性,故障切除...     

基于模型预测控制的主动配电网电压控制

为解决主动配电网中分布式可再生能源和储能系统造成的电压波动影响,基于模型预测控制理论提出了主动配电网电压调节控制策略,充分利用主动配电网中分布式电源、储能系统和有载调压变压器,实现采用最小控制成本的控制方案进行电压控制。该控制方案基于模型预测控制,采用多步滚动优化,使得电压控制过程更为灵活平滑,控制模型求解采用二次规划。通过IEEE 33节点辐射状配电网系统算例分析,证明了所提电压控制策略的可行性和有效性。     

基于ESO的电压平衡器模型预测控制方法

为改善双极性直流微电网的电能质量,提出了一种基于扩展状态观测器的模型预测控制方法,用于电压平衡器中点电压平衡控制及输出电流的改善。首先建立平衡器的数学模型,并根据其传递函数中的负载扰动项,设计基于扩展状态观测器的模型预测控制,最终实现输出电流的跟踪控制。在负载切换情况下,与传统基于闭环结构的模型预测控制相比,该方法提高了系统的响应速度,抑制了电压平衡控制的超调量;与基于输出采样的模型预测控制相比,该方法不需要增加传感器,在有效抑制输出电流波动的同时,降低了系统成本。最后,通过搭建仿真与实验平台,进行仿真分析与实验验证,结果表明:所提方法显著提高了电压平衡器对双极性直流母线的调节性能。