极端条件下多源配电网主动孤岛研究综述与展望

高比例分布式电源接入后的故障配电网,具备主动恢复与自治能力,有利于提升电力系统适应气候变化和灾害风险管理的水平,顺应配电网技术的发展方向。当前,配电网主动孤岛自恢复和稳定运行的研究受到广泛关注。首先,概述多源配电网主动孤岛的内涵,以及多源配电网孤岛与微电网孤岛的区别,分析归纳配电网主动孤岛在分布式电源高比例接入下稳定运行存在的关键问题。其次,从主动孤岛划分、孤岛自组网波动平抑控制以及组网完成后主动孤岛小干扰稳定控制3个方面阐述国内外研究现状,并进行总结。最后,基于电力物联网、高电力电子化下的小干扰抑制以及能源互联网背景下的主动孤岛方案,对多源配电网主动孤岛的发展前景进行展望和总结。

可再生能源高渗透下时滞孤岛微电网的负荷频率控制

针对孤岛微电网系统中大规模接入可再生能源导致的低惯性和开放通信网络中通信延迟对系统稳定运行造成的不可忽略的影响,该文研究变时滞影响下低惯性孤岛微电网系统的负荷频率控制问题。首先,提出一种引入虚拟惯性控制的时滞微电网分层频率控制模型;然后构造一个新的Lyapunov-Krasovskii泛函,它包括时滞乘积项和增广的s-dependent积分项。进而,选取复合松弛积分不等式、二次函数不等式和凸组合等方法与所构造泛函有效配合,得到保守性更低的稳定性判据。最后,通过不同场景的仿真分析验证所提方法在提高孤岛微电网时滞稳定裕度和系统动态性能方面具有更好的效果,并分析了时滞稳定裕度与控制器参数、非线性负载扰动之间的关系。

基于HOMER Pro的孤岛微电网优化设计与研究

多能互补的孤岛微电网通常用来解决偏僻地区的用电问题,以南海某海岛的微电网系统优化设计为例,采用HOMER Pro电力系统仿真软件为辅助设计平台,根据当地的太阳能、风能资源丰富的特点选择风、光、油、储多能互补方式为微电网提供电力,给出了HOMER Pro的仿真结果,仿真显示所设计的系统具有较好的经济效益、环保效益及供电稳定性。

事件触发改进一致性算法的孤岛混合微电网并联互联变流器分布式协调控制策略

在交直流混合微电网中,并联互联变流器(parallel bidirectional power converters,BPCs)可以实现大容量的功率传输,以满足新型电力系统在空间上的供需匹配。如何在占用更少资源的同时协调控制BPCs实现功率的比例共享,是交直流混合微电网中BPCs控制的研究难点。因此,该文设计了一种针对BPCs的事件触发改进一致性协调控制策略。以归一化下垂控制为基础,提出了改进的比例功率一致性算法,实现BPCs间高精度比例功率共享。在此之上,基于BPCs比例功率误差建立事件触发改进一致性算法,并预设触发函数的预判阈值,从而降低系统在稳定状态下的通信次数。最后进行仿真对比分析,结果表明该文提出的方法相比基本一致性算法通信量减少98.35%;同时,与现有控制策略相比,该文提出的方法有着更好的控制性能。

孤岛微电网的虚拟同步发电机分布式协同二次调频控制

基于孤岛微电网中虚拟同步发电机一次控制存在的频率偏差问题,提出一种基于预定时系统的分布式二次频率控制策略。该策略通过预定时系统对一致性进行改进并适配虚拟同步发电机本体算法,使各逆变器仅依靠相邻单元的通信,即可实现系统有功缺额按容量分配与频率的无差控制。同时,预定时系统通过提前设定一致性的收敛时间,进一步提高频率的恢复速度,并且无需考虑初始容量与协议参数的影响,有利于分布式电源的即插即用,提高运行效率。最后通过仿真验证了所提控制策略的可行性和有效性。

基于融合专家知识DDPG的孤岛微电网频率调节策略

随着风、光等间歇性新能源接入到孤岛微电网,传统控制方法在进行频率调节时难以有效协同源-荷-储等多种资源以应对源-荷的随机性波动所导致的频率偏差问题。为此,提出了一种融合专家知识与深度确定性策略梯度(DDPG)的孤岛微电网频率调节算法,通过专家知识的经验规则引导各调控设备与环境高效交互,提升多资源协同频率调节的性能。仿真结果表明所提调频策略能够充分挖掘微网内多种资源的调频潜力,并有效提升调频性能。

一种混合低谐无盲区的孤岛检测方法

主动式检测方法作为一种常用的孤岛检测方法,虽然可以通过增加扰动强度使孤岛检测盲区得以减小,但同时会增大对电网的谐波污染程度。针对此问题,提出了一种混合模糊低谐无盲区的孤岛检测方法,即首先对盲区进行判断,优先使用对电网无谐波污染的被动式孤岛检测方法,若此时处于被动式检测方法盲区之内,则使用一种具有模糊扰动控制的对输出电流第二、四个1/4周期进行扰动的模糊低谐孤岛检测方法。最后搭建相应的仿真模型对所提方法的有效性进行验证。

基于MPPT控制的两级式直流孤岛检测方法研究

针对主动式孤岛检测方法存在扰动同步注入、影响电网供电质量等问题,提出了一种基于最大功率点跟踪(MPPT)控制的两级式直流孤岛检测方法。该方法通过检测并网变换器直流侧电流来判断疑似孤岛,然后利用疑似孤岛信号触发电压扰动的注入使得孤岛后的公共耦合点(PCC)电压出现特定频率的波动。由于扰动信号的注入受疑似孤岛信号控制,减少了正常状态下扰动的注入时长,有效降低对系统电能质量的影响。此外建立小信号模型分析了耦合点电压对扰动分量的频域特性,选取扰动信号的最优频率。最后通过仿真与实验验证了所提方法在单机与多机工况下的有效性。

基于虚拟阻抗自适应的孤岛型微电网并联逆变器下垂控制策略

当前微电网并联逆变器下垂控制机制一般设定为独立式,控制的范围较难扩展,导致控制补偿差增加。为此,提出对基于虚拟阻抗自适应的孤岛型微电网并联逆变器下垂控制策略的设计与实践。先进行下垂控制特性提取,采用交互的方式,扩大控制的范围,设计交互控制机制。在此基础上,构建虚拟阻抗自适应微电网并联逆变器下垂控制模型,采用补偿核验的方式确保下垂控制效果。针对选定的5个测试逆变器,经过2个周期的测定得出的控制补偿差被较好地控制在1.05以下,说明此次在虚拟阻抗自适应原理的辅助下,所设计的微电网并联逆变器下垂控制方法更为高效,具有实际的应用价值。

基于电阻变化率和有功功率的混合孤岛检测方法

为解决传统检测方法阈值设置困难、对电能质量影响大的问题,提出一种基于电阻变化率和有功功率扰动相结合的混合孤岛检测方法。电阻变化率作为被动方法,该特征量在孤岛后可快速响应,有功功率扰动模块仅在被动方法怀疑孤岛时开启,自适应注入能使公共耦合点电压越限的最小有功功率。仿真结果表明,该方法可快速正确地检测出孤岛,即便在非孤岛情况下也不会发生误判。

通信延迟下的分布式孤岛微电网有限时间二次频率控制

针对孤岛微电网中存在通信延迟的频率恢复问题,研究了孤岛式微电网的分布式二次频率控制,提出了一种最优分布式控制策略。该策略的显著特征在于考虑了所设计的控制器中存在通信延迟的情况,通过在最优分布式控制中加入延迟补偿项,进一步降低了对通信网络的依赖。与传统控制方法相比,所提策略在有限时间内消除了频率偏差并实现了有功功率分配,系统的可靠性得到了进一步提高。最后在MATLAB/Simulink环境下构建了由4个分布式电源(distributed generator,DG)单元组成的孤岛微电网测试系统仿真模型,仿真结果验证了所提策略的有效性。

中深部孤岛工作面窄煤柱沿空掘巷支护技术研究

孤岛工作面沿空掘巷存在围岩变形严重、控制难度大、成本高的问题。以某矿5103回风顺槽为研究对象,运用多种设计方法,综合确定护巷煤柱最佳宽度为6 m;提出顶板围岩浅部基础层、中部承载层和深部强化层多圈层高效支护技术,以长锚杆+柔性锚杆+长锚索为主形成多圈层承载结构。通过在5103回风顺槽进行工业试验表明,巷道围岩变形得到有效控制,取得良好的安全、经济效益,可为相似条件下孤岛工作面的开采提供借鉴。

从信息孤岛到数据共享:情报与文献学理论下的图书馆联盟云服务平台构建

在信息孤岛向数据共享的时代转型中,本文以情报与文献学为理论核心,深度探究图书馆联盟云服务平台的构建逻辑与实践策略。文章紧密围绕情报与文献学的资源组织原理、情报检索系统优化及服务模式创新展开分析,阐明其对云服务平台实现跨馆资源整合、智能检索效能升级以及个性化信息服务定制的基础性支撑作用。研究详细探讨了云计算技术、大数据环境下的数据集成与处理机制,以及人工智能驱动下云服务平台智能化建设的关键路径。通过深入剖析基于情报与文献学理论的资源发现与导航功能设计、跨库协同知识挖掘应用,以及用户需求导向的动态化精准信息服务策略。

基于PMU的特高压直流输电系统孤岛运行控制方法

受特高压(Ultra-High Voltage,UHV)直流输电系统自身运行特点的影响,孤岛运行阶段的环流难以实现快速维稳,提出基于电源管理单元(Power Management Unit,PMU)的特高压直流输电系统孤岛运行控制方法。考虑输出电压的角度会受电压源换流器(Voltage Sourced Converters,VSC)的影响发生瞬时改变,提出有功-相角下垂控制方法,逆变器通过微型PMU的同步信号,确定派克变换的参考坐标系,将特高压直流输电系统孤岛运行阶段的目标维持频率作为控制基准。以调整特高压直流输电系统中所有分布式发电装置(Distributed Generation,DG)的相角参考值处于一致状态为导向,结合微型PMU测得的公共母线电压相角参数,控制有功补偿量。在测试结果中,环流达到0值后出现的偏离情况程度稳定在10.0 VA以内,并在测试后的0.8 s内达到0稳态。

配合防孤岛保护的配电网时限自适应重合闸方法

有源配电网重合闸之前分布式能源必须脱网,但实际中很多变电站内未安装线路侧电压互感器,导致检无压重合闸方案无法实施。文中提出一种与分布式电源防孤岛保护相配合的时限自适应重合闸方法,通过保护跳闸前的系统侧母线电压来推断线路接入的分布式电源防孤岛保护动作时间,自动调整配电线路重合闸的动作时间,实现重合闸与防孤岛保护的时序配合。所提方法不需要安装线路侧电压互感器,不依赖于通信网络,考虑分布式电源低电压穿越要求的同时实现配电线路的快速重合闸,为电力系统运行的稳定性与供电可靠性提供支撑。仿真及实验结果均验证了该方法的有效性。

孤岛工作面长水平深孔全长水力压裂卸压机理及多参量效果分析

为了解决深井孤岛工作面回采巷道面临的强动压问题,分析了孤岛工作面存在的工作面侧向采空区顶板悬顶、后方采空区侧顶板悬顶以及上部高位岩层结构悬顶3种类型,对深孔压裂类型进行了分析,提出了基于长水平孔的全长水力压裂布置方式,在某矿3203孤岛工作面进行了应用;通过在不同层位的目标岩层施工长水平孔压裂,实现了对于孤岛工作面强动压巷道卸压的全长处理。分别在采场和巷道进行矿压观测并选取评价指标,通过多参量、分阶段的分析,可以发现:这种卸压方式能在顶板构筑弱化条带,达到改善本工作面端头和采空区上方顶板空间结构形态、缩短工作面周期来压步距、降低工作面超前支承应力峰值的作用,从时间和空间上优化工作面超前区域应力场的分布状态,转移煤柱与巷道围岩的高应力,减小采动应力的影响,显著降低回采期间的巷道变形量,实现孤岛工作面的安全高效回采。

基于改进Adaboost算法的分布式光伏发电孤岛检测方法

由于分布式光伏发电具有随机性与不确定性,导致电力系统日常运行中极易出现孤岛效应,影响系统安全与稳定,文章提出基于改进Adaboost算法的分布式光伏发电孤岛检测方法。采集并预处理分布式光伏发电系统的PCC点电压信号,提取PCC点电压信号的小波包能量熵作为信号特征,构建改进的improved-Adaboost分类器,输入信号特征,输出分布式光伏发电孤岛状态的检测结果。实验结果表明:该设计方法不仅可以实现分布式光伏发电孤岛的100%正确检测,且能够满足相关标准对孤岛检测时间的要求。

基于双人零和博弈的孤岛微电网有界L2增益负荷频率控制

针对含不确定建模误差和新能源接入的孤岛微电网,提出了一种结合有界L2增益基线控制和扰动补偿的综合负荷频率控制(LFC)方法。首先,推导了微电网的全驱模型,将建模误差和新能源的影响总结成一个综合扰动。为提高系统的鲁棒性,该综合扰动被定义成控制信号的对手玩家。进一步,关于扰动抑制的有界L2增益问题被等价成求解综合扰动和控制信号的零和博弈Nash均衡,由此推导出有界L2增益基线控制器。为改善频率的二次控制,设计了基于五阶广义积分观测器的扰动补偿控制,并在此基础上引入了一种针对发电速率约束(GRC)的新型抗发电速率约束(anti-GRC)措施。最后,搭建了16 MW的新能源-柴油混合微电网仿真模型,并在多种工况下对所提出的综合LFC方法进行测试,验证了其有效性。

事件触发改进一致性算法的孤岛运行多逆变器微电网系统分布式二次调频方法

一致性算法常用于孤岛运行多逆变器并联微电网系统分布式二次调频控制,对逆变器之间通信的实时性要求很高。对此,该文提出基于频率补偿信号的改进一致性算法,基于频率误差越限建立事件触发机制,维持逆变器之间已有的下垂关系不变,实现孤岛运行多逆变器微电网系统二次调频。同时,基于该事件触发机制和李雅普诺夫函数,获得最短触发时间下界,完全避免了在短时间内无限次事件触发现象的发生。最后,采用MATLAB/Simulink针对包含4台逆变器并联运行的孤岛微电网系统算例进行仿真,结果表明,提出的方法相比文献采用的基本一致性算法通信量减少99%以上,最短触发时间间隔延长至数十ms量级;同时,由于该文方法不使用功率微分信号,微电网系统的动态性能更好。

上覆不规则煤柱孤岛工作面冲击地压弱结构法防治技术

为解决上覆不规则煤柱孤岛工作面冲击地压防治问题,分析了国内该条件下导致冲击地压的研究现状;以唐山矿Y484工作面为研究对象,分析得出以上覆不规则煤柱、大埋深、本层煤柱和煤岩层结构为主的上覆不规则孤岛工作面冲击地压的主控因素;提出了通过制造弱结构调控冲击地压主控因素的防冲方法,描述了弱结构的特征及其通过调整应力分布防治冲击地压的原理;采用FLAC3D建立数值模型,分析了上覆不规则煤柱孤岛工作面的变形破坏过程及应力分布规律,使用弹塑性本构模型模拟弱结构,验证了弱结构对冲击地压的防控作用。通过现场工程实践,建立并实施了以弱结构为主的冲击地压防治技术,并通过应力法和钻屑法验证了弱结构对该条件下的冲击地压具有良好的防控效果。