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。

考虑移动式储能调度的配电网灾后多源协同孤岛运行策略

针对极端事件导致的配电网大面积停电现象,在路-电耦合背景下,提出一种考虑移动式储能调度的配电网灾后多源协同孤岛运行策略。首先,基于路-电耦合背景下的灾后运行框架,以加权切负荷量最小为目标,同时考虑交通流量的变化对移动式储能调度过程的影响,建立多源协同孤岛运行模型;然后,根据所建模型的特点以及决策需求,基于两阶段优化框架制定孤岛运行决策流程,确保失电孤岛区域与含本地电源区域负荷恢复的协调进行;最后,采用IEEE 33节点配电网与29节点交通路网相耦合的算例进行分析,验证所提策略的有效性。结果表明,所提孤岛运行策略可以充分发挥各电源在配电网灾后恢复时的协同能力,实现了有限电能的最优分配和转移,有效提升了配电网灾后恢复效果。

微电网孤岛运行工况下DT模型自适应迁移方法

微电网在孤岛运行工况变化情况下,会造成数字孪生(DT)模型迁移时无法准确匹配源域模型,从而导致迁移效率偏低等问题。为此,研究提出微电网孤岛运行工况变化场景下的数字孪生模型自适应迁移方法。通过分析微电网在孤岛运行工况下的运行特点,建立数字孪生模型,利用微电网孤岛运行工况的时变性,匹配计算源域模型,并通过缩小不同微电网孤岛运行工况下的源域数据分布差异,实现数字孪生模型的自适应迁移。实验结果表明,电流负载、实际电流等部分特征数据迁移效果较好,且具有较高迁移效率,验证了所提迁移方法可以适应不同微电网孤岛运行工况,具有较好的实用性。

考虑移动式储能辅助的有源配电网多目标孤岛运行策略

随着可再生能源在配电网中的接入比例不断提高,电压越限等影响灾后配电网孤岛稳定经济运行的问题愈发突出。为了有效解决孤岛中的电压越限问题并兼顾运行经济性,提出一种考虑移动式储能辅助的有源配电网多目标孤岛运行策略。首先,从理论层面证明,可通过有功无功两个方面的优化实现有源配电网孤岛的电压控制与经济运行。然后,将移动式储能作为辅助资源,以节点电压偏差和孤岛运行期间总成本最小为目标,建立有源配电网多目标孤岛运行模型,并利用ε–约束法获得Pareto最优解集。最后,以IEEE 33节点配电系统为例,验证所提策略的有效性。结果表明,所提策略能够协同优化孤岛划分后不同电源的有功、无功出力,使灾后配电网孤岛在消除电压越限风险时兼顾运行经济性。

计及需求响应参与的配电网故障后孤岛运行策略研究

提出了一种计及需求响应参与的配电网故障后孤岛运行与故障恢复策略。首先,构建了配电网故障中的需求响应收益模型;其次,考虑需求响应的支撑作用,确立了配电网孤岛划分及运行优化目标,构建了配电网孤岛划分及运行模型;再次,提出了考虑不确定性的配电网孤岛运行模型求解方法。最后,采用改进的IEEE 33节点配电网对所提方法的可行性与有效性进行验证。

主从结构微电网并网/孤岛运行模式平滑切换控制策略

对于主从控制结构的微电网系统,如何抑制切换过程中电压、频率的振荡,实现并网/孤岛运行模式间的平滑切换是一项亟待解决的技术难点。针对微电网并网/孤岛运行模式电压与频率的动态特性,提出一种基于并行运行与数值缓启动器的平滑切换控制策略。并行运行通过同步运行PQ控制与V/F控制策略,抑制了模式切换过程中的电流波动。数值缓启动器则平滑了电流内环的输入给定值,减小了切换过程中瞬时冲击电流对电流内环的影响,抑制了微电网模式切换过程中母线电压与频率的振荡。最后,基于Matlab/Simulink建立光储微电网系统,在并网/孤岛模式切换与负荷加载等工况下进行仿真实验,验证了所提平滑切换控制策略的有效性。

基于无功扰动的分布式电源孤岛运行检测方法研究

分布式电源在出现故障导致断路器分闸后,会从并网运行模式切换到孤岛运行模式,此时会失去大电网的频率支撑与电压支撑,对就地用电设备构成威胁。尽管存在多种分布式电源孤岛运行检测方法,但随着并网逆变器的数量逐渐增加,公共耦合点的电气参数变化显著,导致孤岛运行检测的准确率降低。为此,提出了一种向并网逆变器的功率外环主动注入具有规律波动的无功功率的方法。一旦分布式电源脱离电网进入孤岛运行状态,公共耦合点处的频率、幅值等参数会随着注入无功功率的变化而变化,从而可以快速识别出分布式电源的运行状态。仿真模型验证表明:该方法识别精度高、速度快。

微网系统并网/孤岛运行模式无缝切换控制策略

对于采用主从控制策略的微网系统,如何实现并网/孤岛工作模式之间的无缝切换是一项亟待克服的技术难点。首先介绍微网系统的基本结构和工作模式,结合微网系统并网/孤岛工作模式切换时的工作特征,提出一种改进的电压环调节器结构。即根据能量守恒原则,在工作模式切换前预先估算并设置调节器的输出需求,可较好地解决切换过程中微网母线电压的震荡和电流冲击等问题。其次,提出一种适合微网的软件锁相方法,保证各种切换条件下微网母线电压相位的连续性和平顺性,为不同工作模式间的无缝切换奠定基础,并对储能变流器的控制参数进行了优化设计。最后,建立微网系统的仿真模型和完善的实验验证平台,仿真和实验结果共同验证了所提控制策略和锁相方法的有效性和优越性。

高压直流输电系统孤岛运行调频策略

高压直流输电系统采用送端孤岛运行方式能够显著改善远距离送电系统稳定性和提升送电能力,其中孤岛系统的频率稳定性是决定能否孤岛运行的关键因素之一。结合前期天广、云广直流孤岛调试结果,阐明孤岛方式下优先利用直流系统频率限制器(frequency limitation control,FLC)平衡功率波动、放大机组一次调频死区作为后备措施、优先调整机组功率、利用FLC自动跟随的调频策略。针对孤岛方式下直流双极跳闸后出现的部分机组调相运行的现象,利用电力系统功率扰动的3阶段分配原理解释了产生原因,提出避免机组长时间调相运行的控制策略。现场试验结果验证了所提调频策略的有效性,为未来直流孤岛运行方式安排和控制措施的确定提供了依据。

冷热电联供系统多元储能及孤岛运行优化调度方法

建立以电能、风能、太阳能、天然气和储能为能量互补形式的冷热电联供系统。针对并网运行时的营运成本最小化问题及孤岛运行时能源利用率最大化问题,提出多能互补系统综合优化调度策略。根据不同时间尺度的冷热电联供系统平衡方程相结合的方法提出多元储能技术,更新原有的调度计划,降低系统运行成本,同时通过计算负荷温度变化率得出系统负荷中的冷热惯性及冷热电联供系统自身能量储备,与储能设备共同实现负荷预测、风光功率预测波动抑制以及对阶梯电价的适应,构成多元储能系统。提出适用于孤岛运行时冷热电联供系统目标函数以及孤岛运行时的优化调度策略,实现孤岛运行下能源利用率最大化。最后利用CPLEX数学规划方法对所提控制策略进行了仿真验证。

微电网孤岛运行时的频率控制策略

提出了一种基于同步发电机机电暂态数学模型的新型微电网逆变电源,即虚拟同步发电机。详细分析了将传统电力系统中集中式频率控制引入微电网的可行性。微电网孤岛运行时,将虚拟同步发电机分为非调频发电单元和调频发电单元,前者既能按照功率调度指令发电,又能参与一次调频,缓解扰动情况下系统频率的波动,后者提供微电网参考电压,并利用二次调频实现频率的无差控制。还指出了分散式频率控制存在的问题,并给出了集中式频率控制的基本结构。Matlab/Simulink的仿真结果表明了该控制策略的正确性和可行性。

呼辽直流孤岛运行方式下送端系统频率特性及控制策略

呼伦贝尔—辽宁高压直流输电工程在正常运行方式下断开伊敏3期电厂与伊敏1、2期电厂之间的联络开关,或送端交流系统因线路故障与东北电网失去电气联系时,将进入孤岛运行。研究了呼辽直流联网转孤岛和孤岛运行时的频率特性。通过发电机调频、直流频率控制模块以及相应的安稳措施提出了呼辽孤岛正常和故障运行方式下的频率控制策略。仿真结果表明,所提出的控制措施可以保证呼辽直流正常运行和故障情况下的系统稳定性。

向家坝—上海特高压直流系统孤岛运行方式

向家坝—上海±800 kV特高压直流在失去与四川主网全部500 kV联络线后,将进入孤岛运行。为此,讨论了向-上直流进入孤岛和孤岛运行两种运行方式下的控制策略,提出了孤岛运行对某些的交换功率限制,以及孤岛运行时的通信系统配置和频率控制器模型及参数。对进入孤岛及孤岛运行时的多种故障的仿真表明,在设计的频率控制器作用下,向-上直流可以保持稳定运行。

云广特高压直流输电系统孤岛运行的稳定控制措施

基于实时数字仿真器和特高压直流控制保护样机搭建了云南—广东±800kV特高压直流输电实时闭环仿真系统。在该仿真环境中对云南—广东±800kV特高压直流输电系统"孤岛"运行方式下的送端交流系统故障进行了仿真研究,分析了系统失稳的原因,提出了提高系统稳定的控制措施,并通过仿真试验验证了控制措施的有效性。研究结果可为今后±800kV云南—广东特高压直流输电系统"孤岛"运行方式下系统运行提供参考。

云广直流孤岛运行过电压控制措施研究

云南-广东±800kV特高压直流输电系统送端孤岛运行方式下发生直流双极闭锁时,送端交流系统将产生很高的工频过电压。为研究抑制过电压的直流控制措施,基于RTDS实时数字仿真器和南瑞继保公司开发的直流控制保护系统建立了云南-广东±800kV特高压直流输电系统实时数字仿真系统;利用该实时数字仿真系统,对不同直流控制措施及其对于交流系统过电压水平的影响进行了详细的研究;针对交流滤波器断路器不同性能,提出了两种切实可行减小交流系统过电压的直流控制措施。仿真试验结果表明:采用所提出的控制措施可以有效地将送端交流系统的工频过电压限制在规范要求范围内。

孤岛运行交流微电网中分布式储能系统改进下垂控制方法

微电网系统中常采用分布式储能单元作为能量缓冲环节,以提升系统供电的稳定性和可靠性。为实现负荷功率在分布式储能单元之间的合理分配,提出了基于荷电状态(SOC)的改进下垂控制方法。该方法采用分布式控制方式,根据各储能单元的SOC,实时调整下垂系数,使SOC较大的储能单元提供较多的有功功率,而SOC较小的储能单元提供较少的有功功率,并采用传统下垂控制方法对无功功率进行均等分配。建立了基于SOC的下垂控制方法小信号模型,以验证控制系统的稳定性。同时,搭建了基于MATLAB/Simulink的仿真模型和2×2.2kW的实验样机,仿真和实验证明了所提方法的正确性和有效性。

高压直流输电送端孤岛运行附加频率控制器设计

高压直流输电系统在孤岛运行方式下,由于缺少负荷的频率调节效应,交、直流系统的扰动极易造成送端系统频率的不稳定。采用TLS-ESPRIT算法辨识出某实际电网系统的传递函数,并根据根轨迹校正原则设计了一种直流系统附加频率控制器,利用直流输电系统功率的快速可控性,来稳定送端系统频率。同时,设计了传统比例积分控制器与所提控制器进行比较。在PSCAD/EMTDC中仿真结果表明,所设计的频率附加控制器可以有效地提高孤岛系统的频率稳定性。

微电网切换至孤岛运行时的小信号稳定性分析

微电网平稳切换至孤岛运行模式是保证微电网内重要负荷持续可靠供电的重要手段之一。以V/f孤岛控制方式的微电网为研究对象,建立了孤岛模式下的微电网小信号模型,并利用特征根分析法分析了V/f控制器参数变化、负荷阻抗及线路阻抗变化对切换过程中系统小信号稳定性的影响规律,并用时域仿真进行了验证。其后,讨论了系统不同工况下对主导特征值的参数灵敏度的影响规律。最终获得了保证微电网平稳切换至孤岛运行模式的主导影响参数和影响因素,其结论可为微电网平滑切换控制方法和策略提供参考。

云广直流孤岛运行“5·26”双极闭锁原因分析及改进措施

以云广直流2013年"5·26"孤岛调试中单极闭锁试验导致双极闭锁事件为例,分析了孤岛方式下单极闭锁后直流系统无功控制及发电机励磁系统的响应特性。指出了机组电力系统稳定器(PSS)存在的反调现象显著恶化了孤岛系统的过电压问题,直流无功控制对大扰动后频率、电压变化的适应性不足是导致双极闭锁的直接原因。现有直流孤岛过电压控制主要集中在换流站侧,没有充分发挥发电机的电压控制能力。为了更好解决直流闭锁后的过电压问题,还需要深入研究PSS反调的解决方案,并充分发挥机组的励磁调节作用。提出了广域PSS和高压侧电压控制的技术思路并进行了仿真验证。

含电动汽车换电站的微电网孤岛运行优化

由于风电、光伏等可再生能源具有间歇性,独立运行的微电网会经常出现功率缺额或过剩,给系统运行带来不利影响。对微电网内重要单元,如电池储能电站、电动汽车换电站、可中断负荷等分别进行了分析并建模,结合系统功率平衡、备用需求等约束,建立微电网独立运行优化模型,利用CPLEX软件求解该混合整数规划问题。算例中对以电动汽车换电站和电池储能电站作为储能单元的微电网分别进行讨论,结果表明,相比传统电池储能电站,电动汽车换电站作为储能装置,通过协调优化,可以提高微电网的可再生能源接纳能力,提高微电网可靠性,并更具经济性。