基于RBF神经网络的光伏并网系统自适应等效建模方法

针对广义负荷建模中的光伏并网系统模型难以适应不同逆变器控制和频率扰动的动态响应问题,提出了一种基于径向基函数(radialbasisfunction,RBF)神经网络的光伏并网系统自适应等效建模方法。首先,建立了光伏并网逆变器不同控制策略响应波形的检测判据。然后,构建了以电压-频率扰动为输入,有功功率和无功功率为输出的光伏并网系统RBF神经网络模型。最后,在Matlab/Simulink中搭建了光伏并网系统模型,并将其接入IEEE14节点配电网进行仿真验证。结果表明,构建的光伏并网自适应等效模型能够有效辨识电压频率给定控制、有功无功给定控制、下垂控制策略类型,能够准确反映光伏并网系统在不同电压、频率扰动下的有功功率、无功功率的动态响应特性。

新能源并网系统引发的复杂振荡问题及其对策研究

受电力电子变流器的交互作用等因素影响,新能源并网系统存在复杂的振荡问题,因此分析了新能源并网系统引发的复杂振荡问题,并进行对策研究。结合振荡机制,分析了新能源并网系统引发的振荡问题主要表现形式,结合分析结果,将保持新能源并网系统稳定的前提——具有稳定的流形作为核心,构建合理的阻尼控制器,实现对振荡的抑制。在测试结果中,设计抑制对策下对应的有功功率振荡幅度最小,发生振荡的次数也最少,与对照组相比具有明显优势。

基于光伏动态电流参考值的两级式光伏并网系统低电压穿越控制策略

随着光伏接入容量的不断提升,电网电压跌落时光伏脱网会影响系统稳定运行,因此光伏系统应具备低电压穿越(LVRT)能力。然而,目前常用的两级式光伏并网系统LVRT控制策略存在光伏动态响应慢及控制效果受限于光伏P–U特性曲线的数学模型精度等问题,且未考虑局部阴影条件下的适用性。基于此,提出一种基于光伏动态电流参考值的LVRT控制策略。首先,在建立两级式光伏并网系统及光伏电池P–U特性数学模型的基础上,分别对目前常用的基于定直流母线电压和基于光伏P–U特性曲线的LVRT控制的原理及不足进行了分析。其次,针对前级boost电路的控制构造了具有自适应收敛特性的光伏输出电流动态参考值以对光伏工作点进行直接调整。该策略无需对光伏P–U特性曲线数学模型进行求解,避免求解误差的同时加快了光伏动态响应速度。此外,在最大功率跟踪(MPPT)算法中引入故障解耦模块,在电网低电压故障期间对MPPT输出电压参考值进行锁定,避免MPPT无效运算带来的电压参考值偏移,使系统在故障结束时能以最快速度恢复至最大功率点。最后,通过仿真将所提策略与目前常用的基于定直流母线电压和基于光伏P–U特性曲线的LVRT控制策略在多种环境条件下进行对比。仿真结果表明:与定直流母线电压控制策略相比,所提策略下光伏动态响应快;与现有基于光伏P–U特性曲线的控制策略相比,所提策略不受P–U特性误差的影响,在辐照度变化尤其局部阴影条件下均能很好地实现低电压穿越。

高比例新能源并网系统电流振荡抑制方法研究

在现代电力系统中,随着新能源的大规模并入,电网的稳定性和效率变得越来越重要。新能源可能会带来的不稳定性和间歇性,如高比例新能源并网会导致电流振荡等。电流振荡不仅会损害设备,还可能导致供电中断,从而造成重大影响。本文通过对高比例新能源并网系统的电流振荡特性进行分析,结合系统结构与控制、系统阻抗建模、延时对电容电流反馈有源阻尼的影响、电流振荡抑制模式的研究,提出了一种有效的电流振荡抑制方法,并利用系统测试验证该方法的有效性,为确保新能源大规模并网的电网稳定性提供支持。

传统交流线路保护在换流器并网系统中的适应性分析

提出了一种继电保护适应性评估方法,基于对换流器并网系统电气量特性的分析,对工程中常配备的纵联差动保护、保护辅助元件和距离保护在换流器并网系统中的适应性进行了评估,并分析了换流器控制策略、故障场景、系统拓扑参数等因素对保护适应性的影响,给出了保护适应边界,针对部分存在适应性问题的保护,提出了性能优化方案。最后利用PSCAD/EMTDC仿真验证了保护适应性分析的正确性和优化方案的有效性,所得结论可以为我国新型电力系统中继电保护的适应性研究以及优化配置提供理论指导。

光伏发电-超级电容储能并网系统的直流母线电压稳定控制

光伏发电并网系统因太阳能的周期性和间歇性会对电网造成扰动,影响电网的安全稳定运行。针对双级式光伏并网发电系统,在直流母线侧增加超级电容储能可以平抑光伏发电功率的波动。从控制功能的角度,将光伏发电-超级电容储能并网系统分为光伏发电、逆变器和超级电容储能3个功能独立的子系统;建立了各子系统的数学模型,并在此基础上分析确定各子系统分别实现最大功率跟踪控制、恒功率控制和直流母线电压稳定控制的具体方案;针对直流母线电压的稳定控制,提出一种基于鲁棒渐近跟踪控制的方法。通过模拟不同辐照强度,不同电网有功-无功功率需求等多种工况进行仿真验证。结果表明,所提控制功能划分合理,控制方法有效且兼有较好性能。

网侧故障下光伏直流并网系统不平衡功率快速平抑方法

网侧故障下,光伏直流并网系统的并网变流器将根据电网电压变化实时控制输出功率,而直流侧光伏单元需接收系统功率指令后控制有功输出,两者间无法实现有功功率的快速平衡,导致直流电压持续偏移。传统方法通过投入耗能装置消耗盈余有功功率,以抑制直流电压抬升,但投资成本高。为此,该文提出一种网侧故障下系统不平衡功率快速平抑方法,在分析故障期间电网电压幅值变化趋势基础上,构建并网变流器内部计算电压变化轨迹算式。该方法利用故障初期内部计算电压数据,计算带权邻近度以求解电压变化轨迹算式关键项系数,进而求得所需系统功率指令。所提方法的优点在于有效地缩短了盈余功率持续时间,减少了对耗能装置的依赖,并且易于实现。仿真结果表明,所提方法可维持直流电压在安全范围内,为系统低电压穿越提供可靠保障。

基于EKS的风电并网系统频率特征参数辨识算法

新型电力系统建设背景下系统对接入风电的频率调节能力提出了要求。但风电在可调容量耗尽时将退出调频,导致系统等效惯量等参数和频率响应特性变化,影响系统切机切负荷等频率控制措施的正确动作。为此,提出一种基于扩展卡尔曼平滑算法(Extented Kalman Smoother, EKS)的风电并网系统频率特征参数辨识方法,可实现不同工况下系统频率特征参数的高效准确辨识。首先分析了风电场频率控制方法,建立了基于共模分量的风电并网系统频率响应模型,然后分析了EKS算法,进而提出了基于EKS的系统频率特征参数辨识方法,最后通过仿真算例进行了验证。仿真结果表明,所提方法可有效辨识不同工况下系统的惯量、阻尼等频率特征参数。

基于COOT优化算法和改进型重复PI控制的三相LCL型光伏并网系统

为提高光伏并网发电的发电效率,提出了基于COOT优化算法和改进型重复PI控制的三相LCL型光伏并网系统。COOT优化算法用于前级MPPT算法,可以准确快速追踪到光伏发电系统全局最大输出功率;改进型重复PI控制用于后级逆变,通过阻尼因子设计LCL有源阻尼控制,在数学建模过程中把采样计算延时以及PI控制考虑进去,最后加入重复控制;为了减少奇次谐波,采用级联式重复PI控制结构;同时针对电网频率波动时重复控制策略控制效果降低的问题,采用一种基于拉格朗日插值原理的频率自适应级联式重复PI控制。基于所提出的控制策略,利用Simulink仿真平台对系统进行了建模仿真,仿真结果表明了所提控制策略的正确性和可行性。

基于虚拟同步机控制的单级式光伏并网系统强迫低频振荡分析

光伏并网系统中,最大功率点跟踪(MPPT)控制会在直流侧电压中引入大量间谐波,可能引发强迫振荡。传统研究重点关注扰动源频率与系统固有弱阻尼模式频率的关系,较少关注变换器控制特征对加剧强迫振荡的效果。文中以虚拟同步机(VSG)控制为例,构建单级式光伏并网系统功率输入输出频域闭环传递函数模型,指出了MPPT控制引入的间谐波会导致基于VSG控制的单级式光伏并网系统发生强迫低频振荡。与基于传统二阶时域微分方程的强迫振荡分析方法进行对比,论证了所提闭环传递函数与传统二阶微分方程的等价性,从而便于从频域输入-输出关系角度更直观地分析扰动源和变换器控制特征对强迫振荡的影响。最后,分析了VSG超调效应和有功、无功功率动态耦合效应对强迫振荡的影响机理,并基于仿真算例验证了VSG控制超调和功率耦合对加剧强迫振荡的影响特性。

考虑线路序阻抗耦合的风电并网系统电压不平衡机理及抑制方法研究

我国大规模风电并网系统多采用远距离传输模式,易存在线路不换位或换位不充分的情况,导致送端系统产生电压不平衡现象。为此,以典型实际风电并网系统为研究对象,首先建立风电机组、线路的基频阻抗模型,在此基础上形成风电并网系统分序等效电路,进而从正、负序耦合角度,分析送出线路参数不对称所导致的相间耦合场景下电压不平衡产生机理;其次基于电压不平衡产生机理,详细剖析源、网侧主要因素对电压不平衡的影响程度和影响规律,并提出虚拟导纳抑制策略;最终通过实测数据和MATLAB/Simulink仿真开展了算例研究,验证了理论分析的准确性和抑制策略的有效性。

光伏直流并网系统外部故障切除后有功恢复控制方法

光伏直流并网系统的集控信号局部丢失时,光伏单元难以在交流电网线路故障切除后恢复原有控制模式。为此,在分析恢复过程直流电压变化特性基础上,提出一种光伏直流并网系统外部故障切除后有功恢复控制方法。该方法利用直流电压阈值以及变流器固有动态响应时间,构成控制模式切换综合判据,以实现不同电网电压跌落程度下光伏单元控制模式的可靠切换。所提方法优势在于充分利用了变流器固有响应时间,不受交流故障过渡电阻影响,且无需改变变流器的控制器结构。仿真结果表明,所提方法在不同电网电压跌落下,均可有效实现故障清除后光伏单元控制模式的切换。

抑制新能源并网系统谐振的逆变器阻抗适配支路参数设计方法

随着高比例新能源并网成为发展趋势,新能源并网系统谐振成为影响新型电力系统安全稳定的潜在因素。由于风光资源在时间尺度上存在互补特性,可以通过调整逆变器并网特性实现系统阻尼的分时互济。针对逆变器阻抗适配支路的参数设计问题,提出阻尼系数的优化设计方法。首先,推导了阻尼互济控制逆变器的输出阻抗表达式,结合阻抗的幅值和相位分析阻尼系数对输出阻抗的影响,提出阻尼系数的初选设计方法。随后,从系统稳定性角度分析电网阻抗与阻尼系数之间的关系,为阻尼系数的优化提供了依据。为解决固定阻尼给控制带来的限制问题,提出了一种阻尼系数自适应的阻尼互济控制,使得控制更加灵活有效。最后,通过仿真和实验验证了阻抗适配支路参数设计方法的准确性以及阻尼系数自适应算法的有效性。

考虑长距离输电缆特性的逆变器并网系统谐波不稳定分析及抑制

长距离输电缆(LTC)与并网逆变器交互作用易引发系统谐波不稳定的风险,且忽略线路频变特性可能会导致稳定性误判。文中计及输电线路的分布参数特性和频变特性,研究如何评估这类逆变器并网系统的稳定性。首先,基于矢量匹配法对含LTC的交流系统进行等值,同时考虑逆变器的内外环控制、锁相环、控制延时等环节,建立dq旋转坐标系下逆变器并网系统高频状态空间模型;其次,采用参与因子分析方法辨识出导致谐波不稳定的关键影响环节,并基于根轨迹方法分析了LTC频变特性、延迟时间、控制器参数、电缆长度和电网阻抗对系统稳定性的影响;再次,提出了基于参数灵敏度分析和矩阵相似变换的系统稳定性改善方法,并对改进后系统的谐波稳定性进行分析;最后,基于RT-LAB构建硬件在环实验平台进行了验证,实验结果验证了理论分析的正确性。

三相不平衡光伏并网系统间谐波电流产生机理及控制研究

光伏并网系统中存在的间谐波将会直接影响电网电能质量,且当电力系统出现故障时,间谐波现象的产生还极有可能诱发电力系统的失稳。为此,分别针对三相不平衡故障的光伏并网系统间谐波的产生机理和抑制方法进行研究。首先,提出一种基于直流母线电压扰动的逆变器间谐波电流数学模型,并对不同扰动频率下的间谐波分量变化特性进行分析。然后,在电网发生三相不平衡故障时,进一步探究有功功率二倍频分量与直流母线电压高频波动的关系。同时,对该工况下并网电流间谐波分量的来源进行分析,并采用有功功率致稳控制实现对间谐波电流的抑制。最终,通过仿真验证了所提间谐波产生机理和控制策略的正确性和有效性。

含混合型潮流控制器的风电并网系统潮流优化

混合型潮流控制器(hybrid power flow controller,HPFC)可以有效解决风电并网系统中存在的支路潮流过载问题,且相较于统一潮流控制器成本更低。针对现有的HPFC潮流优化研究尚未计及支路潮流最大值约束和风电不确定性的问题,提出一种基于场景削减的含HPFC风电并网系统最优潮流模型。首先,建立HPFC的功率注入模型,并推导了注入功率表达式;其次,采用K均值算法削减风电、负荷概率场景,通过CH(+)指标选择最优场景集合;最后,建立兼顾发电机运行成本、系统网络损耗、正常运行及N-1故障下的支路负载率的多目标优化模型,采用多目标粒子群优化(multi-objective particle swarm optimization,MOPSO)算法进行求解,利用模糊满意度函数在Pareto解集中筛选出折衷解。在MATLAB中仿真验证所提方法的有效性,结果表明该方法可以计及风电不确定性,保证电网在不同场景下的安全经济运行。

基于粒子群算法优化PID的海上风电柔直并网系统调频控制

针对海上风电柔直并网系统存在电压以及频率失稳的问题,提出基于粒子群算法优化PID的海上风电柔直并网系统调频控制方法。海上风电柔直并网系统利用频率控制器确定风电场的无功电流指令,利用PID控制器将无功电流值依据比例精准划分至各风机中,采用粒子群算法优化PID控制器,获取PID控制器的最优比例增益、微分增益以及积分增益三个参数,PID控制器利用获取的最优参数进行海上风电柔直并网系统调频控制。实验结果表明,所提方法可以高精度进行海上风电柔直并网系统实施调频控制,可以使海上风电场柔直并网系统维持稳定的运行状态。

新型SFCL与STATCOM在风电并网系统的联合应用研究

针对风电并网系统中发生三相短路故障电压跌落的问题,提出一种新型超导故障限流器(SFCL)与静止同步补偿器(STATCOM)联合应用的方法。通过搭建仿真模型,在电压稳定性改善与短路电流抑制两方面分别设置3种方案,将方案相互对比得出结论。在电压稳定性改善方面,新型SFCL与STATCOM联合控制效果最优;在短路电流抑制方面,单独利用新型SFCL控制效果最优。综合两方面考虑,利用新型SFCL与STATCOM联合控制对提高风电并网系统暂态稳定性效果最优,其不仅可以减小风电系统并网处母线电压跌落程度,还能抑制故障短路电流,维持系统暂态稳定。

光伏并网系统稳定性分析及优化分析

随着世界工业规模的不断扩大,能源的消耗也越来越高,传统的不可再生的化石能源的大量开采已导致能源危机日益严重,而太阳能作为地球来源最广泛的绿色、无污染可再生能源,正得到越来越多的研究和快速发展,光伏并网在大力推进,相信不久的将来将得到极大的普及。但光伏系统存在一些问题急需解决,否则将给电网造成极大的干扰。由于光伏发电系统中应用到大量的变换器、开关等元器件,给并网系统的运行带来了很大的谐波干扰,而传统并网控制策略有效阻尼区局限问题难以消除该干扰,为了解决此问题,建立了一种新的控制策略模型以提高并网控制效果,提升光伏并网系统的稳定性。

新能源并网系统的稳定性分析与控制策略

新能源并网系统的稳定性是电力系统研究的热点。文章深入探讨新能源并网系统在新能源波动和复杂工况下的可靠性和安全性及控制策略,引入先进的控制算法和储能系统策略,通过实时监测和响应机制,实现对系统状态的准确感知和迅速调整,确保稳定运行。