基于无功源控制空间的自动电压控制系统聚类分区方法及关键节点选择

自动电压控制(AVC)系统在降低电网损耗、维护电网稳定等方面发挥重要作用。在应用AVC系统时,需要对电网进行分区控制从而达到全局最优的控制目标。该文提出一种基于无功源控制空间的AVC系统聚类分区方法,在构建节点导纳矩阵、建立无功源控制空间的基础上,实现聚类分区。在完成分区后,选择中枢节点和临界节点作为子分区的关键节点。通过保证关键节点的电压水平稳定,实现输电网的可靠运行。

考虑直流输电和动态无功源电压调节能力的电压灵敏度评估方法

为提高电压稳定评估精准度,本文提出扩展电压敏感系数指标,并构建直流输电、动态无功电源等无功电压灵敏度关系模型,理论和算例均证实电压敏感系数指标的优越性。

基于无功源的分布式光伏电站无功补偿协调控制系统及方法

基于光伏电站内各无功源(SVC/SVG、逆变器)的无功出力及剩余可调裕度,文中提出一种分布式光伏电站无功补偿器SVC/SVG与逆变器无功负荷协调优化控制的系统及方法。该协调控制方法以分布式光伏电站AVC系统为基础,获取本场站的当前总无功功率,及本场站内各无功源的无功出力及剩余可调裕度,根据特定的优化控制原则,将各无功源的无功值进行重新调整,实现无功功率在无功补偿器SVC/SVG和逆变器之前的优化分配。最后,提出一种基于AVC的分布式光伏电站电压控制系统。系统及方法能够在保证分布式光伏电站并网点电压稳定的条件下,充分利用逆变器的无功补偿能力,降低无功补偿器SVC/SVG的无功出力,达到降低分布式光伏电站无功补偿装置的耗电量的目的。

一种确定无功源最佳配置地点与数量的新方法

将电压控制与无功源的配置相联系,考虑无功补偿点的补偿效应,给出了无功补偿主导节点的概念,并从保证系统安全性的角度出发,提出了一种根据无功补偿主导节点确定无功源配置地点和数量的方法。该方法以受扰后的系统电压偏移水平最小为目标函数,实现了无功源配置地点和数量的优化选择。IEEE30节点系统的仿真结果表明该方法可显著提高系统电压的稳定水平、降低系统网络损耗,验证了该方法的正确性和有效性。

计及重要无功源有效无功储备的自动电压控制

为了解决现有自动电压控制算法无法有效提高电力系统电压稳定性的问题,提出了一种计及重要无功源有效无功储备的自动电压控制方法。通过计算L指标确定系统的不稳定节点集合,并在此基础上由电气联系的紧密程度得到相应的重要无功源集合。采用VQ曲线法得到可有效反映电压稳定程度的重要无功源有效无功储备量,并将无功储备量作为目标函数之一,提出一种新的自动电压控制算法。IEEE30和118节点系统的算例分析表明,该算法可同时提高系统的经济性、安全性和电压稳定性。

直流逆变站动态无功源的电压稳定控制优化

直流逆变站电压系统不稳定会导致整个电力系统丧失稳定性,造成的经济损失和社会影响极大。目前使用的直流逆变站动态电压稳定系统对电压崩溃导致电压不稳和功角失恒导致电压不稳的情况不能及时计算出结果,导致电压调节稳定时间较长。提出一种直流逆变站动态无功源的电压稳定控制方法,通过建立动态负荷模型,对直流逆变站输电和配电系统的动态电压控制,及时发现电压无功源振荡阻尼,进行动态模型参数修正暂态稳定控制和电压闪变控制。降低了系统对电压稳定调节时间。仿真实验表明,动态无功源电压稳定控制方法缩短了直流逆变站电压动态调节缩短了时间,改善了动态调节过程,系统震荡得到有效控制,负荷电压稳定,符合应用要求。

一种利用小扰动电压偏离确定无功源配置地点的方法

提出了一种利用小扰动电压偏离配置无功源的方法。该方法根据就地无功补偿原则,兼顾系统不同运行方式,将系统发生无功小扰动之后,平均电压偏离较大的负荷节点作为补偿地点。在IEEE118节点系统上的仿真结果表明了该方法选出的补偿节点位于负荷中心附近或远离发电机的位置,具有较好的鲁棒性,能够有效降低网损。

多控制区多无功源协调的风电集群电压控制

通过分析风电集群并网接线的特点,针对风电并网造成电网无功电压问题,文中提出了多控制区多无功源协调的风电集群电压控制体系。在正常、警戒和紧急多控制区下,调度主站实现区域支撑下电厂/直控变电站/风电场的连续型和离散型不同无功源的协调控制,构建快速调制的电压控制体系,在系统层次进行无功的优化分配;风电场子站实现基于SVC/SVG无功备用快速响应的无功控制策略,结合风电场多种无功源不同控制响应特性,进行快速响应迟滞协调的控制,降低风电场自有波动性和间歇性对电网的影响。实际系统应用表明,该控制体系能有效抑制电网电压波动,降低风电集群脱网的风险。

风电场并网多无功源协同电压控制策略仿真

为解决风电场并网点电压波动问题,减少动态无功设备的投资成本,在研究双馈风机的稳定运行约束条件和控制方法的基础上,提出一种协调双馈风机、静止无功发生器与电容器组的三阶段电压控制策略。第一阶段充分利用双馈风机自身的无功输出能力实现无功就地平衡。第二阶段考虑各无功源的响应能力和响应速度,控制静止无功发生器、电容器组与双馈风机协调响应无功需求。第三阶段利用电容器组的基础无功置换静止无功发生器的动态无功,以应对下一次扰动。基于DIgSILENT平台搭建风电场并网模型,仿真结果表明,所提策略在维持并网点电压稳定的同时,能够提高风电场的动态无功储备,降低动态无功设备投资成本,提高风机利用效率。

基于改进无功源空间的含风电场电网无功电压分区方法

提出一种新的无功源空间建立方法,在计及风电间歇性的潮流计算模型基础上,利用逐次递归法计算节点间的无功电压灵敏度,从而达到符合实际电网运行中一级电压控制(PVC)的物理静态响应特征。在建立无功源控制空间时,综合无功电压灵敏度绝对值大小以及无功源的可调节裕度来表征其对待分区节点电压的控制能力,继而生成节点在各无功源控制维上的矢量坐标,并根据节点在无功源空间上的坐标计算节点间欧式几何距离,用于模糊聚类算法对电网进行无功电压的区域划分,最后以IEEE 39标准系统对提出的方法进行实例验证,计算结果表明该方法的有效性和准确性。

分布式电源接入的配电系统多类型无功源出力优化方法

针对分布式电源接入导致配电网电压质量出现问题的情况,文中面向分布式电源和并联电容器等,以有功网损最小化、节点电压偏移量最小化构造多目标函数,构建配电系统多类型无功源出力的多目标优化模型。考虑光伏发电系统和风电机组的无功特性,给出光伏逆变器和双馈电机风力发电向电网输送无功功率的受限范围。考虑变量不越界,双边越界、单边越上界、单边越下界的约束域,构建分布式电源、并联电容器输出或吸收无功功率的约束条件函数。利用基于潮流的灵敏度系数,得到目标函数灵敏度系数的线性化模型。采用两阶段单纯形法对优化问题进行求解,效果良好。以某电网某变电站F20线和F32线组成的三电压等级60节点的配电系统为计算实例,验证了文中模型和算法的可行性和适用性。

考虑抑制连锁脱网的风电汇集区域多无功源协调控制策略

风电汇集区域无功支撑能力较弱,电压问题日益突出,若配置的STATCOM动态无功储备不足,不能快速响应电压变化,易导致风电场发生连锁脱网事故。为此,基于风电汇集区域的电压状态,提出3种状态下不同无功源的协调控制策略,即正常状态下利用静态无功装置置换出动态无功装置的无功功率,提高动态无功储备、警戒状态下调整风电出力校正电压越限情况、紧急状态下利用STATCOM快速提供无功电压支撑。某实际风电汇集区域电网的仿真结果表明,该策略能够提高动态无功储备,有效抑制风电场连锁脱网。

一种求解动态无功源正向有效无功储备的自适应粒子群改进算法

建立了无功源正向有效无功储备求解模型,并提出了一种能获得各动态无功源正向无功储备的改进自适应粒子群算法,把动态改变惩罚系数的惩罚函数与自适应粒子群算法相结合,有效克服粒子群算法的早熟问题。不同于以往整个电力系统负荷增长因子λ统一的单一变化模式,求解模型中每个负荷节点负荷因子λ各自独立变化,由此求取各无功源正向有效无功储备更符合系统运行实际情况。利用New England 39节点系统进行了5种典型运行方式下的计算分析,分析结果对于保证电力系统安全、经济运行有一定的指导意义。

电力市场下确定无功源价值的方法探讨

在电力市场下无功功率支持属于有偿辅助服务的范畴,必须通过竞争来获得,因此必须确定系统中无功源的价值。由于无功具有地域性的特点,导致不同位置和类型的无功源在系统中价值存在差异,因此提出了4种确定无功价值的方法:VS法、PV曲线法、ERC法和Back_up法,分析了不同方法的特点,最后以IEEE30节点系统为例进行了仿真计算,仿真结果表明无功源的价值取决于电网的结构、无功源的位置以及系统的运行状态。

基于旋转移相变压器的电压源型无功补偿器及其控制策略

由于以光伏、风电为代表的可再生能源的间歇性、随机性特征,当分布式电源高渗透率并入电网时往往导致供电线路有功、无功功率的波动,造成有源配电网潮流分布与控制复杂化,网损增加,频率和电压品质下降。为了改善这一状况,该文参考静止无功补偿器(STATCOM)的电压源型换流器(VSC)结构提出一种基于旋转移相变压器(RPST)的电压源型无功补偿器(VSVC)的新拓扑,分析VSVC在容性和感性两种典型工况下的工作原理;研究VSVC并联稳态数学模型,应用瞬时无功理论,提出一种包含功率外环控制和电流内环控制的双闭环控制策略,具有良好的鲁棒性和控制精度。最后,通过仿真和实验验证了该文所提拓扑结构以及控制策略的有效性,满足有源配电网无功补偿器的灵活配置,可实现无功功率的连续、双向调节,并具有易实现高电压、大容量化,以及成本低、易运维、抗冲击性强和耐受性好等优势。

新能源场站电网暂态电压支撑技术发展动态

含大规模新能源并网电力系统的暂态电压分析与控制已成为业界普遍关注的热点问题。针对该场景下的暂态电压支撑技术发展动态进行系统性综述。首先阐述新能源大规模发展过程中暂态电压问题发生的本质及带来的挑战,探讨了目前场站暂态电压支撑现状及其面临的问题。然后,给出典型单机无功源的电网暂态电压响应特性和控制技术现状,分析了适用于光伏/风电场站暂态电压支撑的聚合建模方法。然后论述了基于自律分散控制的多无功源协调控制思路及实现途径。接着,针对弱电网及直流送出等复杂场景,指出了暂态电压问题的特征及可能的控制手段。最后阐述了新能源电网暂态电压支撑技术需要进一步解决的关键问题,并对未来研究与开发工作进行了展望。

光伏电站多源无功电压控制新技术研究

随着当前全球性能源危机不断演变,传统能源日渐枯寂,人们积极探索的可再生能源发电(如光伏发电)成为了未来新能源主流.根据光伏电站多源无功电压波动原理,找出电源输出功率波动值、功率因数、距离母线的长度、抗阻比以及短路容量等因素与电压波动的关联性,建立分布式光伏发电并网模式下PV逆变器的控制模型,分析恒无功、恒功率因数、恒电压对光伏电站多源无功电压控制的影响及最大功率点跟踪(Maximum Power Point Tracking,MPPT)模块的作用.

交直流主动配电网多无功源协调的电压控制策略

为解决分布式电源高渗透率的交直流主动配电网因分布式电源出力波动及负荷变化等造成的电压越限问题,提出了利用柔性直流装置、分布式电源及离散无功设备等多无功源构建的主动配电网电压控制策略。将配电网电压运行状态划分为3种:(1)正常状态下进行全局优化,通过离散无功设备的静态无功功率置换出柔性直流装置的动态无功功率,提高配电网动态无功储备容量;(2)预警状态下通过多无功源就地控制与集中控制相互协调,实现轻度电压越限节点的校正控制;(3)紧急状态下利用柔性直流装置对电压越限节点快速紧急支援,实现配电网过渡到预警状态或恢复到正常状态。利用IEEE 33节点系统进行了仿真和实验验证,仿真和实验结果表明该策略提高了系统的动态无功储备容量,实现了配电网电压的有效控制。

基于改进粒子群优化算法的分布式电源集群划分方法

随着新型电力系统建设进程的推进,分布式电源并网比重逐渐增加,为解决新型配电网分布式电源调控困难的问题,采用改进粒子群优化算法对大规模分布式电源进行集群划分。首先,在模块度划分标准基础上,引入群内源荷有功匹配度和无功匹配度,提出由三者加权组合的综合性能指标,构建基于综合指标体系的集群划分优化模型;其次,采用惯性权重动态递减策略改进二进制粒子群优化算法,使其惯性权重动态变化,优化粒子位置与速度的更新进程,提高粒子群优化算法的寻优效率;最后,采用改进二进制粒子群优化算法对基于综合指标体系的集群划分优化模型进行寻优,基于此对IEEE33节点、某10 kV实际配网馈线系统进行集群划分。结果表明:基于综合指标体系的集群划分方法在保障划分结果模块度基本不变的基础上,可将有功匹配度和无功匹配度分别提高30%左右;而改进粒子群优化算法对提高划分结果的各个指标值均具有明显效果。

直流系统无功动态特性及其对受端电网暂态电压稳定的影响

对交流系统大扰动后的直流系统无功动态特性进行了深入的分析,提出了直流系统无功源-荷转换的新观点。从动态无功平衡的角度分析了直流系统无功源-荷转换对受端电网暂态电压稳定的影响机理和途径,并提出了定量刻画临界暂态电压稳定时直流系统无功动态特性的解析方法。在此基础上,综合考虑直流系统无功源-荷转换特性、无功网络传递特性和直流落点电压支撑强度,构建了一种用于评估直流系统对受端电网暂态电压稳定影响的解析指标。与临界切除时间变化量指标所得结果相比,南方电网的相关仿真结果验证了所提指标的有效性和实用性。