考虑风电机组故障电压穿越特性的连锁故障关键线路辨识

新能源的接入提高了电网连锁故障发生的概率,给故障传播中关键线路的辨识增加了难度。为此,建立了考虑风电机组故障电压穿越特性和线路可靠性的连锁故障仿真模型,从线路失负荷严重程度、失负荷不均匀性和结构脆弱性3个角度建立了线路综合风险指标评价集。基于状态故障网络计及线路失负荷程度和线路失负荷不均匀性,分别定义了失负荷风险指标和不均匀风险指标;基于电气介数提出了考虑分布式新能源接入的脆弱结构指标;同时,考虑电网的网络结构和状态转移特性,采用模糊熵权法定义综合风险指标,以衡量线路开断的综合影响。通过IEEE 39节点和IEEE 118节点系统算例验证所提方法用于关键线路辨识的有效性,且针对关键线路的缓解措施能显著降低大停电风险。

计及低电压穿越及故障全过程动态的双馈风电场等值方法

在分析双馈感应发电机(DFIG)故障各阶段动态的基础上,提出了一种计及低电压穿越控制的双馈风电场等值方法。首先,讨论了低电压穿越控制策略,给出了含双馈风电场的电力系统故障稳态潮流计算方法。在考虑电压暂态过程的条件下,分析了外部系统短路故障后DFIG转子电流的变化机理,指出电压跌落深度及风电功率是影响短路电流的主要因素,可根据动作分界线判断撬棒是否动作。然后,根据初始风速及撬棒状态将风电场中的DFIG分为3群,并对等值DFIG及集电网络进行聚合。为提高等值模型在恢复阶段的精度,根据故障稳态电压对双馈风电场功率恢复曲线进行预估,并在此基础上对等值DFIG恢复速率进行分段修正。最后,对含双馈风电场的算例系统进行了等值计算。仿真结果表明,等值模型较好地保持了原系统在故障各阶段的动态,在保持较高精度的前提下有效简化了系统,提高了计算速度。

风力发电机组故障穿越问题综述

介绍了当今世界主流风电市场的风电并网规程,进一步研究后重点综述了风电机组故障穿越诸多问题,如低电压穿越、高电压穿越、频率穿越。还分析了三种主流风电机组故障穿越能力和电力系统之间的相互影响,汇总了三种主流风电机组低电压穿越能力的工程实现方案。最后结合多年的实际工程经验,以各国电网风电接入规程和各种风电机组故障穿越特性为线索,探讨了需要重点注意的故障穿越技术问题,并总结出了决定风电机组低电压穿越特性的12项技术要素。

虚拟同步机电流受限暂态电压支撑机理与改进故障穿越控制研究

针对虚拟同步机在电网低、过电压故障下所面临的无功电压支撑不足、特性差等问题,建立考虑电流限幅特性的虚拟同步机等效电路模型,并基于拓扑同伦原理,给出不同无功电压控制在等效电路相量图上的几何表征方法。利用该方法,揭示几种常见无功电压控制下的虚拟同步机电流受限暂态电压支撑机理,并由此提出一种改进的故障穿越控制策略,有效改善电网低电压、过电压故障下的暂态电压控制能力和支撑特性,进而缓解故障期间的暂态功角稳定问题。基于PSCAD/EMTDC仿真对所提机理和故障穿越控制方法进行详细验证,最后,在3机9节点系统中对其在近、远区电网故障下的支撑特性进行仿真验证。

兼顾直流电压安全与无功支撑的柔性直流输电故障穿越控制

受端电网三相故障下柔性直流输电(VSC-HVDC)的直流电压骤升,可能引发过电压闭锁并威胁电网稳定。现有基于卸荷的VSC-HVDC故障穿越方法大多以直流电压为投切条件,未计及受端换流站交流母线电压和无功功率对直流电压安全的影响,可能因投切条件不合理或受端换流站无功功率过大引发卸荷非必要投入,对交直流系统造成额外冲击并增加能量损失。为此,该文建立了受端换流站功率可行域,以刻画受端电网故障下受端换流站的功率控制能力;分析发现了受端换流站功率可行域的缩减特征,进而提出避免直流电压越限的受端电网故障极限切除时间的概念和计算方法;通过解析引发直流电压越限的门槛电压,提出基于最大限度避免直流电压越限的协调控制点的VSC-HVDC故障穿越控制方法。算例表明,所提方法在受端强电网或VSCHVDC卸荷风险较高的场景中,能够兼顾VSC-HVDC的直流电压安全和对受端电网的无功功率支撑,在最大限度避免卸荷投入的同时,尽可能地为受端电网提供无功功率。

计及低电压穿越影响的感应电动机动态分群

随着新能源的大规模广泛并网,其对感应电动机动态等值建模的影响值得关注。该文提出了新能源电力系统中感应电动机动态分群新方法。分析了感应电动机与电网的交互作用,提出在现有基于感应电动机动态相似性分群的基础上,同时考虑机端电压动态相似性的分群可提高感应电动机动态等值精度。针对高比例新能源电力系统,研究发现感应电动机附近有新能源机组,且部分新能源机组在故障期间进入低电压穿越(LVRT)时,这些感应电动机动态特性具有显著差异。为此提出新能源电力系统中考虑感应电动机端口电压跌落深度的动态分群方法。算例分析表明,该文提出的兼顾感应电动机端口电压动态相似性以及端口电压跌落深度的分群方法具有较高的等值精度,且适应性强。

光储联合发电系统不对称故障穿越控制策略

针对电网不对称故障下光伏发电系统输出功率与直流侧电压二倍频波动问题,提出了一种光储联合发电系统低电压穿越控制策略。在低电压穿越期间,充分利用光伏并网逆变器和储能变流器容量向电网输送有功和无功功率;在此基础上令储能变流器采取基于负序虚拟电导的负序电压补偿控制策略;同时,分析了单台以及多台储能变流器参与负序电压补偿的原理,并对负序虚拟电导进行了自适应优化设计。仿真结果表明,所提控制策略能够有效削弱光伏发电系统输出功率与直流侧电压的二倍频波动。

子模块混合型MMC直流输电系统的优化设计及其直流故障穿越策略

短路故障是影响柔性直流输电系统安全运行的主要问题之一,针对直流侧双极短路故障,首先研究基于串联双电容子模块(SDSM)与半桥子模块(HBSM)的混合型模块化多电平换流器(MMC)结构,该结构与传统的半桥-全桥子模块混合MMC相比具有较低的成本和损耗,分析直流侧短路暂态运行下SDSM和HBSM的配置比例设计要求;其次考虑到SDSM无自主负电平输出能力,提出基于电流相位的故障穿越策略,采用分层控制的思想,构建相电流状态矩阵并结合其相位差,保障换流站在故障期间能降压运行,维持系统稳定工作;最后在Matlab/Simulink中仿真验证上述分析以及所提故障穿越策略的可行性。

连接无源网络的LCC-FHMMC混合直流输电系统送端交流故障穿越控制策略

LCC-FHMMC型混合直流输电系统可以完全解决逆变侧换相失败问题,在向无源网络供电领域具有广阔的应用前景。建立了双端混合直流输电系统的数学模型,在分析送端交流故障机理和无源网络工作特性的基础上提出一种基于桥臂电压控制的故障穿越控制策略。通过让负荷主动参与调节换流站不平衡功率,快速恢复直流功率传输的同时有效避免切负荷,同时实现受端换流站和负荷的故障穿越。依靠全桥子模块拓扑能够输出负电平的特点扩大逆变侧直流电压的调节范围,避免子模块电容过度放电导致的换流站闭锁,有效减小了故障清除后直流冲击电流。设计了不同严重程度交流故障下相关参数的选取原则,后基于电磁暂态仿真软件搭建双端混合直流输电系统的仿真模型验证了所提控制策略的有效性。

仿真模拟及“公案剧本穿越”在刑事诉讼法教学中的应用

剧本杀是当下年轻人较为流行的娱乐方式,将中华优秀传统法律文化与学生“剧本穿越”进行耦合作为刑事诉讼法教学的新范式,有助于增强学生参与的积极性,促进学习的主动性。基于教与学步调一致的目标,可考虑建立动态教学检验与评价机制、加强校校教学联动、实现启发式学习的课后保障等,推动仿真模拟及“公案剧本穿越”教学模式的深度发展。

基于功角保持的VSG低电压穿越控制策略

虚拟同步发电机(virtual synchronous generator,VSG)控制通过模拟同步发电机的运行特性,达到并网逆变器为电网提供惯性支撑的目的。传统VSG在电网发生短路故障时容易导致输出电流越幅与功角振荡,无法为电网提供无功支撑,使逆变器不具备低电压穿越能力。文章提出一种VSG低电压穿越控制策略,故障期间保持功角稳定,故障恢复期间通过基于虚拟功率的功角保持环节实现预并列,故障恢复后输出功率能够快速恢复至给定值,运行模式之间能够平滑快速切换,实现低电压穿越。仿真验证了该控制策略的正确性与有效性。

基于VSG的永磁风力发电机高/低电压穿越研究

为解决永磁风力发电机在高/低电压穿越期间并网点电压和频率波动问题,提出采用虚拟同步发电机(VSG)控制网侧变流器,提高永磁风力发电系统惯性和阻尼,使其在电压穿越期间支撑并网点电压和频率的恢复。通过VSG的有功-频率调节作用,根据系统频率变化量,调节网侧变流器有功功率输出能力,在转动惯量和阻尼系数的作用下实现对频率波动的抑制;调节VSG的无功功率指令实现对虚拟电动势的调节,使其在电压穿越期间为电网提供动态无功支撑,对并网点电压进行调节。并有效抑制连续高/低电压穿越期间系统功率、频率持续性波动,提高系统在连续高/低电压穿越期间的并网稳定性。最后,通过系统仿真验证所提控制策略的有效性。

基于光储协同的改进型低压穿越控制策略

针对光伏发电系统低压穿越过程中传统控制策略引起的逆变器直流电压泵升,以及储能装置参与协调过程中存在的调节被动和响应滞后问题,提出一种基于光储协同的改进型低压穿越控制策略。首先,揭示不平衡功率在逆变器直流侧堆积是电压泵升的关键原因;其次,以并网点电压支撑与不平衡功率抑制为双重目标,构建逆变器参考电流自适应生成模块,通过优化逆变器低压穿越期间的电流指令抑制不平衡功率的产生。在此基础上,设置直接功率控制的超级电容储能,使其依据光伏与逆变器输出的实时功率差值主动协同消纳超出抑制能力的不平衡功率。仿真结果表明,改进型低压穿越控制策略在保证并网点电压支撑的前提下,通过分级调控获得更快的响应和调节速度,有效解决了逆变器直流侧电压升高问题。

构网逆变电源故障穿越控制策略及其对保护影响的研究综述

构网(grid-forming,GFM)逆变电源(inverter-based resources,IBRs)可模拟传统同步电机行为,自主提供电压以及惯量支撑,是实现高比例新能源接入电网的必然途径。继电保护是保障电力系统安全稳定运行的第一道防线,其动作性能取决于对系统故障特征的辨识能力,而构网逆变电源主导下电力系统的故障特征则与逆变电源的物理极限和控制策略高度相关。该文首先梳理了典型构网逆变电源在正常及故障穿越时的控制策略及特点;进而归纳了电源的简化等值模型及故障特性分析研究成果;最后,总结了构网型逆变电源并网系统相关的保护技术研究现状,初步评述了构网逆变电源对当前保护技术的影响以及该领域未来所面临的问题。

不同故障状态下电网形成变换器的故障穿越控制

电网形成GFM(grid-forming converter)变换器作为高渗透率电力电子设备电力系统的主要元件之一,其故障穿越FRT(fault-ridethrough)能力是保证高度电力电子化电力系统稳定运行的重要基础。基于此,提出1种适用于GFM变换器的FRT策略,既考虑了变换器的硬件约束(即电流约束),又可在发生对称和非对称故障时使GFM在保护模式下运行。首先,详细分析了GFM变换器的FRT相关问题;然后,建立了1种适当的FRT模型及控制方法;最后,通过功率硬件在环仿真与实验验证所提方法的有效性。结果表明,与电网跟随变换器相比,所提控制方法可保障GFM变换器在故障时瞬时注入无功电流,以防止变换器出现过流问题,并最终实现GFM变换器在严重故障条件下仍可容错运行。

考虑低电压穿越全过程控制策略切换的双馈风机电气量研究

双馈感应发电机(doubly fed induction generator,DFIG)的电气特性在低电压穿越(low voltage ride through,LVRT)全过程均易受电网电压变化影响,而现有研究多关注故障期间DFIG的电气特性,未考虑故障清除后不同情形下DFIG电气特性的差异,且较少研究LVRT全过程DFIG的功率特性,LVRT全过程电气特性分析尚不全面。为此研究了LVRT全过程DFIG的运行状态,在故障清除前,将LVRT全过程分为故障发生、无功功率优先控制启动两个阶段,故障清除后分为撬棒二次投入、有功功率爬坡恢复两种情形进行分析。在此基础上,推导了LVRT全过程定子侧输出电流、功率的表达式,并在PSCAD中建立了DFIG仿真模型,时域仿真结果与解析表达式波形可较好吻合,证明了所提方法的有效性。

富水砂层中盾构始发穿越既有地铁线路的结构稳定性研究

[目的]富水砂层地质条件下,新建地铁线路盾构始发穿越既有地铁线路时,对既有地铁线路结构稳定性的研究较为鲜见,需总结类似工程的相关规律。[方法]以新建的郑州地铁7号线黄河迎宾馆站—英才街站区间盾构始发穿越既有地铁2号线结构工程为依托,根据实际工况采用有限元软件MIDAS GTS NX建立了施工区间的三维数值模型,并利用软件的结果提取功能得到了该工程对应模型的模拟结果。选取现场2个监测点位,将2个测点的现场实测值与模拟计算值进行对比,证实了该模型的准确性。在此基础上,进一步研究了盾构始发穿越、一般下穿施工两种穿越方式下对既有地铁线路结构稳定性的影响,以及始发洞门与既有地铁结构间竖向距离d的4个取值对既有地铁线路结构稳定性的影响。[结果及结论]所建三维模型在一定程度上可反映实际工况。在既有地铁线路结构、材料、加固方式等因素均不变的情况下,既有地铁线路结构的稳定性因穿越方式的不同而有所差异,与一般下穿施工相比,采用盾构始发下穿方式时对既有地铁线路结构的影响较小。采用盾构始发下穿方式时,d的取值不同,对既有地铁线路结构稳定性的影响有较大差异。d=2.00 m对既有地铁线路结构的影响较小,工程成本也较小。建议在工程条件允许下采用盾构始发下穿方式,且推荐d值取2.00 m。

城市地下空间盾构隧道穿越工程研究综述

对盾构隧道穿越既有地铁线、各类建筑物桩基、地下管线等穿越工程研究动态进行归纳总结,讨论有待解决的主要问题及未来重点研究方向。首先,深入探讨盾构隧道穿越工程在复杂城市地下环境中面临的地质条件多样性、地下结构物复杂性及施工过程中可能引起的地层变形和结构损伤等问题。其次,阐述关于盾构隧道穿越复杂地下环境的研究成果,总结不同研究方法和监测手段在解决盾构隧道施工引起地下结构变形和安全问题中的应用情况,并讨论其优缺点。最后,归纳盾构隧道穿越工程引起结构变形问题的控制难点,从盾构隧道掘进参数和注浆控制、既有建筑物加固措施、监控量测等方面提出控制结构变形的可行方案。

低电压穿越条件下并网逆变器多矢量模型预测功率控制研究

为了满足光伏电站的低电压穿越要求,需要保障在电网电压跌落时光伏电站依然能够维持并网,快速向电网提供一定的有功功率和无功功率,改善并网质量。为此提出一种多矢量模型预测功率控制方法,该方法避免了对六对基本电压矢量的重复调制,而是在每个周期中始终选择一对基本电压矢量和两个零矢量以对称方式执行调制,有效降低了网侧电流谐波含量,同时减少了计算时间,且具有固定的开关频率。此外,为了避免负责反馈信号的观测器因低电压穿越引起观测误差以及节约硬件成本,在此引入滑模观测器,并在滤波方法上加以改进,避免了对精确角频率的依赖。最后,通过仿真和试验验证了所提方法的正确性及有效性。

NFTSM控制的光伏并网系统低压穿越控制策略

针对现有PI与ISMC控制下光伏并网系统LVRT过程响应速度慢、不对称故障时控制效果较差或抖振效果明显等问题,提出一种NFTSM控制的LVRT控制策略。考虑光伏并网系统外部条件多变的特性,采用双指数滑模超平面与控制率,选取指数趋近律加速趋近速率,构造出具有调节有功、无功输出的非奇异快速滑模控制器,并验证其稳定与收敛性,简单且有效地实现了光伏并网LVRT。Matlab/Simulink仿真结果表明,NFTSM控制的光伏并网LVRT具有收敛速度快、谐波含量低、抗外界干扰与抖振抑制能力强等优点。