考虑备切机组涉频特性的高频切机优化方法

高频切机是防止区域型送端电网因过剩功率引发频率失稳事故的主要手段。首先分析了高频切机动作切除机组对系统频率响应的影响方式,构建了考虑不同频率响应阶段下系统频率特性差异评价高频切机方案实施效果的目标函数。在此基础上,建立了切机量最小和评价指标最优的高频切机方案多目标优化的数学模型,提出了一种考虑备切机组涉频特性差异的高频切机方案递进修正优化方法。采取将备切机组等容量替换为新能源机组整定初始切机量,将不受备切机组涉频特性差异和切除顺序的影响。在寻优的迭代过程中,依据切机后的过剩功率水平对各轮次切机量进行修正。仿真对比分析验证了所整定的高频切机方案具有权衡总切机量最小与实施效果最优的优势。

基于改进NSGA2算法的考虑风机接入电能质量的多目标电网规划

大规模风电并网必然会给电力系统带来一系列的电能质量问题,为保证电网投资经济性和电能质量最优,考虑风机出力以及负荷预测的不确定性,利用机会约束规划方法构建了以线路总长度最短,风电场并网公共连接点处的电压闪变水平最低为目标的风电场多目标电网规划模型。针对传统优化算法的目标权重人为选择以及常规NSGA2算法的局部收敛等问题,提出将正态分布交叉(normal distribution crossover,NDX)算子引入到NSGA2算法中,借助NDX算子加强算法的全局搜索能力,优化出最佳的电网规划方案。对IEEE6节点系统的仿真结果表明所提方法具有较高的决策效率,得到的含风电场电网的规划方案,在保证经济性的同时,也使风机并网点的电能质量达到更高的品质。

基于硬C均值聚类算法和支持向量机的电力系统短期负荷预测

提出了一种联合使用硬C均值(hard C-mean,HCM) 聚类算法和支持向量机(support vector machine,SVM)的电力系统短期负荷预测方法。与目前采用单一SVM的负荷预测方法相比,考虑了电力负荷变化的周期性特征,依据输入样本的相似度选取训练样本,即通过对学习样本的聚类选用同类特征数据作为预测输入,保证了数据特征的一致性,强化了历史数据规律。实际应用证明了该方法的有效性,该方法不仅提高了负荷预测精度,还缩短了预测执行时间。

基于动态聚类算法径向基函数网络的配电网线损计算

提出了基于径向基函数网络的计算配电网线损的实用方法。对有代表性的配电线路的线损与特征参数的样本数据,采用一种新的动态聚类算法进行聚类,来确定RBF网络的隐含层节点,不仅聚类速度快,而且隐含层节点数的优化提高了网络的利用效率。利用RBF网络强的拟合特性映射线损与特征参数之间复杂的非线性关系,使网络学习了配电线路在结构参数和运行参数变化时线损的趋势规律。以68条配电线路数据为例,仿真结果验证了文中提出的方法具有网络模型简单、学习速度快、线损计算精度高等优点。

基于模糊神经网络的发电机励磁控制器的研究

在分析发电机励磁控制系统的基础上将模糊控制理论和神经网络技术有机结合,提出了基于模糊神经网络(Fuzzy Neural Network,FNN)的智能型励磁控制策略,构造了具有双FNN模型结构的励磁控制器。所构建的FNN励磁控制系统不仅保留了模糊控制的功能,而且具有体现励磁控制非线性特征的能力,能更精确地反映系统的动态变化过程,具有更强的鲁棒性和适应性。

改进粒子群算法在电网无功优化中的应用

粒子群算法作为一种随机搜索算法,适合解决电网无功优化问题。考虑到粒子群算法收敛速度过快,容易进入局部收敛,导致收敛精度不高,研究了粒子群算法的改进措施。建立了一个全面考虑实际约束条件和无功调节手段的无功优化数学模型,提出了采用改进粒子群算法求解电网无功优化问题的方法,以确定无功优化的最优方案。以IEEE14节点系统进行仿真分析,对3种不同方案进行了对比,结果表明所用方法寻优质量高,不仅节点电压满足系统运行要求,而且系统网损也有一定程度的降低,采用该改进粒子群算法进行电网无功优化行之有效。

配电网线损计算径向基函数神经网络方法

提出了一种电力配电网线损计算的RBFNN(Radial basis function neural networks)方法．主要利用RBFNN较强的拟合特性映射线损与特征参数之间复杂的非线性关系,记忆配电线路在结构参数和运行参数变化时线损的规律．采用LBG聚类方法和一种确定最佳聚类数的标准来优化RBFNN隐层节点,以提高网络的利用效率．实例仿真验证了所提方法的有效性和实用性．

一种提高系统频率响应特性的风储协调控制策略

风电并网规模的不断扩大削弱了电力系统的惯量水平,给频率稳定带来巨大挑战。通过分析不同风速下双馈风机(DFIG)参与惯性响应的能力,给出了一种风速分段方法,从而确定DFIG参与调频的风速范围。在此基础上,提出了一种DFIG与储能技术联合的调频控制策略,根据系统惯性响应和频率恢复2个阶段的频率变化特点,制定风储协调出力模式:在惯性响应阶段,通过虚拟惯性控制使DFIG释放转子动能以阻止频率跌落,并采用超速控制将DFIG转速变化分配至最大功率点跟踪控制运行点两侧以改善调频效果,同时逐渐增加储能系统的输出功率对DFIG后期的调频功率下降进行补充;在频率恢复阶段,将DFIG退出调频模式以避免虚拟惯性控制从系统索取能量,主要依靠储能系统出力辅助同步发电机加快完成一次调频。算例仿真结果表明所提方法能够有效改善系统的频率响应特性,避免二次频率事故的发生,提高了系统的频率稳定性。

风机转子撬棒投切对电力系统暂态稳定性的影响

转子侧撬棒保护电路是双馈风机常用的低电压穿越措施,故障期间撬棒保护电路的投入和切除会产生冲击,对电网的暂态稳定性产生影响。将风电场的注入功率与等值系统的机械功率联系在一起,推导了故障期间风电场低电压穿越动作对等值系统机械功率的影响。基于拓展等面积准则,从理论上分析风电场低电压穿越动作对电力系统暂态稳定的影响原理,以加速能量作为评判撬棒对系统暂态稳定影响程度的指标,并进行了仿真分析。结果表明,风机撬棒动作主要影响电力系统的加速过程,两机模式下其影响程度与风机并网位置有关,越靠近功率输送端,撬棒动作越有利于暂态稳定。该研究可为低电压穿越方案的优化设计提供理论参考。

考虑负荷控制的有源配电网故障恢复策略

主动配电网的建设使得负荷控制成为电力系统日常调度手段之一。根据有源配电网的负荷灵活控制特性,提出了考虑负荷控制参与的有源配电网故障恢复策略。基于目前配电网仍存在大量手动开关的现状,故障发生时,由于开关操作时间较长,不利于迅速形成孤岛恢复失电负荷。首先利用自适应选择数学模型的负荷控制策略,快速切负荷形成孤岛,充分发挥DG的出力,保障重要负荷的不间断供电:然后对整个有源配电网重构优化,以网络损耗小、开关操作次数少为目标建立优化模型,采用环路编码策略,利用NSGA2算法进行求解。算例表明,所提出的策略能有效解决有源配电网故障恢复问题。

提高DFIG低电压穿越性能的转子Crowbar自适应切除控制方法

针对Crowbar传统控制策略的不足,推导了双馈风力发电机(DFIG)在系统发生三相短路且转子Crowbar电路切除后的转子电流表达式,并提出了一种转子Crowbar自适应切除控制策略。假设当前时刻切除Crowbar,实时计算将出现的转子电流最大值,并在该最大值小于Crowbar动作阈值时将Crowbar切除,保证以Crowbar不会反复投切为前提尽早切除Crowbar,达到从系统少吸收无功和延长Crowbar开关器件使用寿命的目的。通过MATLAB/Simulink仿真验证了所提控制方法的有效性。

基于风险的电网调度操作最佳供电路径生成策略

为保证电网调度操作票系统生成票样的合理性,针对调度操作票生成涉及的负荷转移问题,提出了一种基于风险的调度操作最佳供电路径的生成机制。采用深度优先搜索策略对电网拓扑结构进行负荷转移路径的搜索,并结合启发式剪枝技术,按照电网经济性和安全性的原则及时淘汰无效转移路径,形成可行供电方案。根据考虑了电网连锁故障的静态安全风险评估综合指标,在搜索到的可行供电方案中决策出最佳供电路径方案。算例分析证明了所提方法的合理性。

考虑动态电压区间无功支撑的双馈风机连锁故障穿越控制策略

造成大规模风电机组脱网的低高电压连锁故障近年频发,而现有穿越方案多立足于单一电压骤变故障进行暂态分析及策略制定。从对双馈异步风力发电机(doubly-fed induction generator,DFIG)的暂态冲击和对其无功需求两方面分析低高电压连锁故障的特点,并以最大限度发掘故障期间DFIG的无功支撑能力为出发点,确定其在故障各阶段的无功电流极限和背靠背变流器的无功调节优先级,进而给出无功分配方案以满足电网故障带来的无功需求。在此基础上,提出了兼顾DFIG故障穿越指标和故障各阶段电网无功需求的协调控制策略,即在利用DFIG转子电压补偿项抑制转子过电流的前提下,采用考虑动态电压区间的无功支撑方式,以及协调调用DFIG定子侧和网侧变流器的无功出力,实现对系统电压恢复作用,同时有效改善了高电压阶段电压及转子电流的越限程度,降低了DFIG发生脱网的风险。仿真结果表明所提控制策略有利于DFIG连锁故障期间穿越性能和无功支撑效果。

双馈风力发电机的综合低电压穿越策略

针对目前低电压穿越(LVRT)方案,尤其是转子并联撬棒在穿越过程中存在的不足,提出了一种软硬件结合的双馈风力发电机(DFIG)综合低电压穿越策略。硬件方面,采用定子串联电抗(SSL)的方式来抑制转子电流,在理论分析故障时转子电流骤升机理的基础上,提出一种定子串联电抗阻值的整定方案;软件方面,由于转子侧变流器(RSC)不需要被闭锁,因此通过改进的RSC控制策略来抵消定子串联电抗导致电磁转矩振荡时间延长的负面影响,并在RSC控制中附加故障期间的无功补偿目标,以充分发挥DFIG定子侧的无功输出能力。仿真结果表明:综合穿越策略能有效抑制转子电流的峰值、电磁转矩振荡的幅度及振荡持续的时间,同时能够达到利用DFIG自身向电网提供无功支持的效果。因此,所提方法不仅能够保证DFIG的低电压穿越性能,而且有利于系统的暂态稳定性。

含双馈风力发电场的多机系统暂态功角稳定性分析方法

随着风电装机容量不断增大,风电场的接入对电力系统的暂态稳定造成的影响不容忽视。该文提出一种双馈风力发电机（double-fed induction generator,DFIG）组成的风电场接入的多机系统暂态功角稳定性分析方法。在理论分析风电场有功无功输出对系统暂态稳定性影响方式的基础上,将风电场对外功率特性表示为接地导纳,通过对系统节点导纳矩阵的收缩处理,将接地导纳所包含的有功无功信息糅入同步机群节点导纳矩阵中,风电场对系统功角的影响转化为对同步机之间电气联系的影响,表现为对同步机内电势节点的自导纳和互导纳的影响。利用节点注入功率方程推导各同步机电磁功率的改变量,分析风电场对同步机之间互同步性和系统暂态功角稳定性的影响,解决风电场对系统暂态稳定性影响分析难以量化的问题。针对含有DFIG的3机9节点算例,分析DFIG接入情况下同步机的自导纳和互导纳的变化,并仿真比较发生短路故障时,DFIG采用两种不同低电压穿越方案下系统的暂态稳定性,验证分析方法的正确性。

基于模糊逻辑的高压输电线路故障类型识别新方法

本文在对高压输电线路故障类型识别原理及实现方法进行总结分析的基础上,利用模糊集合理论适用于求解具有不确定信息或具有不确定线性划分关系问题的优势,提出了基于模糊逻辑具有分层结构的输电线路故障类型识别新方法。仿真结果表明,本文所提方法不仅能正确识别高压输电线路的故障类型,而且还不受输电线路系统模型结构的限制,具有较强的通用性和实用性。

基于模糊逻辑和支持向量机的高压输电线路故障分类器

高压输电线路故障类型的正确识别是输电线路故障定位和事故分析的前提保证,探求有效、实用的识别方法是有意义的。在对高压输电线路故障类型识别原理及实现方法进行总结分析的基础上,提出采用小样本高泛化能力的支持向量机(Support VectorM achines,即SVM)算法,并结合适于处理具有不确定线性划分关系问题的模糊集理论,来完成高压输电线路的故障分类器,实现了使期望风险最小化的最优分类。仿真结果表明:所提方法判别过程简单、清晰,能正确识别高压输电线路的故障类型,而且还不受输电线路系统模型结构的限制,具有较强的通用性和实用性。提出的基于模糊逻辑和SVM的高压输电线路故障类型识别新方法,克服了常规线性分类方法的局限性,实现了输电线路故障模式空间的非线性可分,解决了高压输电线路故障模式识别的根本性问题。

双馈异步风力发电机低高电压连锁故障暂态特性精确分析及穿越方案

双馈异步风力发电机(doubly-fed induction generator,DFIG)单一电压骤变故障穿越技术广受关注,而连锁故障同样对DFIG的不脱网连续运行带来严峻挑战。现有研究大多忽视了低高电压连锁故障中低电压阶段对后续电压骤升的影响,对连锁故障暂态过程进行详细推导,指出高电压阶段的转子感应电动势中存在着表征低电压阶段的影响量,这使得暂态冲击比单一故障情况更为严重,从而揭示了连锁故障与单一故障暂态特征的本质差异。在此基础上,给出一种基于转子暂态感应电动势抑制的低高电压连锁故障穿越方案。通过理论推导得到了定子电流微分能准确反映低高电压连锁故障各阶段转子暂态感应电动势这一规律,并给出了将其作为转子电压参考值补偿项来直接抑制暂态感应电动势的控制策略,一方面在通过快速抵消低电压阶段暂态感应电动势达到降低转子过电流的前提下,对电压骤升带来的暂态冲击起到抑制作用,另一方面有效限制了高电压阶段的转子电流,提高了整个连锁故障穿越性能。仿真验证了连锁故障暂态分析的正确性和穿越方案的有效性。

基于改进Karrenbauer变换的有源配电网故障定位新方法

分布式电源DG(distributed generation)并网后,配电网变为两端/多端电源网络,传统基于单向潮流的故障定位方法不再适用,为此提出一种基于改进Karrenbauer变换的有源配电网故障定位新方法。首先针对因配电网不换位造成参数阻抗矩阵中心对称的特点,对阻抗矩阵进行标准Karrenbauer变换增加矩阵的稀疏性;在此基础上,对初步变换矩阵做进一步对角化处理获取修正矩阵,进而得到可实现不换位配电网三相高精度解耦的相模变换矩阵,即改进Karrenbauer矩阵。通过分析相模变换后α模故障附加电流相角差,推导出有源配电网区段故障定位的判据。通过算例分析验证了所提方案可以实现故障区段的准确定位,解决了线路参数不对称对配电网故障定位精度的影响。

含风机电网静态电压稳定薄弱区域分析

电网中电压稳定事故常常由电压薄弱节点故障引起,进而蔓延至全网。风机接入电网后,其出力波动会导致节点电压薄弱程度变化,因此在分析电压薄弱区域时,需考虑风机出力的波动性。文中提出一种考虑风机出力波动性的电网静态电压薄弱区域分析方法,通过蒙特卡罗法,利用风速概率分布对风速抽样,计算风机不同出力下反映电网节点电压薄弱程度的LC指标,并通过统计分析估计电网的薄弱区域及其薄弱程度。以东北某区域电网为例,对含风机电网中薄弱区域进行了估计,并研究了风机容量对薄弱区域的影响对系统电压稳定性影响,该研究对含风机电网的实际运行具有指导意义。