具备直流潮流控制与故障限流功能的电感耦合型复合装置

高压柔性直流电网作为解决可再生能源大规模接入和消纳问题的有效手段,已成为未来电力系统的重要发展方向之一,但也使其潮流控制和故障保护的问题更加突出。为了克服以上问题、提高系统稳定性,提出了一种具备直流潮流控制与故障限流双重功能的电感耦合型复合装置。首先,提出了该复合装置的拓扑结构,该拓扑在传统直流潮流控制器基础上增加了可共用耦合电感的限流支路;其次,详细分析了直流潮流功能的工作原理、理论推导及其控制策略;然后,基于故障条件下提出的限流动作时序,进一步解析了稳态、限流、故障切除和泄能4个不同时段下耦合电感的作用效果,并研究了各时段直流故障电流的计算;最后,在MATLAB/SIMULINK仿真软件上搭建四端直流电网模型,仿真结果表明所提拓扑通过共用耦合电感实现了良好的潮流控制和抑制短路电流的功能,在短路故障状态下缩短故障电流的切除时间,在保证经济性的同时提高了系统的稳定性。

多端口线间直流潮流控制器模型预测控制策略

为解决柔性直流电网中存在潮流控制自由度不足等问题,并提高动态性能,提出了一种多端口线间直流潮流控制器(MI-PFC)的模型预测控制策略。首先,对含有MI-PFC的多端直流电网进行离散化数学建模;其次设计代价函数与权重因子并通过子模块排序算法和调制策略来完成控制;最后,通过MATLAB/Simulink仿真平台验证所提模型预测控制策略的控制性能。最终证明所提控制策略具有动态性能强、多目标控制、结构简单等优点。

考虑综合运行成本的风电优先调度模型与算法

为优先调度风电,并充分考虑风电并网对系统经济性的影响,本文提出了一种考虑综合运行成本的风电优先调度模型。在传统火电机组运行成本和环保成本的基础上,引入风电的优先消纳补偿成本和系统的旋转备用成本;计及系统的爬坡约束、旋转备用约束等一系列安全性约束条件;最后运用综合粒子群算法思想的改进细菌觅食算法对IEEE30节点系统进行了仿真,仿真结果验证了本文所提出模型与算法的合理性和可行性。

考虑风电并网系统的储能优化配置

随着风电的大规模并网,风电的随机性、波动性给系统的运行带来巨大挑战.而储能在保证电力系统的安全稳定经济运行中扮演着重要角色,尤其是在降低系统的运行成本和提高电压质量方面具有重要意义.如何实现储能容量的配置以及储能位置的选取显得尤为重要.为此,提出一种混合多目标粒子群优化算法.该算法将引入精英策略的非支配排序遗传算法(Nondominated Sorting Genetic Algorithm,NSGA-II)与概率潮流相结合,用威布尔分布描述风速的概率分布,通过五点估计法(FivePoint Estimation Method,5PEM)对风力分布进行离散化处理.考虑风力发电的不确定性,通过寻找储能单元的最优位置和容量以实现系统运行成本最小化,并且改善系统的电压分布.通过IEEE-30节点系统进行案例分析,验证所提算法的有效性以及储能优化配置的必要性.

基于交替方向乘子法的含风电场系统ATC计算

随着风电大规模并网,其波动性、间歇性及时空相关性对可用输电能力(available transfer capability,ATC)计算带来极大挑战,建立考虑风速时空相关性的基于直流潮流的含风电场系统可用输电能力计算模型。同时考虑风速时空相关性与负荷波动性对系统潮流分布的影响,并采用交替方向乘子法(alternating direction method of multipliers,ADMM)对ATC模型进行优化求解,以提高计算速度,实现系统ATC的快速计算。以IEEE-9、IEEE-39、IEEE-118测试系统进行仿真,验证该算法的准确性和有效性。

适用于直流电网的多端口电容限流式直流断路器

混合式直流断路器是当前柔性直流系统最为理想的故障隔离方式,文中针对高压直流电网设计了一种多端口电容限流式直流断路器.首先,简要介绍ABB混合式直流断路器的拓扑结构和工作原理,在此基础上提出多端口电容限流式直流断路器的拓扑结构并详细论述了所提直流断路器的工作原理;其次,通过对不同时段下故障等效电路的分析,获得了直流断路器关键参数的设计方法;最后,在PSCAD/EMTDC仿真软件上搭建四端直流电网模型,分析验证了所提直流断路器的开断能力和限流效果,并与多种方案进行经济性比较,进一步验证所提直流断路器的优越性.结果表明本文所提多端口直流断路器能够在6.8 ms内切除故障,并且仅需538个IGBT元件,具备良好的开断、限流能力和经济性.