输电网故障时新能源并网点电压跌落及影响范围计算方法

为了应对当前电网安全稳定分析无法评估输电网故障对新能源影响的问题,提出一种输电网故障时新能源并网点电压跌落及影响范围计算方法。以220 kV节点为界,考虑新能源电流输出特性的影响,完善故障计算模型,并计算220 kV节点故障电压。基于计算结果,提取新能源接入中低压电网的典型场景,并细化分析计算故障时刻新能源并网点电压及其与故障点的电气距离。最后,基于修正的39节点标准测试系统,通过与传统故障计算和时域仿真结果对比分析对所提方法进行验证,研究结果表明:采用所提方法的故障电压计算偏差范围为-4.82%~0.6%,能够准确地评估输电网故障对新能源的影响,可以进一步为新能源运行规划和控制策略优化提供指导。

变速恒频风电机组预报-校正变桨控制策略

针对现有变桨控制策略在额定风速附近控制效果不甚理想等问题,提出了一种预报—校正变桨控制策略。该策略对风速序列作移动平均处理,并通过插值方法拟合风速—桨距角曲线获取桨距角预报值,在此基础上辅以比例—积分(PI)调节对控制偏差进行校正。通过仿真对比分析了传统变桨控制策略和新型变桨控制策略的特性,结果表明,新型变桨控制策略能够有效降低随机风速波动对变桨控制的影响,在低风速时实现最大风能捕获,在高风速时有效减少变桨动作频率,改善风电机组运行性能。文中给出了该新型变桨控制策略的现场应用运行曲线,验证了策略的实用性。

电气化铁路负荷对电子式电能表计量精度影响的研究

介绍了在Matlab/Simulink环境中构建电气化铁路的负荷模型,同时建立了时分割乘法器(TDM)电能表以及数字式乘法器电能表模型。通过仿真实验比较可知,调制频率越高则时分割乘法器电能表的计量精度越高,采用高阶Kaiser窗类型的滤波器可提高数字式乘法器电能表计量精度。结果表明,虽然电铁负荷含有大量谐波,负序以及冲击性电流,但只要选取合适的电能表参数就能满足计量所需精度。

风电场无功电压控制系统设计和应用

针对国内风电大规模集中接入电网引起的电压稳定和控制问题,提出了一种适用于变速恒频风电机组风电场的多模式、多目标无功电压协调控制策略。在此基础上,设计了风电场无功电压控制系统。介绍了该系统的架构、主要功能模块和接口的设计方案,通过在上海奉贤海湾风电场一期扩建工程开展现场试验,验证了控制策略的正确性,并证明通过合理控制风电场的无功输出能够有效地对并网点提供无功支撑,有助于维持接入地区电网的电压稳定。

光伏电站接入对多机电力系统低频振荡的影响分析

为了研究光伏电站接入对多机电力系统低频振荡的影响,综合考虑并网光伏电站的动态模型,详细推导并建立了含光伏电站的多机系统状态方程及其线性化模型。在此基础上,选取两区四机系统作为分析案例,采用模式分析法,针对光伏电站接入后系统转动惯量改变和转动惯量保持不变两种典型分析场景,研究不同接入点及不同渗透率情况下光伏并网对于电力系统低频振荡的影响,并通过时域仿真法验证了模式分析的正确性。仿真结果表明:光伏电站不会产生新的低频振荡模式。在转动惯量改变和保持不变的两种场景下,光伏电站的接入对于系统低频振荡的影响存在显著差异,取决于其接入位置与接入容量。最后,通过特征值灵敏度分析,验证了光伏电站不同接入位置、接入容量对于区间低频振荡模式的影响。

考虑预测功率变化趋势的风电有功分群控制策略

风电随机性和波动性导致有功功率调节难度大,为此提出了考虑功率预测趋势的风电有功动态分群控制策略。该策略利用风电超短期功率预测信息和风电场实时运行状态将风电场动态划分6类机群,给出了对风电功率先降后升和先升后降2种非单调变化趋势风电场群的功率预处理方法。在此基础上,确定了各类风电场群的控制原则,通过分析有功功率调节能力给出具体分配方法。利用国内某风电基地超短期功率预测数据进行仿真,验证了所提策略的有效性,结果表明通过风电场动态分群和优化控制,能够实现风电场有功功率的平滑控制,减少输出功率的波动次数。

基于PowerFactory的同步发电机控制系统实用模型验证

DIgSILENT公司开发的PowerFactory软件在国内外电力系统分析中得到了日益广泛的应用。然而,PowerFactory软件缺乏国内实用的同步发电机控制系统(励磁、调速、电力系统稳定器)模型和参数库,限制了其研究结论准确度的提高。针对这一问题,基于PSASP实际工程数据,选取实用的同步发电机控制系统模型类型,在PowerFactory中进行了建模实现,并与PSASP软件进行了仿真对比验证。两区域四机系统中的仿真对比结果验证了所建模型的准确性,为获得更为准确的电力系统分析结果打下基础。

基于混合型深信度网络的风速日前预测研究

目前,准确的风速预测是解决大规模风电安全高效并网的关键基础问题之一。本文将深度学习理论引入风速预报的回归问题研究,基于堆栈降噪自动编码器建立了多个具有不同隐含层数的混合型深信度网络回归模型,并利用风电场的实测风速数据进行四组不同季节风速日前预测实验,包括相同隐含层模型在不同训练测试上的对比实验和不同隐含层模型在同一测试集上的对比实验。实验结果表明:相同隐含层模型在4个测试集上的回归误差(MSE和MAE)随着预报步长的变化都相对比较平稳、波动性不大,即深信度网络模型的鲁棒性较好对数据集的敏感性不强;预报误差随着隐含层数变化具有一定规律,即深信度网络模型对于同一测试集上存在一个最优的隐含层数能够使预报误差最小。最后,针对相同的训练测试集,采用典型常用的支持向量回归机进行风速日前日前对比实验,预报误差统计效果均比混合型深信度网络的差。因此,深信度网络可以通过其强大的非线性映射能力自动提取风速的复杂变化模式,从而有效提高回归模型的预测精度和鲁棒性。这为深度特征学习方法在风速预测中的实际应用奠定了一定的基础。

电气化铁路造成的电能质量问题对电能计量用TDM的影响研究

电铁的高速发展同时带来了严重的电能质量问题,其中线性负荷下精度较高的时分割乘法器(TDM)在电铁的影响下是否会产生计量误差成为了供用电双方关注的问题。对TDM原理和电气化铁路的负荷特征进行了理论分析,进而在simulink中搭建了电铁负荷模型,在此基础上通过仿真实验研究了电铁负荷造成的谐波、冲击性以及电压波形突变等三个方面对TDM的影响,同时分析了TDM采用不同的调制频率时在电铁负荷下的误差情况。并通过实际数据与数字式乘法器进行了对比。以上工作得出TDM在电铁负荷下会产生原理性负误差,但在调制频率适当时可达到需要的精度,且在原理上比数字式乘法器更适合用于电铁计量。这一结论为电气化铁路下的计量方式研究提供了参考。

基于ZnO非线性电阻的新型消弧消谐策略研究

首先,阐述了配网中性点不接地系统产生弧光接地过电压和铁磁谐振过电压的机理,针对2种过电压的产生机理,提出采用氧化锌非线性电阻限压器投于系统故障相。对于弧光接地过电压,限制其弧道恢复电压;对于铁磁谐振过电压,利用限压器吸收电压互感器的铁磁谐振能量,使其退出饱和,最终达到消除2种过电压的目的。在PSCAD/EMTDC中建立了间歇性弧光接地和限压器的简化仿真模型,仿真结果证明了新策略消除弧光过电压和谐振过电压的有效性。

基于相关辨识法的大型光伏电站广域阻尼控制器设计

针对含大型光伏电站的电力系统可能存在的区间低频振荡问题,提出基于相关辨识法的大型光伏电站广域阻尼控制器设计方法。首先采用基于伪随机信号的相关辨识法得到系统的开环传递函数。接着将TLS-ESPRIT法应用到主模比指标的计算中,并结合留数指标对阻尼控制器输入信号进行优选,然后采用极点配置的方法整定控制器参数。最后,在DIgSILENT/PowerFactory中搭建含光伏电站的两区域系统机电暂态模型,时域仿真结果表明:所提出的光伏广域阻尼控制器能够有效抑制系统区间低频振荡,提升了系统小干扰稳定性。

基于改进最小方差法的风电机组变桨距控制

针对额定风速以上风电机组变桨距控制问题,提出了一种基于改进最小方差法的风电机组变桨距控制策略。该方法将延长预测步长思想,时变αf0设计和柔化控制作用相结合,能够在突变过程初期,限制控制幅度,在控制后期能够加快收敛速度。同时与递推最小二乘辨识方法结合,用于额定风速以上风电机组变桨距控制系统。通过算例仿真表明,与传统的最小方差控制和PI控制方法相比,该方法能够使得系统响应迅速,在额定风速以上快速改变桨距角,保证了风电机组恒功率输出运行。

基于Linux和MiniGUI的高压变频调速装置人机界面的设计

介绍了基于Linux和MiniGUI的高压变频调速装置人机界面在硬件及软件上的设计。在硬件方面,主要阐述了LCD、触摸屏的接口电路及驱动设计,同时针对触摸屏定位不准确的问题,提出了进行坐标校正的办法。在软件方面,主要介绍了嵌入式操作系统的构建,包括Bootloader的设计、Linux 2.6内核的移植。讨论了采用皮肤界面技术开发MiniGUI应用程序的方法。

风电场短路电流频率不一致性及其对纵差保护的影响

基于风电场的等效网络与叠加定理,研究了双馈风电机组在网络短路故障时,对风力发电系统内部量测点电流的影响,导出了风电场相对于其他类型发电场所特有的电流频率差异特性。基于Matlab/Simulink仿真实验证实了这种频率差异特性,并得到了过渡阻抗与电流频率成分之间的定量关系。分析了两侧电流频率的不一致性对于纵差保护所产生的影响,给出了这种保护在风电场中存在的适应性问题。最后通过仿真实验验证了这些适应性问题,并对于部分保护的配置提出了改进方案以适应风电场的特性。

具备无功支撑能力的双馈变流器故障穿越技术研究

随着风力发电在电网中所占比例的日益增长,电网故障穿越能力凸显重要。本文对双馈变流器故障穿越硬件实现进行了描述,介绍了一种改进的可靠的交流Crowbar电路设计方案。结合公司现2MW双馈变流器,设计了电网故障时双馈风电机组网侧和机侧变流器有功、无功功率的分配方案。仿真研究与样机测试均表明,该技术方案在确保电网故障不脱网工况下,能够提供一定的动态无功支撑协助电网电压快速恢复。

海上风电场经交流电缆送出系统的无功配置与协调控制策略

海上风电具有广阔的发展前景。目前海上风电场普遍采用交流电缆送出方式,因电缆充电无功大,存在注入系统无功多、导致部分母线电压超标等问题。首先分析了海上风电机组的无功功率极限,计算了海上风电经电缆送出系统的无功/电压数值关系;从降低海上风电工程建设造价和充分发挥风电场参与系统无功控制能力的角度设计了综合利用风电机组无功输出能力和电网侧高抗的配置方案,在此基础上提出了海上风电场无功协调控制策略;采用中国江苏省实际电网结构,设计了海上风电场接入系统算例,基于实际风速数据进行了风电场满载、半载及轻载运行工况下的动态仿真验证,结果表明了所提配置方案和控制策略的可行性和正确性。

基于多状态马尔科夫链的配电设备状态检修策略优化方法研究

针对配电设备种类繁杂、数量巨大的特点,提出一种配电系统设备状态检修策略优化模型,用于支撑配电设备的状态检修决策。首先基于马尔科夫链,建立设备多状态转移模型,模拟设备在运行过程中可能出现的多种劣化状态。然后,在设备多状态转移模型中增加巡检率、维修率等参数,求解状态转移方程,得到各类检修参数对设备故障率的影响。进而考虑设备故障对整个系统的可靠性指标的影响,以检修参数为优化变量,以系统整体经济性最优为目标,建立状态检修参数优化模型,并应用遗传算法求解,得到各类设备的最优检修参数。以RTBS-Bus6配电网为算例,验证该文状态检修参数优化模型的有效性,结果可为配电网设备的巡检间隔、检修方式的制定提供策略参考。

基于深度学习的综合能源配电系统负荷分析预测

为支撑综合能源配电系统的经济调度和优化运行,提出了一种基于深度学习的冷热电多元负荷综合预测方法。首先,使用皮尔逊系数定量计算多元负荷间的相关关系,分析负荷与影响因素间相关性;然后,构建基于卷积神经网络和支持向量回归的深度学习模型,其中卷积神经网络作为特征提取器从输入数据中提取隐含的更具代表性的特征信息,支持向量回归作为预测模型输出预测结果,同时开展缺失数据与离群数据的预处理;最后,应用某综合能源系统的实际数据对算法的有效性进行了验证,比较分析了考虑多元负荷相关性对预测结果的影响。结果表明:所提出的RCNN-SVR模型对冷、热、电负荷均有较好的预测精度。研究成果可为综合能源配电系统的综合负荷预测提供参考。

电网友好型双馈感应发电机的暂态协调控制策略

以风电运行"电网友好化"为背景,综合考虑电网友好型双馈感应发电机(DFIG)控制策略在应用中的相互影响并提出改进稳定控制策略。以满足并网导则要求的DFIG虚拟惯量控制、暂态有功控制与暂态无功控制3种电网友好型DFIG控制策略为对象,首先分析了暂态无功控制与暂态有功控制对于暂态有功给定的影响,其次分析了暂态有功给定对虚拟惯量控制效果的影响,最后分析了虚拟惯量控制对暂态无功控制效果的影响。在考虑以上3种影响的基础上,针对上述电网友好型DFIG控制策略在具体暂态阶段中相互制约的现象,从最终控制效果出发,提出能够同时改善送端系统在短路故障及其恢复过程中的功角稳定,减小故障期间电压跌落深度的综合控制方案,并通过时域仿真验证了影响分析与改进控制的正确性和有效性。

面向分频海上风电送出的模块化多电平矩阵变换器改进V/f解耦控制策略

基于全桥功率模组的模块化多电平矩阵变换器(modular multilevel matrix converter,M3C)是海上风电送出中具有良好应用前景的新方案,但是M3C也存在工、低频电气分量在桥臂内的直接功率耦合现象。为此,提出适用于分频海上风电送出的新型M3C构网电压/频率(V/f)解耦控制策略。根据对子变流器瞬时功率的分析,提出桥臂电容电压的层次化控制方法,M3C各子变流器在工频侧独立控制,通过输入正序有功及负序电流实现桥臂电容电压的稳定。而M3C各子变流器在低频侧统一控制,通过电流双序闭环控制实现低频交流电压的稳定。根据工、低频解耦控制得到的电流参考值,在静止坐标系统下统一实现9个桥臂瞬时电流的完全独立控制。所提方法可有效降低M3C控制复杂度,提高所构建低频交流系统的稳定性。搭建仿真模型通过稳态、动态及工、低频典型故障实验全面验证所提策略的有效性。