DC microgrid stability control with constant power load:a review

The DC microgrid has the advantages of high energy conversion efficiency,high energy transmission density,no reactive power flow,and grid-connected synchronization.It is an essential component of the future intelligent power distribution system.Constant power load(CPL)will degrade the stability of the DC microgrid and cause system voltage oscillation due to its negative resistance characteristics.As a result,the stability of DC microgrids with CPL has become a problem.At present,the research on the stability of DC microgrid is mainly focused on unipolar DC microgrid,while the research on bipolar DC microgrid lacks systematic discussion.The stability of DC microgrid using CPL was studied first,and then the current stability criteria of DC microgrid were summarized,and its research trend was analyzed.On this basis,aiming at the stability problem caused by CPL,the existing control methods were summarized from the perspective of source converter output impedance and load converter input impedance,and the current control methods were outlined as active and passive control methods.Lastly,the research path of bipolar DC microgrid stability with CPL was prospected.

Influences of Resistor-Type Superconducting Fault Current Limiter on Power System Transient Stability with Asymmetrical Short-Circuit Faults

The transient stability of a single machine to infinite-busbar power system with resistortype superconducting fault current limiters （SFCL） is analyzed under asymmetrical short-circuit fault conditions. The SFCL is considered to introduce a resistance into the three-phase circuits when faults occur. Based on the power-angle curves for different short-circuit conditions of the single-line to ground, double-line to ground and line to line short-circuit faults, the influences of the SFCLs on transient stability are analyzed in detail. The time-domain simulation of transient stability is carried out to verify the analytical results.

The Effect of Some Effective Quantities to Electronic Stopping Power

The dependences of effective quantities Z＊, Zt,/＊, （effective number of electrons for ionization and for quasi-molecule, effective mean excitation energy） on the incident ion energy have been studied for a pervious stopping power calculation method, and Bohr stripping criterion and quasi-molecule criterion in this regard have been discussed in some details. The effect of effective quantities to the obtained stopping power results is investigated by calculating stopping powers. The contributions to stopping power from the modified LSS and Bethe formulas have been calculated separately and compared in graphs of stopping power. The stopping power for lithium ions in the intermediate and higher energy region is found to be dominant due to excitation-ionization whereas quasi molecule criterion is dominant in the lower energy region.

“双高”电力系统:一种新的稳定判据和稳定性分类探讨

随着能源变革和电力电子技术发展,高比例新能源和高比例电力电子设备(简称“双高”)在电力系统中比例增高,带来新的稳定问题。该文对“双高”电力系统的失稳影响因素和稳定判据进行深入剖析,探索“双高”电力系统的失稳机理,提出系统阻抗角稳定性分析方法。基于所提出的稳定性分析方法,从系统有功功率、无功功率平衡基本运行规则出发,构建“双高”电力系统的阻抗角稳定判据,通过搭建仿真模型验证所提稳定判据的有效性和正确性。同时,对IEEE 提出的稳定性分类进行探讨,在遵循传统稳定性分类原则基础上,基于所构建的稳定判据,尝试提出一种新的稳定性分类方法,希望有助于厘清“双高”电力系统稳定性问题,为后续系统规划、稳定性控制提供指导。

面向光伏电站除尘作业的移动机械臂抗倾覆稳定性研究

对光伏电站移动机械臂倾覆稳定性的研究是其安全、高效作业的前提。采用重力法分析移动机械臂在水平路面和倾斜路面的静态稳定性,以倾覆力矩为标识对移动平台与机械臂耦合状态下的稳定性进行分析,并利用Matlab和Adams仿真验证移动机械臂的稳定性,结果表明移动机械臂在水平路面上进行作业运动时处于稳定状态;通过分析移动机械臂在倾斜路面上的稳定性,确定其可安全操作的最大路面倾斜角度。

国内外文化发展评价标准研究的回顾与展望

用什么样的标准来评价文化发展,对文化的发展方向会起到直接的影响。对于文化强国标准的理论构建、指标体系和实现路径选择进行深入的探讨,具有重大理论意义和现实意义。文化强国理论来源、现实依据和核心内涵与文化强国标准之间的逻辑关系怎样?文化强国标准的历史逻辑、学科基础和构建原则是什么?文化强国标准的内部维度和外部维度是一种怎样的关系?标准确立之后怎样保证指标体系的合理性、客观性、普遍性和可操作性?在创新性标准评价体系的指导下,如何实现路径优化?本文对国内外文化发展评价标准的研究进行了回顾,并在此基础上提出了构建中国特色文化发展评价体系的设想。

光储接入牵引供电系统应急供电方案下低频稳定性研究

“双碳”目标背景下,新能源较大规模接入牵引网可能成为铁路运输新趋势。为对意外失电的列车紧急牵引并打破铁路领域传统用能壁垒,实现铁路能源自给型低碳供电并与电网互为备用,各系统能量互联互通,首次提出一种应急供电方案灵活利用牵引网侧接入的光储装置牵引列车并对“光-储-车网”耦合系统的低频稳定性展开研究。首先,制定RPC双模式单相全桥逆变器的控制方法结合光储运行状态协调控制策略划分工作模态;然后,利用小信号及状态空间平均法建立光储、客车(CRH3型动车)以及投影到dq坐标系下铁路功率调节器直流侧阻抗模型;最后,利用所得“光-储-车网”3个子系统的导纳模型,引入一种适应多工况的无源判据,揭示控制器参数及多源对牵引供电系统电气稳定性的影响规律。研究结果表明:所提方案通过新能源及储能装置在昼夜多工况下均能长时持续稳定牵引列车,当新能源或电网供电出现意外二者可互补切换,故障条件下机车仍可受电稳定行走。此外,光储电压环比例增益对该系统阻抗匹配性稳定性有较强的电气敏感性,所建模型结合无源判据指导调参接入不同供电源补偿系统阻抗可治理部分失稳现象,该方案下储能系统具有良好的补偿特性。在Starsim半实物实验平台验证了“光-储-车网”耦合系统应急供电方案的可行性及稳定性研究的正确性。

考虑温度作用的岩石统计损伤本构模型及验证

为了预测和评估深部高温岩体的稳定性,运用理论推导的方法研究温度作用下(后)岩石的本构关系。首先,基于已有的岩石统计损伤本构模型,考虑温度对岩石损伤变量的影响,引入了损伤变量修正系数、损伤起裂应力和起裂应变等参数;其次,假设微元体强度服从幂函数分布,并符合Hoek-Brown(H-B)强度准则,针对统计损伤本构模型无法反映峰前较强的微裂纹压密效应的弊端,引入了相应的模型修正系数;再次,建立了考虑温度作用的岩石统计损伤本构模型,并确定了模型参数的表达式;最后,对比不同温度作用下(后)的花岗岩在单轴和常规三轴压缩试验条件下所得的结果与文献中模型的计算结果,验证本文模型的准确性。研究结果表明:所提出的模型的计算结果与文献的试验结果在数值、分布规律和趋势上具有良好的一致性;对于全过程σ-ε曲线的各阶段,本文模型的计算效果较文献中本构模型计算效果更好,与试验曲线的贴合度更高,能够更好地反映高温作用下(后)岩石的损伤本构特征。该模型的参数具有常规性,适用于各类温-压组合作用工况下的岩石。

基于定位收缩法的局部阴影条件下光伏最大功率点跟踪

光伏最大功率点跟踪是提高光伏发电效率的重要手段。在局部阴影条件下,光伏阵列的特性曲线呈现多峰形状,常规的传统算法容易陷入局部最优。如何在局部阴影条件下找到全局最大功率点(global maximum power point,GMPP)至关重要。提出了一种定位收缩法(locate and shrink algorithm,LSA),采用收缩边界的思想使得边界逐渐收缩到GMPP。LSA第一阶段提出了一种峰的定位方法,通过自适应采样结合I-V特性曲线能够定位主要峰的占空比范围。定位法能够与其他单峰算法结合,具有较强的扩展性。第二阶段提出了一种基于三点准则的收缩法,能够在单峰范围内通过收缩边界快速找到峰值点,并且具有很强的环境适应性。将LSA与多个算法进行仿真和硬件实验对比,结果表明LSA在跟踪速度、跟踪精度和稳态振荡方面有着明显优势。

考虑虚拟电阻局限的电网电压跌落VSG暂态稳定性提升

虚拟电阻(virtual resistance,VR)方案能有效抑制虚拟同步发电机(virtual synchronous generator,VSG)并网过程中的同步振荡(synchronous resonance,SR),但会恶化系统暂态稳定性能,尤其是在高压线路中较大的线路电感将使其恶化程度进一步加剧。针对上述矛盾,首先基于功率流模型绘制功率-虚拟功角曲线,进而以最大功角过冲、总减速面积和最小初始功角定量描述VSG暂态稳定性。然后以增大最大功角过冲和总减速面积为目标,提出在电压跌落故障发生时通过减小等效有功指令和增大等效无功指令来提升系统暂态稳定性,并给出调节系数组合稳定域。最终在Matlab/Simulink平台中搭建仿真模型,结果表明,考虑VR和高压线路固有较大线路电感时,改进VSG控制策略可显著提升系统暂态稳定性能,应用良好。

锁相环主导下变流器振荡问题的阻抗分析方法:标称性与鲁棒性

基于dq坐标、序坐标和极坐标的阻抗法是研究变流器振荡问题的常用方法,不同阻抗法可相互转化并在判断系统稳定性方面等价,然而它们的差异性和适应性尚待深入探讨。为此,首先在上述3种坐标系分别建立并网系统阻抗模型,并对比分析其数学和物理特征;其次,分析不同坐标系下阻抗模型的可解耦性,给出所导出的阻抗判据在主导环节分析和机理解释方面的具体区别;进一步,以锁相环高参与度的次/超同步振荡问题为例,针对变流器四象限运行时的不同场景,分别从阻抗判据的标称性和鲁棒性角度分析开环传递函数右半平面极点的存在性和对不确定性参数的灵敏性,并在此基础上分析几种现有阻抗判据的适用场景和条件;最后,利用仿真验证所提结论的有效性。

基于子空间分解的电缆缺陷定位方法

频域反射法(frequency domain reflectometry,FDR)是目前电缆缺陷定位的有效方法之一。针对传统FDR的缺陷定位效果受窗函数和干扰项影响大的问题,该文提出一种基于子空间分解的电缆缺陷定位方法,该方法不需要选择窗函数,并且滤除了干扰信号的子空间,因此拥有更好的缺陷定位效果。首先,利用传输线理论研究电缆的反射系数谱,证实了反射系数谱可用于定位电缆缺陷。然后,介绍了子空间分解技术、改进的贝叶斯信息准则(Bayesian information criterion,BIC)及基于密度聚类算法的原理,通过估计反射系数谱中各复指数衰减振荡函数的参数,并滤除相关干扰,提出了新的电缆缺陷定位谱图。最后,根据所提方法,对200m仿真电缆模型与500m真实电缆开展缺陷定位。结果表明,该定位谱图可准确地定位电缆中缺陷,并且干扰项较少,较大程度地提高FDR方法对电缆缺陷的定位正确率。

基于自由矩阵积分不等式方法的电力系统时滞相关稳定性分析

研究了电力系统时滞相关鲁棒稳定性问题。首先,建立了考虑系统时滞的电力系统模型;然后,通过构造时滞乘积增广型Lyapunov-Krasovskii泛函,并应用自由矩阵积分不等式方法,对泛函导数进行界定,得到了低保守性的稳定新判据;最后,通过单机无穷大系统、4机11节点系统和典型二阶系统验证了所提方法的有效性。

Transient Stability Analysis of Converter-based Islanded Microgrids Based on Iterative Equal Area Criterion Considering Reactive Power Loop Dynamics and Varying Damping

With the rapid increase in the installed capacity of renewable energy in modern power systems,the stable operation of power systems with considerable power electronic equipment requires further investigation.In converter-based islanded microgrid(CIM)systems equipped with grid-following(GFL)and grid-forming(GFM)voltage-source converters(VSCs),it is challenging to maintain stability due to the mutual coupling effects between different VSCs and the loss of voltage and frequency support from the power system.In previous studies,quantitative transient stability analysis was primarily used to assess the active power loop of GFM-VSCs.However,frequency and voltage dynamics are found to be strongly coupled,which strongly affects the estimation result of stability boundary.In addition,the vary-ing damping terms have not been fully captured.To bridge these gaps,this paper investigates the transient stability of CIM consid-ering reactive power loop dynamics and varying damping.First,an accuracy-enhanced nonlinear model of the CIM is derived based on the effects of reactive power loop and post-disturbance frequency jump phenomena.Considering these effects will eliminates the risk of misjudgment.The reactive power loop dynamics make the model coefficients be no longer constant and thus vary with the power angle.To evaluate quantitatively the effects of re-active power loop and varying damping on the transient stability of CIM,an iterative criterion based on the equal area criterion theory is proposed.In addition,the effects of parameters on the stable boundary of power system are analyzed,and the dynamic interaction mechanisms are revealed.Simulation and experiment results verify the merits of the proposed method.

弱电网下VSG-DFIG暂态功角稳定性分析及优化策略

电压源型双馈风电机组通过采用虚拟同步机控制这种典型的构网型控制方式,可以为电网提供一定的阻尼与惯性,而在电网发生电压跌落故障时,其可能会出现与同步机相似的功角稳定问题。首先,借助等面积定则分析电网电压发生三相对称跌落时,网侧转差功率与变功率给定值对暂态功角稳定性的影响。同时为使变功率给定控制策略在暂态期间适应网侧变流器动态变化,提出了一种基于暂态功角前馈的虚拟同步机控制双馈风电机组稳定性优化方法。将功角偏差量通过前馈的方式补偿暂态过程中虚拟同步机的不平衡转矩,加速功角越过暂态期间平衡点后的减速过程。通过暂态功角曲线的加减速面积确定前馈系数的选取范围,在保证功角收敛的情况下维持电压源型控制穿越故障。最后,通过仿真与硬件在环实验平台验证上述理论分析的正确性及优化方法的有效性。

基于不完全退火的正态云禁忌搜索算法及应用

针对RC电路参数优化应用时的局限性,提出一种基于不完全退火的正态云禁忌搜索算法。该算法对原始禁忌搜索算法在寻优过程中出现的对寻优起点过度依赖、早熟、灵敏度不一致等问题进行了改进,首先通过引入改进的不完全模拟退火Metropolis准则作为算子,使得原始禁忌搜索不再依赖初始可行解,具备了一定逃离局部最优解能力;然后采用正态云模型,提出了一种自适应禁忌表记忆策略及遗忘机制,使得禁忌搜索算法具备更强随机性与模糊性,进一步增强其全局搜索性能;最后针对灵敏度不一致问题,提出串行多维多灵敏度混合编、解码策略,实现在同一算法框架下对不同寻优对象定义不同搜索范围,使得低灵敏度解受忽略程度大大降低。采用8个基准函数及TSP-Oliver30标准测试算例进行性能评估,并与其他6种同类型算法对比,证明该算法对原始禁忌搜索算法优化效果良好。将该算法应用于SiMOSFET加速器磁铁开关电源参数优化后,经仿真与实验,结果表明:所提改进算法能够对工程应用进行实际优化,具备优越性与可行性。

基于阻抗判据的变电站并联电容器组串抗率选择方法

为保证谐波不超标,实际应用中一般先投入高串抗率电容器,高、低串抗率电容器动作次数存在着差异性和不均衡性,而高串抗率电容器的配置和使用带来更大的有功损耗,经济性较差。针对这一问题,本文提出一种基于阻抗判据的变电站并联电容器组串抗率选择方法。首先,获取公共连接点谐波数据,建立状态空间表达式,采用卡尔曼滤波算法和标准差最小原则估计系统谐波阻抗;然后,依据电能质量标准得出限值谐波阻抗,分析并联电容器组限值谐波阻抗、等值谐波阻抗与谐波放大倍数的关系,确定串抗率选择的阻抗判据;最后,通过仿真算例验证本文方法的有效性和合理性。结果表明,所提方法能降低并联电容器组配置时优先使用高串抗率电容器带来的有功损耗,提高经济性。

基于暂态稳定裕度灵敏度的多直流送出能力提升控制方法

多直流送端系统内某一直流线路发生闭锁故障后,可以通过对其他非故障直流进行紧急功率支援(emergency DC power support,EDCPS)控制来提升系统受扰后的稳定性。如何有效量化EDCPS对系统稳定性的改善效果,从而提高安稳控制的效率,目前缺少相应的指标;现有研究也尚未解决如何利用EDCPS最大程度提升多直流综合送出能力的问题。应用扩展等面积法(extended equal area criterion,EEAC)定量分析了EDCPS提升多直流送端系统暂态稳定性的机理;以两送出直流系统为例,推导了基于EEAC的暂态稳定裕度η对EDCPS的灵敏度公式;在此基础上,提出一种在不增加相关设备投入的前提下利用系统中现有稳控措施并结合暂态稳定裕度灵敏度的多直流送出能力提升控制方法,通过计算备选直流的暂态稳定裕度灵敏度,可以完整反映系统在遭受大扰动后的动态特性以及定量评估EDCPS对系统受扰后稳定性的改善效果,避免过去仅凭运行人员经验选取支援直流的问题,提高计算效率;最后,选取西北电网实际算例对所提出的多直流送出能力提升控制方法有效性进行仿真验证,以期为从事交直流混联电力系统稳定性分析与控制的学者和工程师们提供有益的参考。

基于模糊判据的接地网腐蚀程度诊断方法研究

电力设备(如杆塔、变压器、配电房等)的接地网严重侵蚀会突发停电、漏电等事故。为了进行电力设备接地网腐蚀情况诊断,提出了一种接地网腐蚀程度诊断方法。基于电磁感应原理,利用CDEGS软件对接地网导体不同腐蚀情况进行了仿真。结合仿真数据、模糊判据方法,明确了不同腐蚀程度下接地网正上方地表磁感应强度分布规律。对不同程度腐蚀时磁感应强度与理想状态(即不存在腐蚀)下的磁感应强度进行了贴近度计算,进而对接地网导体腐蚀程度进行了等级划分。通过对接地网模型施加正弦激励电流,基于电磁感应原理并利用模糊判据对接地网导体故障进行诊断。该方法为接地网缺陷检测提供了理论指导,可应用于实际工程。

接地电流在线监测在牵引供电电缆线路上的应用

接地电流在线监测技术在牵引供电上的应用较少,对监测效果也无法评估。将改进的电缆接地电流在线监测系统应用于牵引供电系统上,验证了接地电流在线监测技术可应用于牵引供电系统上;通过对环流异常进行判断和验证,明确了现有电力系统接地电流判定标准不能直接应用于牵引供电系统,提出初步判定特征;同时,对比牵引变电所两侧电缆负荷电流和接地电流,发现牵引电缆负荷电流会影响牵引变电所供电电缆的负荷电流,应加强对牵引变电所供电电缆的监测。