抑制分布式静止串联补偿器对线路保护影响的方法研究

分布式静止串联补偿器(distributed static series compensator,DSSC)通过调节注入线路的电压可改变线路功率,优化电网潮流分布。针对现有交流线路保护算法难以适应DSSC串入线路运行的问题,提出了抑制DSSC对线路保护影响的方法。首先,分析了DSSC对交流线路保护的影响,证明了DSSC注入电压可能改变距离保护的阻抗测量值,导致距离保护有拒动或误动的风险。然后,提出了利用DSSC本体过流保护快速将DSSC旁路、或基于故障辅助判据主动将DSSC注入电压降为0的方法,以抑制不同类型的线路故障时DSSC对线路保护的影响。最后,基于硬件在环RTDS实时仿真平台以及浙江湖州DSSC示范工程现场进行试验,验证了所提抑制DSSC对交流线路保护影响的方法的有效性。

分布式静止串联补偿器相间协调控制方法

分布式静止串联补偿器(DSSC)是一种串联型分布式柔性交流输电装置,功率模组串联接入交流线路。为快速、平稳地处理DSSC的各相模组故障,本文提出相间协调控制策略,通过引入热备用控制机制,在三相DSSC的某一相出现模组故障后,将非故障相指定模组转为热备用状态并输出零电压,同时提升各相正常模组的输出电压,从而保持DSSC输出总电压不变,在避免对交流电网造成不平衡扰动的同时,保证模组故障不影响线路稳态潮流。在湖州分布式潮流控制器(DPFC)示范工程中,通过开展模组故障模拟试验,验证了相间协调控制方法的可行性和有效性。

基于RTDS的分布式静止串联补偿器建模与仿真

该文阐述了分布式静止串联补偿器(distributed static series compensator,DSSC)的研究现状和原理。提出了基于DSSC优选主电路拓扑的参数设计方法,以及DSSC的直流电压稳定、线路补偿控制策略。在RTDS实时仿真环境下建立仿真模型,从容性、感性以不同工作状态之间的切换等几个方面,全面验证了DSSC本体控制策略与潮流调节功能,为后续研究和工程示范提供理论指导。

分布式同步串联补偿器的比例谐振控制策略研究

以分布式同步串联补偿器为研究对象,以补偿电压的反馈控制为研究问题,深入研究了比例谐振控制策略在补偿电压控制中的应用。针对分布式同步串联补偿器的特点,以补偿电压跟踪误差的时域解析表达式为基础,探索了补偿电压控制器参数的设计方法。实验结果证明:应用比例谐振控制策略能够保证分布式同步串联补偿器的安全稳定运行,获得高精度的补偿电压。

一种基于分布式电源的串联补偿方式的设计

为了扩大分布式电源的应用范围、改善配电网的电能质量,本文提出了一种新颖的串联补偿方案。采用分布式电源和串联补偿器共享直流母线的结构,使电力电子装置可以灵活地控制配电网中的潮流分配。在配电网上游电源发生电压暂降时,串联补偿器可以同时从分布式电源和上游电源获得有功功率支持,有效地稳定负荷母线电压,提高负荷对电压暂降的耐受能力。通过相量分析及理论推导,得到了电压暂降幅值、相角跳变和串联补偿器容量之间的解析关系。仿真结果验证了该串联补偿方式的有效性。

提高水风光可再生能源配网消纳的分布式串联补偿研究

可再生能源自身存在的波动性及间歇性可能会导致传输线路存在双向潮流、线路过载和电压异常波动等问题,造成部分区域电力供给不足和增大线路传输损耗,进而降低系统运行可靠性。分布式串联补偿器作为一种柔性交流输电设备,可根据上层系统指令对电网进行实时调控。研究了分布式串联补偿器对电网潮流的作用机理,提出了一种可促进可再生能源消纳及抑制电压波动与闪变的分布式串联补偿器电磁暂态建模方法,基于PSCAD/EMTDC构建了含分布式串联补偿器的电磁暂态测试模型。结果表明:分布式串联补偿器可实现对分布式电源能量流向的精准控制和补偿大功率冲击负荷投入时所需的冲击性功率,有效促进分布式可再生能源消纳和抑制电压异常波动。模拟结果验证了电磁暂态模型的正确性与有效性。

基于EMTDC的静态同步串联补偿器稳态及暂态特性分析

通过对静态同步串联补偿器(static synchronous series compensator,SSSC)机理的分析,提出了应用正弦脉宽调制(sinusoidal pulse width modulation,SPWM)技术的SSSC控制器实现方案。控制回路设计中通过对正弦参考波相角偏移量的控制使直流电容电压保持恒定。SSSC稳态时的主要作用是对被补偿线路有功功率进行调控,控制器设计中综合考虑了调制系数与补偿方式(容性或感性)之间的相关性,实现了对线路有功功率的灵活控制,响应速度和波动都满足要求。利用PSCAD／EMTDC电磁暂态仿真工具搭建了包括EPRI-7节点系统、SSSC电压源逆变器及其触发控制回路,以及相应的测量、分析模块的详细电磁暂态仿真模型。仿真实现了SSSC的稳态及暂态功能,计算结果证明了控制回路的有效性和系统模型的正确性。同时对直流电容取值及耦合变压器电抗和变比对SSSC特性的影响进行了初步分析。

静态同步串联补偿器稳态特性分析与详细数学模型的建立

通过数学推导得出了静态同步串联补偿器(SSSC)的功率传输特性及包含交直流系统的详细数学模型。数学模型对SSSC的交流部分和直流部分分别进行分析和数学建模,并通过交、直流侧功率守恒将二者联系在一起。利用EMTDC提供的元件库,搭建了含单机无穷大系统及SSSC装置的仿真系统。SSSC装置包括二电平、六脉冲电压源逆变器及其SPWM脉冲发生回路。利用EMTDC中的控制模块构建了典型的PI控制回路,实现对线路潮流的实时控制。仿真结果验证了SSSC功率传输特性及其数学模型的正确性。

基于集中控制的分布式潮流控制器策略研究

作为解决柔性交流输电系统(FACTS)装置可靠性低、维护成本高等问题的可靠手段,分布式柔性交流输电技术(D-FACTS)以其灵活快速的特点成为FACTS研究的热点方向。文中从分布式串联电抗器(DSR)和分布式静止串联补偿器(DSSC)的结构和原理出发,将DSSC和DSR的工作方式相结合,得到分布式潮流控制器(DPFC)方案。该DPFC子控制单元使得阻抗调节兼具连续性和分级性的特点,在系统层面以集中控制的方式进行子单元整体投切和连续控制。文中提出了基于该方案的“DSSC+”集中控制、分布安装的DPFC系统架构,具体研究了基于在线负反馈的系统控制策略,并通过实时数字仿真算例验证了该策略的有效性,为该方案的工程应用提供理论支撑。

级联H桥分布式潮流控制器的电压、阻抗和功率等值建模

级联H桥分布式潮流控制器(Distributed Power Flow Controller,DPFC)无需使用升压变压器,可以直接串联进高压交流输电线路对线路有功功率进行控制。本文深入分析了分布式潮流控制器的电压和电流相量关系,建立了感性工况和容性工况通用的级联H桥分布式潮流控制器稳态数学模型,提出了分布式潮流控制器的电压、阻抗和功率的等值变换模型,其中阻抗等值模型可以将分布式潮流控制器输出电压与其等值电抗进行等值变换,功率等值模型可以将分布式潮流控制器输出电压与其串联线路首端或末端输送功率进行等值变换,用于对分布式潮流控制器的运行潮流、参数选型等进行计算分析。电磁暂态仿真结果验证了分布式潮流控制器等值模型的准确性,当分布式潮流控制器输出电压增大时,其等值电抗也将增大,线路输送有功功率将减小。

利用附加节点注入电流法设计静止同步串联补偿器的潮流控制器

从静止同步串联补偿器(SSSC)的原理和特性出发,分析了其稳态特性和数学模型,研究对比了SSSC及其它FACTS装置潮流建模的方法,通过分析节点导纳矩阵和雅可比矩阵的修正,提出了利用附加节点注入电流法建立SSSC潮流模型的方法,并分析了此方法的优点。在电力系统分析综合程序PSASP中,利用用户接口程序实现了SSSC的潮流建模,结合开发的潮流控制模块,解决了含SSSC装置的大系统仿真问题。在EPRI-7节点系统的分析计算中,验证了理论分析的正确性和SSSC潮流模型的控制作用。并与相同控制条件下TCSC特性作了比较,结果表明:SSSC能够以更小的输出功率实现相同的控制效果,而且在小功率情况下,SSSC的优势更加明显。

一种分布式潮流控制方法研究

将用于统一潮流控制器串并联变流器间有功功率交换的公用直流电容去掉,在串联侧采用分布式串联补偿技术,形成一种分布式潮流控制方法。根据不同频率分量叉乘的积分为零,不同频率下的有功功率彼此独立的特性,得出变流器吸收某个频率的功率,可以发出等量的其他频率功率的结论。基于该结论,使用在三相系统中彼此独立的3次谐波,通过输电线路取代被去掉的公用直流电容实现该分布式潮流控制器串并联变流器间有功功率的交换。仿真结果表明:该装置不仅具有统一潮流控制器的所有功能,而且由于串并联变流器的彼此独立及串联侧多个变流器的使用,提高了装置的可靠性、降低了装置的成本。

含有限流式静止同步串联补偿器的直流配电网

将固态限流器(FCL)与静止同步串联补偿器(SSSC)连接,构成限流式静止同步串联补偿器(SSSCFCL)。将SSSC-FCL连入直流配电网后,能够改善配电网的电能质量,提高配电网的稳定性。提出了含有SSSC-FCL的双层环状直流配电网拓扑结构,利用PSCAD/EMTDC对提出的拓扑结构进行建模,对直流配电网的正常工况和故障情况进行了仿真。仿真结果表明:SSSC-FCL能够对线路的潮流进行调节;当系统发生故障时,FCL模块能够有效限制短路冲击电流,同时保障非故障线路正常运行,提高了直流配电网的稳定性。

静止同步串联补偿器变参数非线性暂态稳定控制器的设计

静态同步串联补偿器(SSSC)对发电机暂态电动势、转子角速度等的直接影响为阻尼电力系统低频振荡提供了可能。文章在电力系统转子运动方程中计及了SSSC的作用,提出了SSSC的自适应变参数非线性控制方法。以SSSC 注入电压的相角和幅值调制系数为控制变量,在电力系统分析综合程序(PSASP)中利用用户自定义模型和程序接口(UD&UPI)建立了SSSC的暂态控制器,并利用EPRI-7 节点系统进行了暂态仿真,仿真结果验证了文中控制方法抑制低频振荡的有效性。

分布式柔性交流输电系统的高效集群控制研究

以基于分布式同步串联补偿的分布式柔性交流输电系统为研究对象,以分布式柔性交流输电系统的补偿效率为研究问题,深入研究了分布式柔性交流输电系统的集群控制策略。根据分布式同步串联补偿器的损耗分析和补偿能力特性,定义了分布式柔性交流输电系统的补偿效率。讨论了分布式柔性交流输电系统的集群控制策略补偿,并提出了一种高效的集群控制策略,使得分布式柔性交流输电系统可以在整个运行范围内都保持极高的补偿效率。

考虑分布式电源出力随机性的配电网无功优化策略

随着大量出力随机波动型的分布式电源并入配电网中,使得基于并联电容器等静态无功补偿装置的无功调节方式不能满足新的配电网络结构下的无功优化要求。提出了一种利用SVG动态无功补偿以稳定其并网点电压的无功控制策略,并详细分析了SVG容量的选取方法。在此基础上,提出了一种含有出力随机型及其他不同类型分布式电源的配电网无功优化策略,并利用改进的粒子群算法,充分验证了所提出方法的可行性及改进粒子群算法的快速有效性。

直流配电网交错串联式固态断路器

鉴于有源直流配电网的故障特性,能够快速有效切除故障电流的固态直流断路器对提高直流配电网的供电可靠性意义重大。为此,提出一种交错串联式固态断路器,其拓扑将多个内层单元串联交错以提高整体耐压能力,每个内层单元由多个串联的常通型SiC JFET开关管组成,电路拓扑具有极强的可扩展性。通过双层均压网络实现串联开关的快速响应、动静态电压平衡。基于LTspice软件构建4.5 kV/20 A固态断路器仿真,仿真结果表明额定工况下该断路器关断时间仅为80 ns,验证了所提交错串联式固态断路器拓扑可行性。

考虑新能源不确定性的含DSSC电网静态电压稳定分析

随着“双碳”目标的提出,我国的新能源建设正处于新一轮的发展阶段,但是高渗透率新能源的随机性、波动性也给电力系统静态电压稳定性分析带来了挑战。与此同时,电力电子技术的发展使得柔性交流输电系统(flexible AC transmission system,FACTS)在调节线路潮流、改善电力系统静态电压稳定性方面得到广泛应用。提出了一种考虑新能源不确定性的含分布式静止同步串联补偿器(distributed static series compensator,DSSC)的电力系统静态电压稳定性概率评估方法。首先分析了新能源并网系统的静态电压稳定机理。然后阐述了DSSC的工作原理,建立了DSSC的等效功率注入模型,并基于此模型推导出含DSSC的潮流方程。其次基于潮流计算方程提出了一种能映射新能源不确定性的静态电压稳定性指标,并采用蒙特卡洛模拟法实现了系统静态电压稳定性指标概率评估。最后通过算例分析验证了高渗透率新能源的不确定性导致系统静态电压稳定指标分布范围变大,系统失稳概率增加,合理配置DSSC能够有效提升电力系统静态电压稳定性,所提方法能够准确反映新能源不确定性对电网稳定性的影响,具有一定的工程应用价值。

分布式灵活交流输电技术

阐述分布式灵活交流输电技术(distributed flexible AC transmission systems,D-FACTS)的概念和应用现状,从功能、结构、可用率等多个方面比较D-FACTS与FACTS,重点分析D-FACTS控制器的2种最具代表性的主电路结构——分布式串联电抗(distributed series reactance,DSR)和分布式静止串联补偿器(distributed static series compensator,DSSC)。提出基于复合开关的D-FACTS装置投切策略、控制与保护的基本策略以及控制保护与通信的实现方式。最后在系统层面和设备层面上总结并提炼出D-FACTS技术中的几大关键技术问题,并针对所述问题给出合理化建议。

SVC与TCSC优化配置在电力系统静态电压稳定中的应用

为提高电力系统静态电压的稳定性,提出将静止无功补偿器(static var compensator,SVC)与可控串联补偿装置(thyristor controlled series compensator,TCSC)相结合并作用于电力系统线路中,运用动态连续潮流法计算电力系统静态电压稳定裕度的新方法。首先建立SVC与TCSC的稳态模型;然后引入节点参数因子和支路参数因子的概念,运用模态分析法确定系统母线和支路的薄弱点,并联SVC对母线薄弱点进行无功补偿,串联TCSC优化薄弱线路功率分配;最后运用动态连续潮流法求出静态电压稳定裕度。以IEEE-14节点系统进行仿真计算,并对无灵活交流输电(flexible AC transmission system,FACTS)装置、单独安装SVC或TCSC、SVC和TCSC相结合情况下的系统静态电压稳定裕度值作比较,结果表明所提新方法能够快速、准确地提高电力系统静态电压稳定性。