基于母线功率前馈的配网PET电压均衡控制

针对配网级联型电力电子变压器(PET)提出了一种基于低压直流母线功率前馈的电压和功率均衡控制策略。该控制策略将PET低压直流母线的能量需求前馈至输入级,指导输入级实现各级模块的功率均衡控制,同时利用隔离级来稳定各模块的直流电压,并采用相同的稳压指令实现各级直流电压的均衡控制。所提控制策略不仅能够有效解决因各级模块参数不匹配所导致的电压与功率不均衡问题,同时减少了目前PET控制环节,降低了各模块间的电量耦合关系。仿真和实验验证了所提控制策略的有效性。

基于VSC的交直流混合中压配电网功率–电压协调控制

针对城市配电网负荷密度高、电网增容空间有限及缺乏适应大规模可再生能源接入的灵活调节手段的现状,该文对交直流混合中压配电网结构及其功率控制策略进行研究。提出了将2条交流线路改造为交直流混合配电网的方案,给出了相应电压源换流器(voltage source converter,VSC)的结构及其调节方式,基于该方案提出了一种功率–电压协调控制方法用以消纳高渗透率分布式电源。根据节点电压将配电网运行分为正常和风险两种状态,在不同状态下建立了换流器功率控制的数学优化模型。在正常状态下以降低损耗为目标,在风险状态下以调压为目标,实现电网的经济安全运行。采用具有精英保留策略、自适应交叉率和变异率的改进遗传算法求解。通过算例仿真验证了所提方法的有效性,仿真结果表明:该方法能够充分利用换流器的功率调节能力提高分布式电源的消纳能力,抑制分布式电源的波动使节点电压保持平稳。同时,分析了正常状态与风险状态电压临界值对控制效果的影响。

风电接入下基于AP聚类的无功功率—电压控制分区方法

电网无功功率—电压控制分区是分级电压控制的基础。风电接入造成电网运行状态具有随机波动性,为获得能适应各种风电出力稳定的全网分区,考虑以节点间电气距离期望矩阵作为分区依据,采用先进的仿射传播(AP)聚类进行电网节点分区。由于PQ节点与PV节点响应过程不同,首先基于AP聚类对PQ节点进行分区;然后以PV节点为论域,在保证区域连通性和可控性的前提下实现PV节点归类至合适的PQ分区,最终完成全网分区。最后从聚类区内耦合性、区间解耦性以及分区电压控制灵敏度出发,定义分区质量评估指标,客观评价分区质量。仿真结果表明了所提方法的可行性和有效性。

功率–电压控制型并网逆变器及其弱电网适应性研究

采用传统功率–电流双环控制策略的并网逆变器,在弱电网环境中运行存在谐波振荡等交互稳定问题。为解决该问题,提出一种基于LCL滤波电容电压反馈的逆变器功率–电压双环控制策略。在计及主电路、锁相环、调节器参数等因素影响的基础上,推导并建立了旋转dq坐标系下逆变器的输出阻抗模型。基于广义奈奎斯特判据,对比研究了功率–电流、功率–电压两种控制策略的稳定裕度与电网强度的关系。阻抗分析结果表明,基于功率–电压控制的逆变器接入弱电网环境仍可稳定运行,且其稳定裕度不受锁相环带宽的影响,具备更佳的电网适应性。通过仿真和实验,验证了理论分析的正确性以及所提控制策略的可行性。

不平衡电网电压下光伏并网逆变器滑模直接电压/功率控制策略

不平衡电网电压下,光伏并网逆变器的输出功率和输出电流都将产生波动,给电力系统的稳定运行造成不利影响。根据光伏并网系统的数学模型,提出了光伏并网逆变器基于滑模控制的直接电压/功率控制策略。该控制策略可在电网电压不平衡时有效抑制并网逆变器输出有功功率和无功功率的波动。根据光伏并网逆变器输出功率和正、负序电流的关系,提出了以消除负序电流为控制目标的改进控制策略。此外,为提高系统的运行性能,提出了功率电流协调控制策略。最后,对所提出的控制策略进行了仿真分析,仿真结果验证了所提出控制策略的有效性。

基于电压定向直接功率控制的光伏并网逆变器

将基于电压定向直接功率控制用于光伏并网逆变器的控制策略,引入电网电压和瞬时功率的估算概念,并将并网逆变器输出的瞬时有功功率和无功功率作为被控量进行功率的直接闭环控制。系统无需检测输入变压器二次侧的电网电压,省去了电网电压传感器,从而不仅克服了电流控制方案的不足问题,还降低了成本,而且系统具有鲁棒性好、控制结构简单等优点。分析了电压定向直接功率控制的原理,设计了并网逆变器的具体参数,并给出了仿真和实验结果。

VSC-HVDC串并联型D-PMSG风电场机组功率—电压协调控制

针对串并联型D-PMSG风电场中同一串联簇机组在不同风速下最大功率追踪控制存在过电压、过调制问题,分析基于柔性直流输电的串并联型D-PMSG风电场机组的运行特性,提出一种适用于该拓扑型风电场机组的功率—电压协调最大功率追踪控制方法,并探讨直流母线电压上限值的设定原则。该方法不仅可以将同一串联簇中其他各机组直流母线电压都钳制在安全范围内,还减少限压期间下的机组的弃风。搭建相应的仿真模型,仿真结果表明所提出的方法可确保各机组在安全范围内寻找最佳功率点。

考虑可再生能源接入的多端MMC交直流混合系统协调控制

模块化多电平变换器的零转动惯量特性,使其无法对交流电网的频率波动提供支撑,导致交直流混合系统的整体惯性下降,影响并网系统的动态性能与稳定性。文章将改进功率-电压下垂控制与虚拟同步机技术相结合,提出一种新型功率协调控制策略。在系统直流电压稳定的情况下,对交流电网进行频率调节,同时对各变换器间的功率进行合理分配,无需通讯系统即可建立有效的能量管理体系。与传统双闭环控制进行对比试验,结果表明,所提控制策略有效解决了系统由低惯量、欠阻尼引起的动态性能与稳定性的问题。

模块化多相永磁风力发电机串并联直流海上风电场电压协调控制

为满足高电压、大功率、高可靠性的风电场直流输电系统电能传输需求,该文提出基于模块化多相永磁风力发电机的新型串并联直流海上风电场拓扑,以及模块化多相永磁风力发电机串并联直流海上风电场电压协调控制方法。首先,建立基于模块化多相永磁风力发电机的直流风力发电系统数学模型,设计了模块化多相永磁风力发电机无差拍功率预测控制器,来提升dq轴电流跟踪精度和动态响应速度,并补偿无差拍预测控制器中的单拍延迟;然后,针对模块化多相永磁同步发电机串并联拓扑结构特点,提出一种考虑直流风电场潮流的功率-电压协调控制策略,通过实时调节风机的有功功率参考值,来抑制串并联直流风电场的风机过电压;最后,搭建了基于模块化多相永磁风力发电机的3×6×5 MW串并联直流海上风电场的模型,来验证所提无差拍功率预测控制和功率-电压协调控制的有效性。

基于电力电子变压器的交直流混合配电网功率-电压协调控制

传统交流配电网柔性调控能力不足,限制了分布式可再生能源(DER)的充分消纳和高效利用,DER接入引发的节点电压异常波动就是重要表现。利用双向多端口的电力电子变压器(PET)构建交直流混合配电系统可以实现灵活组网、减少交直流电量变换环节同时极大地增强对系统潮流调控能力,是解决DER在配网层面高比例接入的重要方案。本文对PET的拓扑结构、组网形式及控制模型进行研究,提出一种PET稳态模型,该模型集成了多个不同电压等级的交直流端口,且每个端口均可独立控制传输功率与端口电压,有利于主从或下垂控制等控制策略的实施。进一步提出了以交直流系统节点电压偏移最小为目标的PET功率-电压协调控制方法,对交直流混合配电算例系统的计算分析表明,交直流混合系统中的PET可以通过灵活、快速的端口功率控制,显著改善系统电压越限、应对分布式电源的出力波动,从而提高分布式电源渗透率、促进可再生能源的就地消纳。

以量子启发式引力搜寻法作配电系统的虚功率及电压控制

本文是藉由调度配电系统之主变压器有载分接头和电容器来控制虚功率与电压。其主要目的是降低配电系统中的馈电线损失及改善汇流排的电压偏移量,以达到节约能源、并使系统电压能够操作在稳定的范围内。利用虚功率与电压控制设备,加以适当的规划调度,来控制电压及提供虚功率,同时也必须满足限制条件,其限制条件包含主变压器有载分接头及所有电容器一天之中的最大总切换次数需在限制的次数内,及各汇流排的电压需维持在其限定的范围内,以及电力守恒与线路输电容量限制。在满足限制式的条件下,配电网路能供给用户稳定的电压并提升供电品质。本文采用量子启发式引力搜寻法(Quantum-Inspired Gravitational Search Algorithm, QGSA)来作配电系统的虚功率及电压控制问题。量子启发式引力搜寻法是一种以引力搜寻法为基础,并结合量子计算观念与原理,更新解的位置,使其可以有效的搜寻到全域最佳解的算法。为了证实本文所使用的方法有效性,文中以一30个汇流排的配电系统作测试。由结果得知,本文所采用的方法确实能有效的得到令人满意的结果。

±1100kV直流系统分层接入方式下的功率协调控制

结合±1 100kV特高压直流分层接入方式下受端连接多个交流系统的特点,建立了逆变侧各换流器的附加功率—电压控制,通过独立控制各换流器触发角实现对其输送功率的独立调节。同时,为了减少在紧急功率控制过程中各换流器发生换相失败的可能,提出最优功率比的概念,将整流侧阶梯式功率提升指令按最优功率比进行预估,并分配给逆变侧各换流器的附加功率—电压控制,实现对逆变侧各换流器提升功率的协调控制。基于PSCAD仿真平台,采用±1 100kV特高压直流系统逆变侧分层接入500kV/1 000kV交流系统的仿真系统进行验证。结果表明,附加功率—电压控制器能够实现对换流器输送功率的独立控制,有利于发挥分层接入方式下潮流分布可控的优势。功率协调控制策略在紧急功率控制时能够将直流功率合理分配给各换流器,有利于充分利用各换流器输送功率的能力,并减小换流器发生换相失败的可能。

基于多Agent的配电网电压无功优化控制及其应用

分析了目前配电网电压无功控制技术的现状 ,提出了基于多Agent系统实现电压无功优化控制的原理、结构及实现框架 ,并对全局电压无功优化控制的数学模型和目标函数进行了分析与改进。进一步提出配电网综合调度自动化系统的站级Agent子系统结构和实现框架 。

引入负荷预测的变电站电压无功控制

为了解决变电站电压和无功控制中补偿电容器和变压器分接头的投切振荡问题 ,避免不必要的延时等待 ,提高无功补偿控制的针对性 ,将负荷预测引入电压无功实时控制 ,通过负荷预测掌握负荷变化和波动情况 ,在满足电压和功率因数合格的前提下 ,充分利用变压器的过载能力 ,尽量减少电容器投切次数和不必要的调整 ,从而提高系统的稳定性。

分散光伏并网系统参与电压无功调节的控制策略研究

针对光伏和负荷功率波动导致的并网点电压越限和功率因数低下问题,在深入分析光伏系统并网点电压特性的基础上,提出一种电压-功率因数控制策略。控制策略按具体控制需求把光伏逆变器的运行设定为电压调节和功率因数调节两种工作模式,并按照系统所处的7种不同状态使逆变器在两种工作模式下切换运行。在此控制策略下,光伏系统实时响应并网点电压和功率因数的变化,动态分配光伏逆变器的有功、无功输出,保证光伏并网点电压在要求范围内,并最大程度地改善线路功率因数水平。算例结果验证了控制策略的有效性。

串并联型风电场机组的过电压协调控制

同一串联簇中机组运行于不同风速时,采用传统的最大功率追踪控制存在过电压、过调制问题。针对该问题,提出一种适用于串并联型风电场机组的过电压协调最大功率追踪控制策略。通过设定合理的直流母线上限值Umax,结合功率-电压协调控制调节处于高风速机组输出的功率,使任何状态下机组直流母线电压都被钳制在安全范围内。最后,在Matlab/Simulink搭建控制算法仿真模型,对传统过电压控制方法与本文所提策略的仿真结果进行对比分析,结果证明了所提出策略的可靠性和实用性。

阻抗隔离型中压供电质量综合提升系统输出电压控制策略

针对高敏感、大容量用户的供电需求,阻抗隔离型中压供电质量综合提升系统拓扑在输出功率、运行损耗、检测性能要求等方面具有优势。以实现供电质量综合提升和兆瓦级功率输出为目标,提出了一种适用于该系统并网和离网运行的输出电压控制策略。详细分析了系统运行原理,并建立了系统含升压变压器的数学模型;结合系统通过电抗器对电网隔离的特性,为稳定负载电压和提升系统惯性,提出了电压–功率自主控制,并实现有功功率稳态输出无静差;引入了滤波电容电流反馈的系统阻尼优化控制,以抑制电网等扰动变化时的暂态谐振,同时提升系统稳定性;定量分析系统数学模型中输出电流对负载电压稳定的扰动影响,对此提出了基于虚拟串联阻抗的输出电压优化控制以实时提升电能质量。研究结果表明:当兆瓦级负载功率变化和电网发生多种电能质量问题时,系统能够实时保证负载电压高质量稳定输出和提供功率支撑,并通过仿真对比验证了所提控制的有效性。

基于粒子群优化算法的无功和电压控制及仿真

无功功率和电压控制是保持电力系统稳定运行的重要因素之一。本文将无功功率和电压控制建模成为混合整数非线性优化问题,引入粒子群优化算法,并确定了具有连续和离散控制变量的无功功率和电压控制策略,如发电机自动调压器的运行值、变压器有载分接开关的分接位置和无功补偿设备的数量。通过与主动禁忌搜索和枚举法比较,证明了该方法的可行性,并在实际电力系统模型上取得了良好的效果。

优化配置是电压无功控制方案实用化的前提

地区性、规模化地推进变电站综合自动化建设,加速了电压无功控制(VQC)理论的实用化进程。但是在实施过程中产生了一系列问题,严重地阻碍着期望效果的实现。通过调研本地区既定的VQC程控方案(数种入网产品)在实际运行中出现的典型案例,分析了问题的成因,提出从调试、验收、程序修正到定值优化的一系列对策,并在辖区内对被接受优化配置的欣能《SESA》系统进行验证,在消除VQC的全自动调控缺陷后,运行稳定,效果良好,进入了VQC的实用化阶段。

基于粒子群优化算法的无功和电压控制及仿真

无功功率和电压控制是保持电力系统稳定运行的重要因素。在此将无功功率和电压控制建模成混合整数非线性优化问题,引入粒子群优化算法,并确定了具有连续和离散控制变量的无功功率和电压控制策略,如发电机自动调压器的运行值、变压器有载分接开关的分接位置和无功补偿设备的数量。通过与主动禁忌搜索(RTS)和枚举法比较,证明了该方法的可行性,并在实际电力系统模型上取得了良好的效果。