并网光伏低电压穿越对低频振荡阻尼影响及抑制

大扰动冲击后,光伏输出功率动态变化过程与传统同步发电机存在的显著差异,将影响系统功角振荡特性。该文首先针对光伏并网功角稳定分析的典型系统,解析了网络节点电压幅值与相位的时空分布规律;揭示了功角振荡引起电压波动导致光伏周期性触发启动低电压穿越LVRT控制,及其弱化系统功角振荡阻尼的机制;为抑制光伏并网对低频振荡的威胁,提出了调整LVRT触发启动电压门槛值、有功恢复速率等参数的设备级优化控制措施,以及基于广域支路响应的系统级紧急控制措施。面向典型系统和新疆南疆水光并网外送系统,验证了优化控制以及紧急控制的有效性。

高压直流输电系统附加次同步振荡阻尼控制器的设计与实现

针对抑制由HVDC引起的次同步振荡问题,阐述了附加次同步振荡阻尼控制器(SSDC)抑制次同步振荡(SSO)的原理。对SSDC设计中的控制器结构、输入信号的选取、相位补偿和增益调整等方面进行了重点论述,分析了不同方案的优缺点。从工程应用的角度,提出了一种便于工程实现的SSDC设计方案。在此基础上,针对东北-华北联网的高岭背靠背换流站附近绥中发电机组的次同步振荡问题,设计了相应的SSDC。实时数字仿真(RTDS)和实际控制器的闭环试验验证了所设计的SSDC能有效地抑制SSO,并对HVDC的动态特性影响较小。

小扰动电压稳定分析的P-H模型及振荡阻尼因子

为了分析电力系统的小扰动电压稳定性,该文基于发电机和感应电动机的详细动态模型建立了一个单发电机-感应电动机系统的改进Phillips-Heffron(P-H)模型,并应用它给出了电压振荡的阻尼因子γ的解析式,该式明显地说明了感应电动机负荷给系统的电压振荡所带来的阻尼。将其同以往在基于静态负荷的P-H模型下得到的观点相比较可知:感应电动机的存在对系统小扰动失稳模式有着重要影响,它的存在抑制了系统中可能发生的振荡。利用γ的解也可以从理论上解释在小扰动电压稳定仿真中发现的慢速励磁调节系统与大容量之间共同作用产生的负阻尼现象。

TCSC功率振荡阻尼控制器的设计

提出了一种基于测试信号法的TCSC功率振荡阻尼(POD)控制器的设计方法,避免了计算量庞大的状态矩阵特征值计算。该方法由3步组成:第1步,利用测试信号法辨识出电力系统的区域间振荡模式和设计POD控制器所需要的信息;第2步,比较不同输入信号的留数比来选择POD控制器的各个备选输入信号;第3步,用补偿留数相位的方法对POD控制器参数进行整定。通过比较POD控制器安装前后低频振荡阻尼比的变化和时域仿真说明了该设计方法的有效性,且适用于大规模电力系统。

基于PID控制和改进粒子群优化算法的特高压直流附加次同步振荡阻尼控制器设计

以高压直流输电系统快速可控为出发点,采用极大极小值原理和改进粒子群优化算法相结合的新方法,针对向家坝—上海±800 k V特高压直流输电系统送端可能发生的次同步振荡(sub-synchronous oscillation,SSO)问题,建立一种基于比例积分微分控制的UHVDC附加次同步振荡阻尼控制器(subsynchronous oscillation damping controller,SSDC)模型。对不同方式的时域仿真结果表明,该SSDC控制器能够有效抑制交直流互联电网送端系统汽轮机组的轴系扭振,可在相当大范围内保证系统的SSO稳定性,具有较强的鲁棒性。

500kV可控串补功率振荡阻尼控制应用探讨

分析了电力系统强迫功率振荡与系统阻尼的关系,阐述了影响系统阻尼的因素和改进的方法,指出应用可控串补可改进系统阻尼、抑制功率振荡。分析了平果可控串补功率振荡阻尼控制器结构及传递函数各环节的作用,指出利用可控串补功率振荡阻尼控制功能可抑制功率振荡,改善系统稳定性,也为可控串补功率振荡阻尼控制器的研究和应用提供了借鉴。

半波长交流输电点对网的并网特性分析和功率振荡阻尼

为研究半波长交流输电的点对网并网特性,通过PSCAD (power system computer-aided design)仿真,分析了并网点两侧电压存在幅值偏差、相角偏差或频率偏差时的并网特性。等值系统能将半波长线路另一端的发电机拉入同步,但并网后的功率振荡持续时间相对较长。通常,串联调谐器要比并联调谐器更适合于阻尼这些功率振荡,因此,仅对串联调谐器的控制策略进行修改。PSCAD仿真结果表明串联调谐器能有效地阻尼这些功率振荡,显著改善半波长交流输电线路的并网性能。

基于STATCOM的功率振荡阻尼器和PSS控制器协调控制研究

静态同步补偿器(STATCOM)的本质是并联电压源转换器(VSC),可以通过控制机端电压以快速改变输电线路中的无功电流分量,从而提高系统稳定性。为分析补偿器的阻尼效应对电力系统振荡稳定性的增益效果,提出了一种配有静态同步补偿器的电力系统模型,采用粒子群算法对控制器参数进行自适应优化,通过综合控制注入的母线电压和补偿器电容电压,可以提高单机无穷大系统(SMIB)系统和多机系统的暂态稳定性的特性。通过构建Matlab仿真模型,分析了该仿真系统振荡稳定性在不同STATCOM阻尼效应下的变化情况,测试了同状态下电力系统稳定器(PSS)对系统稳定性的增益,以及PSS与STATCOM的综合控制作用。仿真结果表明:静态同步补偿器能够一定程度上改善系统暂态稳定性,在重负荷运行状态下其阻尼性能优于PSS。在PSS已经满足系统阻尼要求的情况下,STATCOM与PSS的协调作用可进一步提高电力系统在复杂外部条件下的动态性能。

基于Power Factory的风电场并网功率振荡阻尼控制设计

风电场并网将影响系统阻尼特性,提高发生低频振荡的可能性,带来周边电网的稳定性问题。通过对双馈异步电机控制分析,设计一种结合风机有功与可控串联补偿装置(TCSC)控制相结合的功率振荡阻尼控制,通过测量低频振荡后系统功率与频率波动,产生控制信号,结合双馈异步电机(DFIG)有功控制与TCSC补偿电容,以实现系统低频振荡的抑制。搭建更精确的DIg SILENT/Power Factory与Matlab/Simulink互联测试系统。结果表明,所提设计能有效抑制区域间与区域内两种振荡模态,提高系统暂态稳定性。

基于级间自触发Marx电路的高压阻尼振荡发生器

为了增大输出电压的同时减小高压阻尼振荡发生器的体积和降低其成本,建立了一种4×4级间自触发Marx结构的阻尼振荡发生器模型。该模型每级的主开关采用基于电容触发方式的串联IGBT模块,只需提供一路隔离信号控制一级放电开关管的导通和关断,通过级间电容实现对相邻级放电管的栅极自动充电和放电,使其导通和关断。该模型提高了Marx单级的工作电压和简化了每级的驱动电路,并且通过加入缓冲电路,解决开关管动态、静态均压问题。基于这种拓扑结构搭建了一台高压阻尼振荡发生器样机,在电感负载上输出16 kV、振荡频率1 MHz的阻尼振荡波形,波形上升时间约为75 ns,重复频率500 Hz。样机体积小巧、工作稳定,验证了该方案的可行性。

基于扰动观测的构网型柔直系统阻尼控制器设计

构网型柔直逆变器具有惯性支撑能力,可对低惯性电网进行频率支撑,但也具有类似同步发电机的振荡特性,系统受扰后构网型逆变站易参与电网振荡,导致振荡范围扩大。首先构建了构网型逆变站和受端电网的简化状态空间模型,基于奇异值分解技术研究了控制器参数、柔直并网位置以及电网惯量分布对交直流系统振荡特性的影响,确定了两区域系统中柔直的最佳并网位置。接着利用构网型逆变站对电网扰动的主动响应能力,设计了基于扩展状态观测技术的振荡阻尼控制器(disturbance observer-based damping controller,DODC),利用构网型逆变站自身的量测对交直流混联系统的关键状态进行实时估计,并利用二次型最优反馈控制实现关键振荡模态阻尼抑制。最后通过DIgSILENT/PowerFactory-MATLAB联合仿真模型对所提控制策略的有效性进行了验证。

电力系统受迫振荡检测与自适应振荡抑制研究

电力系统受迫振荡的振荡频率与系统跨区域振荡模态接近,因而能够引发强烈振荡。文中提出了一种受迫振荡模态检测方法,其通过小信号分析方法得出系统在受迫扰动下对应受迫振荡模态的解析形式;同时提出一种不需要安装额外的功率振荡阻尼器的功率振荡阻尼控制策略,用于抑制受迫振荡以及跨区域振荡。通过改进的14机系统验证了文中方法的鲁棒性和优越性。仿真算例证明所提方法对于外界扰动具有较强鲁棒性,且较传统方法具有明显优越性。

相干布居囚禁振荡与拉曼失谐的关系

相干布居囚禁(CPT)振荡是一种基于CPT态而产生的瞬态振荡现象,与相干双色光频差和Λ型三能级结构原子基态能级间隔之间的拉曼失谐有关.本文采用锯齿波对微波信号进行频率调制,实现拉曼失谐均匀变化和阶跃变化.并通过建立频率调制速率和拉曼失谐变化速率之间的关系,分析拉曼失谐变化速率和变化方式对CPT振荡的影响.结果表明,当拉曼失谐均匀变化时,激发CPT态原子产生振荡现象需要满足变化速率较快的条件,且激发产生的振荡呈现非谐波振荡行为.当拉曼失谐发生阶跃变化时,激发产生的CPT振荡为阻尼振荡且振荡频率与失谐量相等.利用锯齿波进行微波频率调制,进而实现对拉曼失谐的调制,实现CPT态的完全建立和CPT振荡的完全衰减过程,在弱磁场测量和原子钟领域具有较大的应用潜力.

宽禁带半导体器件开关振荡研究综述

宽禁带半导体器件具有高频、高效率、高功率密度等优点。然而,低寄生电容、低阈值电压和快速开关等特性也使它们更容易受到开关振荡的影响。该文综述开关振荡的类型、产生机理、敏感参数以及抑制方法。首先,依据波形特征将振荡分为阻尼振荡及自持振荡两类;其次,建立开关振荡分析模型,包括器件模型和开关电路模型,依托该模型研究两种振荡的机理、敏感参数以及各敏感参数对振荡特性的影响规律;再次,分析两类开关振荡的差异性和关联性;最后,总结抑制开关振荡的主要方法,并对各种方法的优缺点进行比较分析。对前人研究成果进行总结和延伸,期望帮助研究人员更好地将宽禁带器件应用于高频高功率变换工况。

近振荡中心直流逆变站对系统阻尼的影响及优化措施

我国地域辽阔,一次能源与负荷中心呈逆向分布特征。特高压直流跨区送电,并经特高压交流接续送电,是实现电力大容量、远距离、经济高效输送的重要方式,将成为交直流混联电网的典型格局之一。大扰动冲击下,与振荡中心近电气距离的大容量直流逆变站,其功率动态变化,会对系统振荡阻尼特性产生影响。该文研究了交流电压大幅波动条件下,直流逆变站非线性无功特性;从并联无功补偿支路提供振荡正阻尼条件和振荡等面积原理两个方面,揭示了直流逆变站弱化振荡阻尼的机制;基于低压限流单元(voltage dependent current order limiter,VDCOL)限流特性曲线对逆变站无功特性的影响分析,提出改善混联系统振荡阻尼的优化措施。准东—重庆?1 100 k V/10 000 MW特高压交直流混联电网大扰动时域仿真结果,验证了措施对抑制混联电网低频振荡的有效性。

基于DFIG功率振荡阻尼器的电力系统低频振荡抑制综述

随着大规模风电并网,风电机组与同步机组间的动态交互加剧,前者对电网低频振荡(low-frequency oscillation,LFO)的负面影响和正面控制效果渐趋显著。文章对双馈风电机组(doubly-fed induction generator,DFIG)并网系统LFO抑制问题展开调研。分析了DFIG并网对LFO的影响机理,从风电侧和电网侧比较了LFO抑制措施。重点讨论了DFIG附加功率振荡阻尼器(power oscillation damper,POD)的参数整定方法和控制策略设计。对基于传统方法、优化方法、鲁棒理论等参数整定方法,以及线性二次型调节器(linear quadratic regulator,LQR)、自抗扰控制(active disturbance rejection control,ADRC)、滑模变结构控制(sliding mode control,SMC)、模糊控制等控制策略进行比较分析。最后对DFIG并网电力系统低频振荡抑制问题,给出后续研究展望。

基于ESD阻尼控制的DNNs-HDP振荡模态控制

针对现代电力系统所呈现的强烈非线性特征,在工作点附近进行电力系统模型线性化方式效果不佳,因此提出一种基于ESD阻尼控制的深度学习网络启发式动态规划(DNNs-HDP)振荡模态识别控制方法。首先,针对双区四电机基准系统,基于残差方式并借鉴粒子群算法振荡阻尼控制器设计过程,实现振荡模态识别控制框架设计。同时针对粒子群算法在进行控制参数优化过程中易于早熟收敛问题,利用深度学习算法构建启发式动态规划算法,并结合储能装置,对双区四电机基准系统进行控制优化设计。仿真结果显示,所提算法相对传统残差方式和粒子群算法设计的振荡阻尼控制器,控制效果更佳。

阻尼振荡波电压下110kV交联电缆绝缘性能检测

目前,在高压交联电缆线路现场试验和状态检测中,阻尼振荡波(DAC)电压下绝缘性能检测的研究与应用在国内仍处于空白,相关经验和数据完全缺失。基于此,开展了DAC电压产生的机理及特性、DAC电压下电缆局部放电检测、放电源定位和介质损耗测量原理研究,介绍了典型高压交联电缆DAC测试系统(OWTS)的功能与组成,并首次在国内尝试DAC电压下现场测试、诊断2条110kV交联电缆线路的绝缘健康状况。研究分析和现场实测证明,用DAC电压代替工频正弦波电压作为试验电压,结合耐压试验、局放检测与定位、介质损耗测量多种绝缘性能检测方法,可有效覆盖线路全长范围内电缆本体及附件,较好地弥补了现有高压交联电缆绝缘性能检测手段存在的局限和不足。

基于WAMS的负阻尼低频振荡与强迫功率振荡的特征判别

当电网发生低频振荡时,正确判断振荡机理对合理选择振荡抑制措施、快速抑制振荡具有重要意义。文中基于广域测量系统(WAMS)的实测数据,对负阻尼振荡和强迫功率振荡在振荡前期、瞬态阶段、稳态阶段和衰减阶段的特征进行了分析,研究了不同阶段的负阻尼振荡和强迫功率振荡的判别方法。通过2个电网实际案例的对比分析,验证了理论分析的结论。

基于振荡状态反馈的直流微网储能换流器的有源阻尼控制技术

直流微网中,光伏、风电侧换流器的功率跟踪控制以及负荷侧换流器的恒功率控制在扰动中均会表现出负阻抗特性,增加了系统振荡失稳的风险。首先推导含恒功率负荷的孤岛运行的直流微网小扰动线性化状态方程,理论分析储能换流器振荡电压、电流作为可调节控制参数对直流微网振荡特性的影响机理。其次,以直流电压与电流为状态反馈变量,设计了储能换流器下垂控制的占空比反馈环节,提出阻尼直流微网振荡的控制策略,并通过系统极点配置,实现参数优化设计。最后,通过根轨迹与仿真分析,验证所提出的控制策略对直流微网振荡具有显著阻尼能力,从而提高系统的动态稳定性。