±1100kV特高压直流分层接入方式下改进附加功率协调控制策略

±1100 kV特高压直流输电工程受端将采用分层接入方式,高、低端换流器分别接入500 kV和1000 kV层级电网。为解决常规控制策略无法独立控制逆变侧换流器输送功率的问题,提出了改进附加功率协调控制策略,通过在直流系统两侧加入附加控制器,实现对两侧传输功率更加灵活的控制。同时,为保证对功率进行紧急提升时,将功率提升指令合理分配给同级串联高、低端换流器,定义了功率分配系数,提出功率分配策略,实现对逆变侧各换流器提升功率的协调控制。通过仿真验证了改进附加功率协调控制策略在系统正常运行、受端功率指令下降、交流母线电压上升等工况下,能够实现对逆变侧换流器输送功率的灵活控制。功率分配策略在功率紧急提升时,能够将同极提升的直流功率在串联换流器中进行合理分配,有利于充分利用各换流器的功率输送能力,保证各换流器熄弧角留有较大的裕度,减少换流器发生换相失败的概率。

±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。

改进PSO的协调控制系统的模糊模型

更好地预测超临界机组协调控制系统的功率输出,关键在于建立精确的数学模型。采用基于数据的T-S模糊的建模方法,来解决系统的非线性特性。使用一种改进的粒子群算法对模型进行参数寻优,对系统的输出功率进行辨识,结果表明,模型训练较好,曲线跟踪能力强,得到的模型具有较高的精度。

柔性多状态开关的改进协调控制策略

在分布式新能源技术的快速发展下,柔性多状态开关(Soft open point,SOP)的各端口协调控制对配电网的稳定运行至关重要。当SOP采用主从控制时,只有定直流电压控制的主换流器进行功率平衡。然而,当系统出现较大的功率波动时,有主换流器功率超调和直流侧电压越限的问题出现。为了防止只有单个换流站进行功率调节而影响系统的稳定运行,提出一种改进型协调控制策略。利用直流电压波动值与系统中不平衡功率的正相关性,在定功率外环控制器引入直流电压变化跟随器,动态调整从换流器的功率指令值,进而使从换流器在功率波动时也参与功率调节。该策略使多个换流器同时参与功率调节,且SOP可以在不同控制模式中平滑切换。最后,搭建了三端SOP的PLECS仿真模型,验证了改进协调控制策略的正确性和有效性。

城市综合交通供电系统的协调控制策略

电气化轨道交通车辆和电动汽车将是未来城市电网负荷的重要组成部分,其供电系统安全运行的意义重大。根据牵引供电系统和电动汽车充电的特点,同时考虑可再生能源的有效利用,提出了基于直流微电网的城市综合交通供电系统,描述了系统的基本组成和拓扑结构。为了保证系统各单元的稳定运行,提出了基于DBS和低带宽通信的协调控制策略,将系统运行划分为4种工作模式,并通过电压信号同步预处理环节对各模式间的切换信号进行了优化;同时利用各单元的信息交换能力,提出了基于自适应虚拟阻抗的改进下垂控制,实现了分布式电源间的功率均分。仿真结果表明,该控制策略可以维持直流母线电压的稳定,实现系统的功率平衡,为城市综合交通供电系统的运行提供支撑。

双馈风力发电机组惯量阻尼特性与改进附加频率控制策略

大规模风电场集中并网并经高压输电线输送到负荷中心,当输电线路发生短路故障时,送端会出现短时功率过剩,当故障解除线路恢复正常运行后,系统对送端功率需求又瞬时增大。研究发现已有的双馈风力发电机组(DFIG)基于虚拟惯性控制和下垂控制的附加频率控制策略,对负荷突变引起的频率波动控制效果显著,但对于输电线路短路故障发生到解除全过程所引起的频率波动控制存在局限性。对此,提出DFIG参与系统调频的改进附加频率控制策略,根据系统频率变化规律修正DFIG常规附加频率控制中的参数,使DFIG在输电线路故障发生到解除全过程中保持有效的惯量阻尼特性,并随系统频率变化迅速调整出力,提高系统频率动态特性。最后应用MATLAB/Simulink搭建4机2区域模型进行仿真分析,结果表明:该控制策略可有效降低DFIG频率波动幅值,调频效果得到显著改善。

基于附加有功信号的VSC-MTDC系统平衡控制策略

对基于电压源型换流器的多端直流输电(VSC-MTDC)系统的协调控制策略进行了分析研究,提出了基于附加有功功率信号的平衡控制策略,具有不需要站间通信和模式切换的优点。对VSC-MTDC系统各换流站传输功率与其直流电压之间的关系进行分析,由并联型接线方式的VSC-MTDC系统结构推导了各换流站直流电压正常及极限工作范围,结合定有功功率换流站的改进有功功率-直流电压特性曲线,计及换流站可调容量裕度,给出了有功功率附加信号的计算方法,并分析了在正常运行及直流电压控制站故障时采用附加有功信号的定功率换流站维持有功功率平衡及直流电压稳定的工作原理。在电磁暂态仿真软件PSCAD/EMTDC中进行仿真验证,结果表明在直流电压控制站扰动情况下,所提出的控制方法可以维持系统有功功率平衡及直流电压的稳定。

基于转子串电阻的DFIG低电压穿越优化控制策略

针对双馈感应风力发电机组(DFIG)的低电压穿越(LVRT)问题,在分析现有转子串电阻电路基础上,考虑限流电阻阻值对低电压穿越期间DFIG瞬态性能的影响,权衡转子电流、转子电压、无功功率、电磁转矩间的关系,对限流电阻阻值的选取原则进行了优化;转子串电阻电路退出但电网电压未恢复时转子侧变流器的功率协调控制策略得到改善;在此基础上,利用变流器对DFIG的控制灵活性,提出一种无需定子磁链观测且控制算法简单的换流器改进控制策略。本文所提的LVRT优化控制策略在提高DFIG瞬态性能的同时兼顾了系统暂态稳定性。

基于改进NSGA2算法的混合储能系统容量优化配置

由于储能系统能够快速地补偿系统所需的能量,在风电场侧安装混合储能装置,可以有效减小风电功率波动对电力系统运行的稳定性和可靠性造成的影响。为了使各储能元件能发挥其工作特性优势,制定了超级电容优先充放电,蓄电池再进行充放电的协调控制策略;考虑到混合储能系统的容量配置问题,建立了以混合储能系统的成本、风电功率输出平滑率以及蓄电池的充放电次数为目标的混合储能系统多目标容量配置模型;针对传统优化算法的目标权重人为选择及常规NSGA2算法的局部收敛等问题,将改进NSGA2算法用于混合储能系统容量的多目标优化配置,得到混合储能系统的最佳容量配置方案。最后,通过仿真算例,验证混合储能控制策略和容量配置方法的有效性。

混合多馈入直流输电系统连续换相失败抑制策略

随着直流输电工程应用的增多,一旦基于电网换相换流器的高压直流(LCC-HVDC)发生连续换相失败,将会对电力系统的稳定运行产生极大影响。为了抑制混合多馈入直流输电系统中LCC-HVDC的连续换相失败,文中从提升LCC-HVDC换相电压的角度出发,提出混合多馈入直流输电系统的协调控制策略。该策略根据LCC-HVDC的实时无功缺额动态调节基于电压源换流器的高压直流(VSC-HVDC)输出的无功功率与有功功率,从而改变其暂态稳定运行点。通过该策略的协调控制可以抑制LCC-HVDC的连续换相失败以及较大限度提升直流输电系统有功功率的传输能力。最后在PSCAD/EMTDC中搭建了混合双馈入直流输电系统的仿真模型,验证了该协调控制策略的有效性。