线路阻抗对构网变流器降阶模型精度影响及次同步振荡分析

在大部分关于构网变流器(GFM)次同步振荡稳定性的研究中,GFM通常被简化为只含有功率外环的三阶模型,这种降阶方法虽然简便,但其精确度会受到线路阻抗特征的影响,因此需要对GFM降阶模型适用性问题展开讨论,并提出更加精准的降阶模型。分析电网线路阻抗特征变化对降阶模型精度的影响,结果表明线路阻感比变化或短路比变化时三阶模型不能精确反映系统特性的变化,会对系统稳定性产生错误判断,其原因在于线路阻抗参数会影响电压环与功率环的耦合特性,2个控制环路均会对GFM次同步振荡稳定性产生影响。提出一种更加准确的包含电压环的降阶模型,可以精确表征线路阻抗特征变化对系统特性的影响,更加适合复杂电网下GFM的稳定性分析。基于MATLAB/Simulink仿真验证了理论分析的正确性及所提模型的有效性。

基于混合高斯模型的无相位线路阻抗参数估计方法

输电线路阻抗参数的准确估计是配电网可靠分析的基础。已有方法估计线路阻抗需要利用测量电压电流的相位信息,但当实测数据相位角缺失时,已有方法将失效。对此,提出了一种基于混合高斯模型的无相位线路阻抗参数估计方法,该方法仅需要线路两端的电压幅值、有功功率和无功功率的实测数据。首先由电力线路的潮流关系建立含误差的线路阻抗估计模型,然后考虑到测量环境存在噪声干扰,通过引入双隐变量,将含误差的线路阻抗估计模型转化为混合高斯模型,得到线路阻抗的概率分布,并利用最大后验估计得到线路阻抗参数估计值,最后通过仿真验证所提方法能有效估计线路阻抗的大小,为相位缺失场景下的线路阻抗估计提供一个新策略。

基于μPMU测量数据的配电网线路阻抗参数估计

为解决长期以来低压配电网线路阻抗参数缺失的问题,基于微型同步相量测量单元(micro phasor measurement unit,μPMU)提供的测量数据,首先,以线路阻抗参数为变量,根据测量数据推算台区首端状态值,以推算值与实测值的差值作为目标函数,将阻抗参数的求解转化为多目标最优化问题;然后,通过实验确定合适的目标函数权重系数取值和数据集大小,以减少误差对求解结果的影响,使模型求解精度达到较高水准;最后,搭建了包含26个负荷节点、34条线路支路的低压配电网台区算例,在考虑实际测量误差的情况下,线路阻抗参数计算平均误差为3.87%。算例结果表明,所提方法实现了阻抗参数的精确计算,验证了所提模型的有效性。

一种应用于脉冲电流注入的线路阻抗稳定网络

[目的]针对现有线路阻抗稳定网络(LISN)在电磁脉冲防护能力上的不足,提出一款适用于电气电子设备脉冲电流注入(PCI)试验的LISN。[方法]通过PSpice时域和频域仿真,结合工程设计要求,针对PCI试验中脉冲电流峰值高、上升快等特点,在现有基础上改良LISN的电路拓扑和物理结构,使其同时具有良好的纳秒脉冲防护性能和阻抗稳定能力,并设计开展脉冲电流防护性能测试和阻抗曲线测试试验。[结果]试验验证结果表明,该LISN可以使电流衰减到注入的脉冲电流值的1/60;试验结果与GJB 151B—2013中5μH型LISN的阻抗曲线之间的误差小于5%。[结论]该LISN具有较好的阻抗稳定能力和去耦能力,可用于电气电子设备的PCI试验,以保护电源并提高试验的可重复性。

基于线路阻抗补偿的宽频带微电流传感器均流控制系统设计

当前,传感器均流控制系统采用双闭环结构,通过外环控制转速和内环控制电流的方式对宽频带微电流进行控制,此类系统并未考虑到电路线路阻抗补偿,导致控制效果下降,因此该文设计了基于线路阻抗补偿的宽频带微电流传感器均流控制系统.在系统硬件设计中,利用非线性跟踪微分器实现传感器滤波,通过多个参数取值设定构建均流控制系统框架,以确定电路线路阻抗补偿值,根据电路半波和全波输出形式设计传感器采样与输出电路,为软件运行奠定坚实的数据基础.在软件设计中,以采样结果与傅里叶系数为基础划分传感器广义空间,保留传感器运行中的交流信号.通过同步旋转坐标系构建宽频带微电流控制器模型,实现宽频带微电流传感器均流控制.实验结果表明:该系统能够快速地对故障情况作出反应,输出较为稳定的电流波形,能够实现宽频带微电流传感器均流控制.

基于控保协同的逆变器并网系统故障线路阻抗计算方法

传统单端量故障线路阻抗计算方法易受过渡电阻和系统参数影响,性能仍存在提升空间。为了提高故障线路阻抗的计算准确性,提出了一种基于控保协同的逆变器并网系统故障线路阻抗计算方法。其利用换流器系统的高可控性,在故障穿越阶段构造2种运行状态,为系统发生不对称故障时故障线路阻抗的准确计算创造了条件。当线路末端含有纯容性串补装置时,所提方法能够准确计算故障线路阻抗,且能根据串补带来的电抗偏差区分对端区内外故障,以保护线路全长。PSCAD仿真结果证明了该方法不受过渡电阻阻值及性质、系统参数影响。该方法在单回线系统和双回线系统中均可应用,其结果可以应用于距离保护和故障测距。

基于分时感知与分块回溯的低压配电网线路阻抗辨识方法

低压配电网零注入节点无量测装置、可量测节点数据单一且精度较低,导致线路阻抗难以精确估计。因此提出分时感知与分块回溯的阻抗估计方法解决该问题。首先,对简化的典型低压配电网进行拓扑分块,在用户所在块构建时序叠加方程组,求得时间尺度的阻抗序列;其次,以模糊熵计算阻抗序列混乱度,实现用户侧拓扑校验;再次,提出轮廓系数密度聚类算法,通过对阻抗序列聚类实现优质量测数据的感知,在优质量测基础上分块阻抗估计,回溯确定各段线路阻抗边界;然后,建立含阻抗边界的非线性阻抗估计函数,实现各段线路阻抗精确估计。最后用算例验证了所提方法相较于现有方法可提升阻抗辨识精度。

城市轨道交通接触网短路阻抗测试及整定计算装置的研制

[目的]城市轨道交通接触网的线路阻抗受多种因素(如线索材料、线路长度、周边环境等)的显著影响,导致不同线路及不同时段的阻抗差异显著。然而,在整定计算过程中,常依赖于经验公式进行估算,这往往导致整定值不够精确,进而影响了保护装置的选择性与灵敏性。当系统遭遇短路故障时,可能会出现误动或拒动的情况,带来较大的安全隐患。因此,研制一种能够准确测试接触网短路阻抗并进行整定计算的装置显得尤为重要。[方法]提出了一种低压短路试验方法。该方法在接触网末端设置短路点,通过在线路首端施加低压直流电的方式,实现对短路阻抗的测量。采用高精度的双通道同步采样技术获取电压与电流的精确采样值,并基于RL简化双边供电模型,结合牛顿迭代法,研究出了一种指数曲线拟合求解线路阻抗的新方法。此外,通过开发集参数配置、整定计算于一体的软件,成功集成了接触网阻抗测量及整定计算装置。[结果及结论]该装置不仅具备参数配置、线路阻抗求解等功能,还能对短路点的电流变化进行仿真分析;能够实现根据不同线路和环境条件的实时测量,显著提高了线路阻抗测量的准确性,为整定计算提供了坚实的数据支持和重要参考。通过实际算例验证了线路阻抗计算和短路电流结果的准确性,充分证明了该方法的可行性和有效性。

适用于直流微电网线路故障的断路器可行性研究

文章调研了直流微电网的发展趋势,总结直流微电网的运行特性,在现有研究的基础上,提出一种适用于直流微电网线路故障的断路器可行性方案。随着“双碳”工作的推进,新能源产业将迎来跨越式发展,直流微电网能够有效解决新能源发电“碎片化”接入与消纳难题,应用前景广阔。然而,直流系统线路阻抗低、惯性小,发生故障时,故障电流上升速度快、幅值高,导致直流系统故障保护面临严峻挑战。

基于线路阻抗补偿的直流微源并联均流控制策略

针对直流微电网内微源变流器间的自主均流控制及母线电压的二次跌落问题,提出一种基于线路阻抗补偿的多源均流控制策略,利用改进频率注入法的反馈机制使各变流器总等效下垂系数相等且为最小线路阻抗值,进而获得各变流器线路阻抗的补偿信息;再将主动频率注入法切换至传统下垂控制,利用所得线路阻抗补偿值刷新各变流器下垂系数,从而满足功率精确分配的要求。该方法仅利用变流器本地信息,在保证负荷功率分配精度的同时,有效改善了由频率注入法带来的电能质量问题,同时避免了传统下垂控制造成的母线电压二次跌落问题。利用小信号建模分析了系统的稳定性,同时为验证该策略的控制效果,搭建了相应的直流微电网仿真模型和HIL StarSim实验平台,结果表明所提策略能够有效完成母线电压稳定和负荷功率精确分配的控制目标。

基于线路阻抗辨识的微电网无功均分改进下垂控制策略

在孤岛运行的微电网中,分布式电源(DG)以并联方式运行,在其等效线路阻抗不匹配的情况下,传统的下垂控制难以按无功功率-电压的下垂方式对无功功率进行合理分配。为此,提出了一种基于线路辨识的改进下垂控制来消除无功功率分配的偏差。首先,详细分析了线路参数对传统下垂控制效果的影响;其次,针对单个分布式电源,构建了基于本地信号的线路观测环节,以对分布式电源的连接等效线路阻抗进行精确辨识,并在传统下垂控制中基于线路辨识结果加入了电压补偿项,使它在等效线路阻抗不匹配时,仍能保持无功功率的合理分配;最后,将提出的改进下垂控制策略应用于一个典型的微电网系统,并利用MATLAB/Simulink仿真验证了所提方法在多工况下的正确性和有效性。仿真结果表明:所提出的主动线路观测器可基于本地信号较精确地辨识出等效线路阻抗的实际值,基于该线路辨识结果,可有效对DG等效连接线路的不匹配电压降进行补偿,从而实现无功功率的合理分配;该改进方案无需依靠实时通信系统交换各DG源间的信息,也不需要利用中央控制器发送同步信号来保持改进控制启动的同步性。研究结果证明了所提改进下垂控制策略的有效性。

基于虚拟线路阻抗的MMC-HVDC输电系统单端故障测距方法

直流故障测距是保障新能源远距离跨区输送的关键技术,对于提高系统运行的经济性和可靠性具有重要意义。根据MMC-HVDC输电系统发生单极接地故障后不控整流运行方式下的谐波特征,提出基于频变参数模型的单端故障测距方法。综合使用直流侧输电线路沿线电压和电流中的直流和谐波分量,定义虚拟线路阻抗,通过对虚拟线路阻抗分析得知其仅在故障点处为恒定常数。因此通过对沿线电压、电流数据组进行一元线性回归分析,利用故障点处残差和函数最小的特点进行故障测距。在PSCAD/EMTDC仿真平台上搭建双端柔性直流输电系统模型,大量的仿真结果验证了该测距方法的有效性,以及在采样频率、测距精度和抗过渡电阻能力等方面的优势。

微电网中的线路阻抗测量方法研究

微网是解决大规模分布式发电并网的有效方法,微网中逆变器的功率均分及微网系统的建模及稳定性分析是目前的研究热点。要实现微网逆变器功率均分控制和建立微网系统精确模型,微网中馈线阻抗是不可缺少的重要参数,现有多种线路阻抗实时测量方法基本是基于分布式发电或者大电力系统应用考虑,在微电网中应用受到限制。分析了现有的阻抗测量方法的优缺点,针对现有线路阻抗测量技术存在的不足和应用场合限制,提出一种基于MGCC协调控制的,适用于微网中应用的线路阻抗测量方法。文章针对所提的测量方法进行了理论分析和仿真验证,证明了所提方案的可行性。

计及配电网线路阻抗影响的自适应接地故障消弧控制策略

接地故障电弧可靠熄灭是配电网安全运行的重要保障,针对现有有源消弧方法很难同时兼顾高阻与低阻接地故障消弧需求的问题,文中提出一种计及配电网线路阻抗影响的自适应接地故障主动调控方法。首先,推导了故障点残压、残流随接地电阻和故障距离的变化规律,证明电压消弧受线路阻抗影响的机理。其次,通过对比配电网接地故障电流完全消弧与未完全消弧时线路特征参量的差异,提出将故障相的负荷总电流与消弧变流器并网点线路电流差量转换为故障点残压补偿量,以抵消线路压降对电压消弧的影响。通过分析控制系统传递函数与波特图,证明该控制方法具有较强的稳定性和对线路参数变化的适应性。最后,通过MATLAB/Simulink仿真以及RTLAB硬件在环实验,验证所提消弧控制策略的可靠性与可行性。

计及变压器和线路阻抗的双馈风力发电机转子侧阻抗建模研究

双馈风力发电机(doubly-fed induction generator,DFIG)的阻抗模型是分析和抑制风力发电机并网振荡问题的有效手段之一。在实际工程中,DFIG机组通常通过Y/D升压变压器接入输电网,但是现有的阻抗模型仅考虑DFIG本身模型,而未考虑网侧变压器以及线路阻抗对模型的影响,影响稳定分析的准确度。为了更加准确地分析DFIG风机与电网的之间交互行为,采用谐波线性化的方法,建立了计及变压器和线路阻抗的DFIG转子侧的正负序阻抗模型。该模型不但包含了异步电机、转子侧变换器、锁相环(phase-locked loop,PLL)以及控制环路,同时在建模的过程中考虑了网侧的线路阻抗和变压器对模型的影响。然后,通过频域仿真分析锁相环、变压器以及电网线路阻抗等因素对转子侧的正负序阻抗模型的影响。最后,与时域仿真结果作对比,验证了阻抗模型的正确性。结果表明:并网变压器对DFIG转子侧的正序阻抗模型的相角特性影响较大,而对幅值特性影响较小;通过DFIG转子侧阻抗模型可以预测DFIG与电网阻抗交互作用潜在的并网谐振点。

基于低频电流注入的船舶直流微电网线路阻抗检测

下垂控制是船舶直流微电网中一种实现系统能量分配的有效方法。在传统下垂控制中,系统内各微源之间线路阻抗不一致,导致各分布式微源承担的功率也不一致,严重时微源直流变换器甚至出现过载故障。为了解决船舶直流微电网中由线路阻抗引起的负载均流精度问题,提出利用低频注入来检测线路阻抗的方法。通过在电感电流上注入低频交流信号,检测注入后的变换器电压、电流信息,利用傅里叶变换求得线路阻抗值,进一步补偿下垂系数。该方法可以提高微电网系统直流母线电压质量,改善直流变换器并联均流时的负载均分效果,对系统稳定运行影响小。最后仿真结果验证了该方法的有效性。

不同线路阻抗下VSG控制参数通用设计方法

逆变器虚拟同步发电机(VSG)控制能够增加阻尼惯性,为系统提供频率支撑,但这是以牺牲功率控制环路稳定性为代价的。针对上述问题,提出一种应用更为广泛的VSG控制参数设计方法。首先,通过建立VSG的小信号数学模型,分析VSG控制参数对功频特性及功率控制环路特性的影响。然后,引入功率环剪切频率对VSG控制参数进行约束,提出不同线路阻抗下VSG控制的一次调频系数和转动惯量参数设计方法,并对设计效果进行理论分析。最后,通过仿真和实验验证了VSG控制参数设计方案的有效性。

低压配电线路阻抗在线测量技术研究

低压配电线路阻抗测量对低压配电网运行质量具有重要的影响,为此对低压配电线路阻抗在线测量技术进行研究。依据低压配电网线路图获取单相线路简化阻抗典型计算模型,阐述了低压配电网线路阻抗测量原理。依靠主站大数据优势,通过分段求解的方法来计算对应线路的回路阻抗,给出阻抗在线测量系统硬件结构框图,并给出了低压配电线路阻抗实际测量方法和阻抗在线测量流程。实验测试结果显示,所提方法实现了对低压配电线路阻抗的精确测量。

考虑线路及网侧阻抗的多台储能变流器稳定性影响分析

为保证储能电站能够安全稳定运行,本文研究网侧阻抗、多机并联线路阻抗和并联机组数对储能电站安全稳定运行的影响,通过建立系统数学模型并通过特征值根轨迹方法验证系统稳定性。首先建立三相并网模型,然后运用诺顿等效原理,建立单台及多台储能变流器(PCS)并网等效电路,分析得出决定考虑线路及网侧阻抗情况下的多机并联模型传递函数,据此分析得出并联台数、线路阻抗、网侧阻抗等参数变化对系统稳定性的影响,并通过在Simulink平台下搭建多PCS并联仿真模型,验证了理论的正确性。

双回输电线路零序阻抗的测量分析

受线路结构、运行方式、干扰电压、地质情况等因素的影响,输电线路零序阻抗的测量结果会产生较大的误差,平行架设双回路线路的零序阻抗受影响程度尤其明显。对双回路线路零序阻抗进行理论分析,并对下乾1576线的零序阻抗进行现场测试,现场测试值与理论计算值吻合,可为线路零序阻抗测试提供借鉴。