船舶交直流混合电力系统短路计算与仿真

近年来,船舶交直流混合电力系统的优越性越来越突出。为实现船舶交直流混合系统短路计算与仿真,文中以VC++6.0为平台编写软件程序,采用面向对象的程序设计思想,以模型为基础、以数据库为支撑,在已建立的船舶电力系统仿真平台基础上,通过分析计算各个电流源提供的短路电流,实现了船舶交直流混合电力系统任意点短路的可视化仿真计算,并通过实例验证了计算结果的准确性,该方法具有实际可行性。

船舶交直流混合电力系统接地方式对直流共模电压影响研究

针对船舶交直流混合电力系统中交流侧故障引起直流共模波动的问题,首先通过将不控整流桥转换成开关函数,对常见的三种系统拓扑结构故障回路进行了简化;然后,分析了在故障下发电机中性点接地电阻值对直流单极电压波动的影响,得出了不同拓扑结构下发电机中性点接地方式的选择依据;最后,运用PSCAD/EMTDC仿真验证了该结论的正确性,为接地方式的综合选定提供了重要依据。

多馈入交直流混合电力系统研究综述

在多馈入交直流混合电力系统中,由于交直流输电线路并列运行且多个直流换流站间电气距离较近,交直流系统间、直流子系统间相互影响,对多馈入交直流混合电力系统的控制和保护策略提出了新要求。文章概述了多馈入交直流混合电力系统中换相失败、直流系统故障后的恢复、电力系统功角/电压的稳定性、谐波的相互作用等问题的研究现状,指出了现有控制和保护策略的特点及不足,可为今后多馈入交直流混合电力系统的研究提供参考意见。

交直流混合电力系统的无功优化研究

本文对交直流混合电力系统的无功优化问题进行了研究.建立了交直流混合电力系统的无功优化数学模型,该模型的目标函数为交流网络的有功损耗和直流网络的有功损耗之和,优化控制变量考虑到混合电力系统中交流部分以及直流的影响.针对交直流混合系统的特点,提出了适合求解混合系统无功优化问题的实用算法.

基于模糊逻辑混合储能管理策略在船舶中压直流电力系统中的应用研究

在船舶中压直流MVDC(medium-voltage direction current)电力系统中,混合储能系统HESS(hybrid en-ergy storage system)的能量管理策略,可以极大地影响系统的能量利用效率。模糊逻辑能量管理策略,既可以预测HESS的参考功率,以满足负载功率的需求,又可以实现锂电池组和超级电容器组之间的能量分配。用组合型多通道交错双向电流MMBDC(modular multilevel bidirectional current)连接HESS和母线,既可降低开关电流和电压应力,又可减小电感量。在Matlab/Simulink中,建立了MVDC电力系统、HESS、恒功率负载和脉冲负载模型,仿真结果表明:模糊逻辑控制器可以较为准确地预测负载功率的变化并较好地平衡锂电池组和超级电容器组之间的能量分配,为后续船舶中压直流电力系统的能量管理研究奠定了基础。

基于混合型限流熔断器的船舶直流电力系统保护技术研究

分析了传统船舶直流电力系统保护的缺陷,通过仿真计算得到了混合型限流熔断器的短路限流值,提出了基于混合型限流熔断器短路限流特性的船舶直流电力系统选择性保护方法,研究结果表明采用混合型限流熔断器后电力系统保护选择性与速动性都能得到保证,有效提高了船舶直流电力系统的安全水平。

采用模块化方法的交直流电力系统混合仿真

高压直流输电系统和柔性交流输电系统中大量大功率电力电子设备的应用,使反映不同物理特征的动态过程相互交织在一起。而在仿真过程中要求既能模拟大规模互联系统的机电暂态过程,又能模拟局部响应快速的电磁暂态过程。提出了一种基于模块化的交直流电力系统混合仿真算法。该算法采用分层分区网络分割,对系统中各种动态元件,包括HVDC和柔性交流输电等电力电子设备及其控制器进行模块化处理,应用双向迭代技术,将电磁暂态仿真程序嵌入到机电仿真程序中,以实现快速、准确模拟交直流混合系统暂态过程。在Kundur2区域系统和IEEE10机39节点系统上对该算法进行了仿真测试,并将其结果与EMTDC结果进行了比较,验证了其准确性和有效性。

直流船舶综合电力系统中混合储能的精确功率分配策略研究

直流船舶综合电力系统是未来船舶的重要发展趋势,可实现全船能源的集中控制和管理。确保船载直流微电网中各分布式电源间的精确功率分配以及母线电压稳定是维持系统安全、经济运行的先决条件。因此,提出一种基于二次规划算法的精确功率分配方法,该方法充分考虑混合储能系统中不同储能介质的额定容量、荷电状态、爬坡速率以及充放电效率的差异,旨在保证系统稳定性的前提下,实现调压成本最小化。具体而言,其通过直流母线电压波动值确定目标功率,采用二次规划算法将目标功率值在混合储能间进行合理分配,从而以最小成本维持母线电压在允许范围内。最后,通过两个实时仿真研究案例验证了所提控制方法的有效性。

交直流混合运行电力系统动态稳定分析中直流准稳态线性化模型的研究

建立了小干扰动态稳定分析的直流系统准稳态模型线性化方程,并比较分析了直流系统分别采用准稳态线性化模型与直流恒定功率模型对交直流混合运行电网动态稳定的影响。计算结果表明,直流系统准稳态线性化模型可以用于交直流系统低频振荡分析中,而且,在不考虑直流附加控制的情况下,直流系统分别采用准稳态线性化模型和恒定功率模型计算得到的低频振荡特征值差别较小,为简化计算,工程应用时可以采用恒定功率模型来简化直流系统。

交直流电力系统多时间尺度全过程仿真和建模研究新进展

综述了以电力系统分析软件为基础的交直流电力系统多时间尺度全过程仿真和建模研究的新成果。在仿真方面的新成果有电力系统机电暂态-电磁暂态混合仿真、机电暂态-中长期动态全过程仿真、大规模电力系统小扰动稳定性计算、短路电流计算、静态电压稳定计算、最优潮流计算等;在建模方面的新成果有发电厂电力系统模型、发电机励磁和调速系统新模型、风力发电、直流输电系统模型、FACTS装置模型、负荷模型、保护与控制系统模型等。这些研究成果丰富和完善了交直流电力系统仿真能力,进一步提高了我国电力系统仿真与建模的技术水平。

用于船舶综合电力系统同步测量的高精度PTP混合时钟同步方法

为了满足船舶综合电力系统同步测控亚微秒级的精度要求,通过分析各种时钟同步协议的优缺点和传统时钟同步方法对船舶同步测量的局限性,提出一种基于IEEE1588协议的卫星时钟同步与时钟同步频率补偿算法相结合的混合时钟同步方案以实现同步测量。所提方案以环星型拓扑结构的交换式以太网为背景,基于集成IEEE1588协议功能的以太网收发器设计了同步测量节点,并研究了一种频率补偿算法,可以动态地对时钟节点的晶振频率进行补偿,使时钟具有良好的守时性,保证了主从时钟的偏差恒定。通过仿真分析和试验对同步偏差性能进行测试,结果显示同步精度维持在±200 ns以内,达到了IEC61850关于同步测量的标准,满足了船舶综合电力系统时间同步的需要。

多馈入交直流混合电力系统研究综述

基于多馈入交直流混合电力系统的实际运行情况,对其控制和保护策略提出新要求,使其可以更加高效地处理系统故障,提高系统运行的稳定性和可靠性。

交直流混合电力系统的数字仿真

采用先进的数字仿真系统对大规模的交直流混合电力系统进行研究是一个有效的途径。为此,介绍了我国交直流混合电力系统数字仿真的发展,以及几种常用的仿真软件,包括离线仿真的MATLAB,PSCAD/EMTDC和NETOMAC,实时仿真的RTDS和HYPERSIM等,并分别对它们的交直流混合电力系统仿真能力进行了探讨和比较,提出了用户选取时应注意的问题。

交直流混合电力系统的暂态稳定分析方法

交直流混合电力系统的出现为系统的暂态稳定分析带来许多新的课题,其中时域仿真法、暂态能量函数法、混合法和概率分析法是几种常用的暂态稳定分析方法,该文分析了几种方法的基本原理,探讨了它们在交直流电力系统暂态稳定分析中的应用,并对各种方法的优缺点进行了比较。

基于混合储能的船舶电力系统功率波动平抑控制策略

[目的]针对船舶电力系统在负载功率剧烈波动时的电网电能质量下降和储能装置功率分配问题,提出一种基于蓄电池与超级电容混合储能的船舶电力系统功率波动平抑控制策略。[方法]首先,基于低通滤波算法,将船舶电力系统的功率波动以其波动频率初步分配到相应的储能单元;然后,基于下垂控制策略,根据分配功率调整各个储能单元的输出电流;最后,基于各个储能单元的荷电状态,开展混合储能系统的充放电控制,以平抑功率波动。[结果]Simulink仿真结果表明,该功率分配策略实现了储能单元之间的功率合理分配,以及储能系统的充放电功率控制,可以有效平抑船舶电力系统的负载功率波动。[结论]研究成果可为船舶电网电能质量的优化设计提供参考。

新能源船舶混合电力系统容量优化策略

在新能源船舶电力系统中,不合理的系统容量分配会引起电网的剧烈波动,能源消耗增多,用电成本增加等不利情况。为保证船体电力系统容量分配合理,能够安全行驶,现提出一种考虑船舶横摇的新能源船舶混合电站系统的优化策略。该策略使用加入遗传算法交叉过程的多目标多约束粒子群算法,在考虑船舶航行时横摇的情况下,对船舶电力系统中柴油机的出力以及储能电池的容量进行优化配置,在保证船舶运行效率的同时,减少电力系统运行成本以及燃油消耗。以某远洋油轮为例,在一个航程内,优化后的船舶混合电站系统在满足用电可靠性的前提下,合理分配各电源出力,显著降低了电力系统的用电成本。

“规模化分布式源荷接入下交直流混合配电网优化运行与稳定控制技术”专题特约主编寄语

在“双碳”目标与“构建新型电力系统”战略的双重驱动下,配电网“高比例新能源”与“高比例电力电子装备”接入的双高特性逐步凸显,新能源发电的强不确定性与电力电子装备的低惯性给交直流混合配电网的运行控制与稳定性带来巨大挑战。

新能源船舶混合电力系统容量优化策略

本文以新能源船舶切入点,围绕如何对电力系统容量进行优化展开了讨论。首先建立了优化配置及电力系统模型,其次对算法优化进行了详细说明,最后从不同维度分析了仿真结果,供相关人员参考。

基于混合型逆变器控制的船舶电力系统谐波抑制研究

船舶电力系统结构简单容量小,所带的非线性负载复杂,电网中谐波含量较高,对电网和设备带来了危害。以降低谐波为目标,本文采用了一种混合型逆变器控制系统。通过独立地对大功率低开关频率逆变器与小功率高开关频率逆变器进行载波调制,实现了交流驱动与谐波抑制。分析了系统的数学模型,介绍了控制策略。在Matlab软件中搭建了混合型逆变器控制系统的仿真模型,并与传统型逆变器控制系统进行了对比。仿真结果表明:混合型逆变器能够有效减少特征谐波和高次谐波,在船舶电力系统中有良好的应用前景。

船舶交直流混合系统相量测量单元优化配置方法

为实现船舶交直流混合系统潮流方程直接可解,研究了基于潮流直接可解的船舶交直流混合系统PMU优化配置方法。在分析船舶交直流混合系统的结构及其潮流计算数学模型特点的基础上,将系统划分为交流子系统和直流子系统,并得到满足不同工况下潮流方程直接可解PMU优化配置方案。以102节点典型船舶交直流混合系统为例对所提方法进行了说明和验证,结果表明方法的正确性,可有效减少PMU配置数目,得到的PMU优化配置方案可为船舶交直流混合系统配置PMU提供参考。