风电汇集地区次/超同步谐波分析方法研究

对频域特性良好的Blackman窗和4项3阶Nuttall窗做卷积运算得到混合卷积窗函数,并推导出三谱线插值修正公式。基于全相傅里叶变换(apFFT)的相位不变性,利用峰值频点附近最大与次大幅度谱比值,提出Hanning双窗apFFT双谱线插值参数分析算法。因加混合截断窗插值FFT的频率与幅值参数分析误差较低,apFFT可以精准获得相位谱信息,由此提出一种组合型次/超同步谐波参数分析算法。仿真对比实验证明,所提算法在稳态与非稳态下均能有效且精准地实现谐波参数分析。最后,将该算法应用于风电并网模型风电场电流频谱分析及新疆哈密地区次/超同步谐波分析,验证其有效性。

高压直流与含串补交流系统次/超同步铁磁谐振机理与解决措施

结合2017年5月29日富宁站换相失败恢复过程中发生的次/超同步铁磁谐振现象,通过理论分析和仿真验证明确了高压直流与含串补交流系统发生次/超同步铁磁谐振的原因。含串补交流系统在次同步谐波下阻抗幅值大幅增加,次同步频率谐波与其互补频率谐波之间的耦合作用增强;利用奈奎斯特稳定判据对交直流系统的阻抗进行分析,考虑串补后交直流系统的稳定性下降但仍然是稳定的。次同步频率谐波的存在易使变压器铁芯饱和,使系统稳定性进一步下降。理论分析和仿真结果表明,发生大扰动后,在换流器调制和变压器铁芯饱和2种非线性因素的作用下,交直流系统出现次/超同步的铁磁谐振现象,串补和交流滤波器相配合可以有效抑制这一类型的谐振。

次/超同步间谐波影响下PMU基波频率测量误差机理分析及抑制

高比例新能源和高比例电力电子设备在电网中产生了大量的次/超同步间谐波,导致同步相量测量装置(PMU)的基波频率测量出现较大偏差,影响各类频率相关应用的效果。因此,文中提出了一种次/超同步间谐波影响下基波频率测量误差机理分析及其抑制方法。首先,建立了频率测量算法的频域特性模型,基于此推导了单个间谐波和对称次/超同步间谐波影响下的基波频率振荡数学模型,揭示了间谐波干扰下的基波频率测量误差机理。其次,根据频率的振荡行为,建立了多分量叠加的拟合模型,提出了基于傅里叶变换和最小二乘法的短时窗频率振荡分量抑制方法,大幅降低了基波频率偏差。最后,仿真和现场录波数据测试表明,所提方法极大降低了频率测量误差。

基于i_(p)-i_(q)法的改进谐波电流检测方法

针对现有谐波电流检测算法难以准确检测次同步谐波和超同步谐波电流的问题,提出了一种改进的i_(p)-i_(q)谐波电流检测算法。首先明确了低通滤波器平缓衰减性和动态调节能力不足是谐波电流检测精度不高的根本原因,然后采用在基频附近具有陡峭衰减特性的自调谐滤波器取代低通滤波器,实现了在不降低整数次谐波电流滤除效果的同时加强了次同步谐波和超同步谐波电流的检测效果;通过基于改进双曲正弦函数的自适应滤波算法改善i_(p)-i_(q)算法的动态特性,建立步长参数与谐波补偿电流的函数关系,实现步长参数的动态调整,克服了次同步谐波和超同步谐波电流的时变准稳态特性对谐波检测的不利影响,并通过电流畸变率、谐波含有率指标来评价改进算法的检测效果,仿真实验验证了改进算法的有效性。相较于传统i_(p)-i_(q)谐波电流检测法,本文方法可将谐波电流检测精度提高了23.59%,实现了次同步谐波和超同步谐波环境下对谐波电流的准确检测。

基于功率谱密度极值点跟踪的次同步振荡辨识方法研究与应用

随着新能源发电的快速发展,大规模新能源汇集地区频繁出现次同步振荡问题,且振荡现象与串补、直流输电引起的次同步振荡不同,具有超同步谐波凸显和频率时变的特性。为了能够对新能源汇集地区中的次同步振荡信号进行准确提取和辨识,本文综合新能源汇集地区电力系统次同步振荡特性,提出了一种基于功率谱密度极值点跟踪的次同步振荡的主导次/超同步谐波检测方法,该方法能够从电气量测响应中快速准确地捕捉到微弱扰动的频率和幅值变化,为次同步振荡的预警、保护和控制研究提供科学的参考数据。通过对现场实测波形数据采用传统FFT分析方法与本文方法进行对比分析,本文提出的方法能够更好的适应频率缓慢时变的情况以及具有特定频率下更高检测精度的优点,从而验证了本文中所提方法的正确性和有效性。

基于数据分析的MGP并网系统电气端口的谐波特性

针对高度电力电子化电网的谐波污染和超高占比新能源电网中次/超同步间谐波引发的次/超同步振荡问题,本文基于同步电机理论提出了新能源通过驱动同步电动机和同步发电机发电的新型并网结构。通过分析这种新型并网方式的惯性特性和机械隔离作用进一步研究了其两侧端口的谐波和间谐波特性,阐述了傅里叶分解法的原理及分解过程,针对所提出的新型并网方式结合傅里叶分解的数据分析方法进行谐波/间谐波特性的仿真和实验分析。在仿真系统中对不同工况下新型并网系统两端的电压曲线进行傅里叶频谱分析,数据分析得到的傅里叶频谱图证明了新型并网方式对谐波和间谐波的隔离衰减作用,并搭建了5 kW的实验系统,通过对新型并网方式实验系统两端的电压波形进行傅里叶分析,验证了理论分析和仿真结果。