超导电力磁储能系统研究进展(一)——超导储能装置

介绍了超导磁储能装置 (SMES)的基本原理、系统组成和发展状况 ,阐述了具有高效、快速响应、能与系统独立进行四象限交换有功和无功功率等特性的 SMES在电力系统中应用的重要意义 ,概述了 SMES的应用前景和需要进一步解决的若干问题 ,并针对我国

电力系统稳定控制用高温超导磁储能装置及实验研究

超导磁储能稳定控制装置是将超导电力技术、大功率电力电子技术和控制理论相结合的一种新型电力系统稳定控制装置。它从及时补偿系统中由于各种原因产生的不平衡功率这一个新的角度出发考虑提高电力系统稳定性的问题,可望为解决由于功率不平衡产生的电力系统失稳问题提供一条新的途径。理论研究结果表明,这是一种非常有效的电力系统稳定控制措施。为了促进这一成果的广泛应用,同时进一步研究这种装置在实现过程中可能产生的问题,该作者在实验室环境中研制了一套基于直接冷却技术的高温超导磁储能控制装置样机,并在电力系统动态模拟实验室环境下,对该样机的性能进行了实验,得到了满意的结果。该文在简述利用超导磁储能控制装置进行电力系统稳定控制原理和特点的基础上,详细介绍了研制的高温超导磁储能稳定控制装置实验样机的构成和功率调节特性实验结果,以及将它用于电力系统动态模拟系统进行稳定控制的实验结果。

电力系统中超导装置的过电流失超保护

对超导电力装置在不同电流条件下的失超特性进行了实验研究 ,分析了超导装置的失超电流 时间特性 ,并通过实验 ,说明了超导电力系统失超保护设计中考虑超导失超电流 时间特性的必要性以及考虑方法 ,为超导电力系统的失超保护提供了具体设计思路 .

超导电力磁储能系统研究进展(二)——能量控制装置

对电力系统中超导磁储能 ( SMES)装置采用的电力电子技术的一般结构与原理进行了综述 ,对其关键的功率调节系统 ( PCS)做了详细的讨论 ,并给出了一些模拟试验结果。最后针对我国研究现状 ,提出了 PCS进一步发展的方向。

超导电力装置规模化应用中的基础性理论和技术课题

超导装置在电力系统中的有效应用可以大幅度提高输配电线路的输送容量,改善电能的质量,降低电网的损耗,减少电力设备占地和环境污染。国内外研究单位开展了大量的研究开发工作,研制出各类超导电力装置并挂网示范运行。本文在现有超导电力装置研究的基础上,分析超导装置引入电力系统后带来的一系列基础理论和技术问题,分别从装置层面、运行层面及系统层面具体分析并概要性地总结研究思路,以解决超导装置与电力系统的相互配合问题,促进超导装置在电力系统中的工程化应用的进程。

含超导电力装置的电力系统失超检测分析

我国电力基础设施的建设和电能传输能力正在不断提高。过去的输电线路搭建年代久远,大多数已经非常老旧,在新时期很难满足现代化的电力输送要求和负荷承载要求。超导设备能够满足现代电力系统的发展要求,传输容量大,在过程中所损耗的电量很小,同时具有体积小,污染少等优点。我国电力系统中正在逐步推广使用含超导设备的装置。但超导电力装置中的失超问题是阻碍其正常运行的关键性问题,对电力系统进行失超检测成为提高超导装置运行能力必要的手段。本文对超导电力系统失超检测问题进行分析,旨在提高电力系统的运行水平。

超导储能装置介绍及其提高电力系统暂态稳定性的研究

超导储能装置(Superconducting Magnetic Energy Storage devices,SMES)现已在电力系统中获得了越来越多的应用。通过对超导储能装置的原理、发展及应用情况进行了较详细的介绍,引入了PSS/E大型电力系统仿真软件中的SMES有功及无功模型。并且在四机两区域系统上进行了仿真研究,分析了储能装置在系统故障时的有功及无功补偿作用,验证了超导储能装置在改善电力系统暂态稳定性,抑制系统振荡方面的效果。

超导电力装置失超检测的基础研究

超导电力装置的失超会影响超导电力设备的运行和安全 ,是超导电力设备技术实用化有待深入研究的一个重要问题。对国内外通用的超导装置失超检测方法进行了分析 ,并根据电力系统中超导装置失超检测的特点 ,对高温超导线材在不同幅值的动态电流作用下的失超特性进行了试验研究 ,通过对试验数据的分析 ,对高温超导线材的失超特性有了较精细的理解 ,并在此基础上提出了超导电力装置失超先兆检测及其失超保护设计的新概念。

基于哈密顿系统理论的超导储能装置控制器的设计

针对电力系统非线性的特点,将电力系统中的一类仿射非线性系统转换为标准的哈密顿系统,进行了超导储能SMES(SuperconductingMagneticEnergyStorage)有功功率的控制设计,对无功功率用传统的比例环节进行设计。基于受控哈密顿系统理论,建立了SMES装置的端口受控哈密顿PCH(PortControlledHamiltonian)模型,针对系统的外界干扰和参数不确定性,采用自适应L2增益控制设计方法设计了含有SMES装置的单机无穷大电力系统的自适应L2增益控制器。仿真结果表明,采用基于哈密顿系统理论的自适应L2增益控制方法对SMES有功功率的设计,利用传统的比例积分PI(ProportionIntegration)控制器进行无功功率控制,能够有效地抑制干扰,显著地改善系统的动态性能。

储能技术及其在电力系统稳定控制中的应用(英文)

基于储能原理的稳定控制装置通过向电力系统提供系统不平衡有功和无功功率的补偿可以有效地提高交流输电系统的稳定性。详细分析了这类控制装置的工作原理,并建立了其数学模型。在此基础上,进行了特征值和时域仿真分析,以探讨其工作特性。作为应用实例,较详细介绍了两种基于不同储能原理的电力系统稳定控制装置,一种是基于超导磁储能原理的电力系统稳定控制装置;另一种是基于飞轮储能原理的电力系统稳定控制装置。基于超导磁储能原理的电力系统稳定控制装置由超导磁体、电力电子变换装置和相应的控制系统组成。文中研究了该装置向小扰动情况下的大型互联电力系统低频振荡提供阻尼和在大扰动情况下增强系统暂态稳定性的能力。此外,还介绍了作者研制的基于超导磁储能电力系统稳定控制装置的样机,并在实验室环境下进行了控制装置的特性试验。对于基于飞轮储能的电力系统稳定控制装置,介绍了控制装置的基本原理和系统构成,并用数字仿真的方法对其工作特性进行了分析,得到了满意的结果。

超导储能装置用于改善暂态电压稳定性的研究

建立了超导储能装置(SMES)在暂态电压稳定性分析中的简化数学模型。SMES 经双桥系统的电流源型换流电路与电力系统相连。研究了具有快速响应特性的 SMES在提高电力系统暂态电压稳定性方面的作用和其无功控制策略,以及采用不等触发角控制时的控制原则。在 Matlab平台上编制了暂态仿真程序,对典型 3 机 10 母线系统进行了仿真计算。仿真结果表明,超导储能装置安装在动态负荷处,采用无功–电压控制方式能够有效地提高系统的暂态电压稳定性。

超导储能装置的非线性鲁棒控制器设计

首先讨论了超导储能装置 ( SMES)建模问题 ,根据 SMES样机实验结果 ,构造了 SMES的二阶鲁棒模型 ;然后在单机无穷大系统中 ,得到了含 SMES的电力系统非线性鲁棒模型。进一步 ,基于反馈线性化方法将系统线性化 ,再利用线性 H∞ 理论求得 SMES的鲁棒控制规律。最后 ,用数字仿真检验控制规律的有效性。结果表明在各种工况下 ,SMES的非线性鲁棒控制器均可使系统在受到大干扰后迅速恢复正常运行 ,并显著提高系统的暂态稳定极限 ,从而提高系统的输电能力。

非线性PID控制器在超导磁储能装置中的应用研究

非线性比例–积分–微分(Nonlinear Proportion-Integral-Differential,NLPID)控制是一种利用非线性跟踪–微分器和非线性组合方法对线性 PID控制进行改进的新型控制策略,它具有不依赖于被控系统模型的特点。作者设计了用于电力系统超导磁储能(Superconducting Magnetic EnergyStorage,SMES)装置的 NLPID 控制器,该控制器通过对由跟踪-微分器提取的转子角速度和机端电压的偏差及其微分和积分信号分别进行适当非线性组合,产生用于协调控制SMES 和系统之间的有功和无功功率交换的控制信号。仿真结果表明该 NLPID控制器具有较好的适应性和鲁棒性,且改善了系统的阻尼特性,提高了系统电压的稳定性。

电压源型超导磁储能装置特性的全时域仿真研究

介绍了电压源型超导磁储能装置 ( VSMES)的基本结构和工作原理 ,在 Matlab环境下建立了 VSMES的全时域仿真模型 ,利用所建立的模型对 VSMES的稳态和动态特性进行了详细的时域仿真研究。详细分析了一个稳态周期内 ,各阶段 VSMES的物理工作过程和能量流传情况 ,并在此基础上总结了 VSMES系统参数对其特性的影响特点。动态研究着重分析了系统参数对其动态响应的影响 ,以及在电力系统暂态过程中的作用。所得结论为 VSMES系统的设计。

超导储能装置对输电线路纵联电流差动保护的影响分析

由于超导储能(SMES)装置的功率调节系统能够在四象限内快速、独立地向系统提供有功功率和无功功率,因此,其动作特性可能会对现有输电线路纵联电流差动保护装置动作产生影响。文中通过建立含有SMES装置的双电源输电系统的电磁暂态模型,在实现SMES装置抑制发电机机端功率振荡的基础上计算分析了SMES系统动作特性对纵联电流差动保护的影响。仿真计算结果表明,SMES装置能够很好地抑制发电机机端功率振荡,且对现有的纵联电流差动保护的动作结果不会产生影响。

分散励磁与超导储能装置的干扰抑制控制

提出了一种新的设计多机电力系统中励磁和超导储能装置的分散 L2 增益干扰抑制控制器的方法。文中首先建立了含超导储能装置的多机电力系统的动态模型 ,继而利用递推方法设计励磁和超导储能装置的增益干扰抑制控制器 ,所得控制器可以利用本地测量量实现。计算机仿真结果说明了所设计的控制器可以提高系统的暂态稳定性 ,显著改善系统的动态性能。

舰船电力系统的限流保护技术

舰船电力系统关系着舰船的生命力,而随着舰船电力系统容量的增加和可靠性要求的提高,使用限流保护技术已成为舰船电力系统保护的必然趋势。也就是说,限流保护技术对舰船可靠性工程有着极其重要的影响。概述限流保护技术的重要性和现状,并重点分析几种短路限流装置的特点和运用情况。此外,介绍国内外的最新限流装置技术以及在实际应用过程中遇到的关键问题。可以预见短路限流装置的研制必然取得长足的发展,并最终广泛应用于舰船电力系统保护。

基于遗传算法的超导磁储能装置H_2/H_∞鲁棒控制器设计

提出了应用GA(遗传算法 )设计H2 /H∞ 鲁棒控制器的一般方法。使得在满足闭环系统的H∞ 范数小于指定的工程要求的条件下误差信号的H2 范数最小。该问题可归结为一个带约束条件的极小值优化问题 ,并通过一种改进的遗传算法加以解决。该设计方法能对具有任意控制器结构的控制系统进行参数优化。与传统的鲁棒控制器设计方法相比 ,所提出的方法不仅可以提高控制器的鲁棒性 ,还具有易于进行参数优化的优点。将所提出的方法应用于超导磁储能装置 (SMES)PI型鲁棒控制器的设计 ,时域仿真结果表明所设计的控制器具有很好的鲁棒性 ,在不同的运行工况下均能有效阻尼电力系统的振荡。此外 ,控制器还具有结构简单、易于工程实现的优点。

超导储能装置变流器控制策略的分析

随着高温超导材料的发现以及电力电子技术的快速发展 ,超导储能 ( SMES)装置在电力系统中的应用越来越广泛。超导储能装置的核心问题是对变流器的控制 ,为此详细地介绍了超导储能装置中变流器控制策略的原理及特点 。

超导电力技术在未来智能电网中的应用

随着电力工业的高速发展,智能化的电网成为了今后电网发展的重要方向和趋势,针对这一趋势,需要为未来的智能化电网做好准备,解决一些亟待解决的难题,如特大电网的安全、可靠性问题、电网可持续的能源再生能力问题、电网现代化技术融合性问题,等等。目前超导电力技术是一种电力新技术,是21世纪具有发展战略和潜力的一门新技术,