海上风电低频输电系统快速母线保护

海上风电低频输电系统母线故障后,换流器型电源等效电势与阻抗因控制的切换与调整过程,不再像传统电网可视为恒定。文中理论分析了母线电流差动保护适应性,明确故障控制策略对差动保护灵敏度的影响方式。利用母线区内外故障所对应的故障等效模型不同,提出基于时域全量模型识别的母线保护。该保护原理反映被保护元件自身拓扑的变化,理论上具有不受电源特性影响的优势,同样适用于其他换流器型电网。同时,所提保护在时域中实现,不存在相量提取问题,动作速度快。最后,在PSCAD/EMTDC中搭建了仿真模型,验证了所提母线保护的可靠性和快速性。

基于蒙特卡罗方法和频域分析的暂态电压稳定性分析方法

研究基于蒙特卡罗方法和频域分析的暂态电压稳定性分析方法。通过仿真建模IEEE 39节点标准系统,在16号节点设置3次持续0.1 s的接地短路故障,验证所提方法的有效性。实验结果表明,该方法能够准确捕捉系统在故障后的电压波动范围,展示出较高的分析精度和稳定性,能够为大规模电力系统的暂态电压稳定性提供科学的评估手段。

计及高新能源渗透率的储能-火电互补系统调频策略研究

新能源接入现有电网将弱化系统的频率稳定性。充分利用调频资源对提升电网稳定性具有重要意义。火电作为当前调频主要资源有着复杂多变的特性,在不同工况下调频能力也会不同;且随着渗透率提高,传统的下垂控制调频方式逐渐不能满足控制要求。因此,提出一种储能–火电互补频率控制策略,设计了随频率变化自适应调节的出力比重系数,实现了储能出力的自适应调整,并将线性自抗扰控制(Linear active disturbance rejection control,LADRC)应用于火电机组的控制,通过频域法分析典型工业控制对象的LADRC参数调节规律。仿真结果表明,相较于传统下垂控制策略,所提出的储能–火电互补频率控制策略使系统的频率偏差最大值与稳态偏差值显著降低,并且有更好的储能恢复效果。

感应加热过程调频锁相-移相调功复合控制

串联谐振感应加热过程包括调频锁相和移相调功两个控制环节,二者具有较强的非线性和耦合性;在分析逆变频率、输出功率同锁相角、移相角关系的基础上,提出了基于频率分离原理的调频锁相-移相调功复合控制方案,将锁相-调功过程分解为快-慢子系统,并对两个过程分别设计了具有鲁棒稳定性的锁相控制器和移相控制器,解决了感应加热电源的调频锁相-移相调功环节的协调控制问题;将调频锁相-移相调功复合控制方案应用于额定功率20 kW,输出电流40 A的超音频串联谐振感应电源中,验证了该控制方案在确保逆变过程开关器件安全可靠的同时,提高了功率输出的效率;在保证了调功灵活性的同时,又实现了电源的阻抗自匹配。

基于最小特征轨迹的电力系统稳定器参数整定方法

电力系统中低频、超低频等振荡的发生会威胁电网的安全稳定运行。电力系统控制器的参数设置直接影响系统低频和超低频振荡等小干扰问题的稳定性。为分析控制器参数对于稳定性的影响,从频域角度提出了一种基于最小特征轨迹的小干扰稳定分析方法。首先,建立转子回路的紧凑形式Heffron-Phillips模型,并根据特征轨迹得到频域稳定裕度表达式;然后,对该稳定裕度进行灵敏度分析,实现了参数对稳定性影响的量化分析。此外,基于该方法对励磁模式进行了分析,并从理论层面解释了电力系统稳定器增益存在上界的原因,同时,给出了励磁模式频率及电力系统稳定器临界增益求解方程。最后,提出了一种控制器参数整定方法,并通过算例验证了所提方法的有效性与实用性。

考虑解耦功率优化分配的多端混合直流互联系统频率响应控制策略

基于多端直流输电将多个异步交流电网联接形成的直流互联系统受到广泛关注,异步互联系统频率响应控制是实现异步电网之间运行储备共享、发挥多端直流功率支援能力的重要手段。分析了基于经典下垂控制的频率响应控制模型结构及其频率电压互耦合特性。从控制结构、参数自适应变化、系统协调方法和功率优化分配等角度提出一种考虑解耦功率优化分配的多端混合直流互联系统频率响应控制策略,采用全局频率控制方案,并进一步建立功率优化分配模型来提高频率控制的经济性和低碳性。最后,仿真验证了在强、弱交流系统负载突变和换流站因故障退出运行等情况下直流互联系统的响应特性,所提策略能够消除耦合影响,换流站出力分配更为合理且能大幅提高弱交流系统的频率稳定性,能够为多端直流互联系统频率控制的进一步研究提供参考。

基于二阶超前滞后环节的电压控制型微电网并网逆变器功率无差同步补偿策略

电压控制型策略可以作为微电网逆变器的并网运行控制策略,其与电网的同步过程为功率无差同步。然而,基本的PI调节器的功率无差同步策略响应速度慢,响应过程超调大,且无法通过PI参数的调配改善响应过程动态。为改善电压控制型逆变器功率无差同步的动态调节过程,提出了基于二阶实极点补偿器(real-polecompensator,RPC)和复极点补偿器(complex-pole compensator,CPC)的超前滞后环节补偿器,作为电压控制型逆变器的功率无差同步补偿策略。基于电压控制型逆变器功率输出模型,分析了2类补偿器的参数设计原则,详细给出了实极点补偿器和复极点补偿器的参数设计过程。通过仿真,验证了所提出的2类补偿器与常用的高通滤波器补偿器的补偿效果。结果表明,提出的2类补偿器在频域上可以有效地提高系统剪切频率,提高相位裕度至60°以上,而在时域上有效加速功率无差同步过程,并降低同步过程超调,使得功率无差同步过程更加平稳。

基于功率谱密度与随机配置网络的低压串联电弧故障检测

低压串联电弧电流为非平稳信号,故障特征区分度低且具有随机性,给电弧故障特征提取和准确检测带来困难,提出了基于功率谱密度与随机配置网络的低压串联电弧故障检测方法。首先,搭建了串联电弧故障发生平台,采集不同负载类型的电流数据,构建数据集。其次,采用功率谱密度对电流信号执行随机信号分析,实现对电流信号的定量化频域特征描述,增强故障电流与正常电流特征的区分度。然后,采用随机配置网络构建串联电弧故障检测模型,将功率谱密度特征用于随机配置网络的自适应训练学习,提升网络训练效率和模型故障检测能力。在本文构建的电流数据集上,串联电弧故障检测的平均准确率达到96.1567%,证明了方法的有效性。

储能支撑光伏参与电网一次调频的优化控制策略研究

针对通过电力电子接口并网的光伏发电不具备调频能力的问题,提出了储能支撑光伏参与电网一次调频的优化控制策略,以提升高比例光伏接入电网时的频率稳定性。首先提出一种跟随系统出力及频率偏差变化的光伏可变减载调频策略,然后又提出了基于SOC和调节因子反馈的储能自适应控制策略。其中:下垂控制基于Logistic函数,利用SOC分区进行自适应调节,在充放电区间内各设置一个函数;正、负虚拟惯性控制利用频率偏差变化函数作为调节因子,结合频率变化率及SOC变化特点进行设置。在频率变化初期,由储能提供惯性响应,光伏利用可变减载运行和储能联合参与一次调频,从而实现储能支撑光伏并网的频率稳定性。利用在PSCAD中搭建的模型进行仿真验证表明,文章所提出的策略能够发挥储能和光伏综合调频潜力,提升系统频率稳定的支撑能力。

自适应电力系统稳定器设计的频域方法

本文提出了一种自适应电力系统稳定器设计的频域方法。这种自适应稳定器通过在线估计系统中发生振荡的频率与阻尼,调整稳定器参数,以保持向系统提供足够的阻尼,从而使其能够适应电力系统运行方式及工况的变化,达到抑制振荡,提高系统稳定性的目的。文中给出了设计实例及详细的非线性仿真结果。

基于负荷无功电压响应的切负荷控制决策优化

基于感应电动机一阶模型,推导了计及节点负荷无功变化和电压偏移程度的切负荷量分配指标。该指标从物理意义上相当于节点负荷等效电纳的变化量,其大小能反映节点负荷中感应电动机所占比例和不同负荷模型对暂态电压稳定性的影响程度。利用该指标分配各节点的切负荷量,提出了综合考虑系统频率、负荷电压及无功响应的自适应减载方案。IEEE 39节点系统的仿真结果表明,所提出方案较经典自适应控制方案更有利于保障系统在大扰动后的电压稳定性和频率稳定性。

电力系统稳定器对次同步振荡的影响及其机制研究

采用测试信号法,在普通交流系统、含静止无功补偿(static var compensator,SVC)的系统、含可控串联补偿(thyristor controlled series capacitor,TCSC)的系统中,研究速度反馈型(以Δω为输入)和功率反馈型(以_ΔPe为输入)电力系统稳定器(power system stabilizer,PSS)对次同步振荡阻尼特性的影响规律,得到速度反馈型PSS对次同步振荡影响较大,而功率反馈型PSS对次同步振荡几乎没有影响的结论;从PSS输入信号、相位补偿特性及PSS增益3个角度研究PSS对次同步振荡产生影响的机制:引入"次同步振荡响应比"的概念分析Δω和ΔPe的动态响应,并通过频域分析研究相位补偿环节的补偿特性及放大增益的影响。结果表明,速度反馈信号中次同步分量较大以及超前环节对次同步频率信号的放大作用是导致速度反馈型PSS对次同步振荡影响较大的主要原因。

自适应混沌粒子群算法在PSS设计中的应用

该文采用一种改进的粒子群算法PSO———自适应混沌粒子群算法ACPSO,对多机电力系统稳定器参数进行优化设计,以抑制系统低频振荡。该算法通过混沌初始化粒子群,在迭代计算过程中根据粒子的适应值自适应地调整算法惯性系数,从而可以获得更好的全局搜索能力和收敛速度。选取系统机电振荡模式最小阻尼比最大化为目标函数,将PSS参数优化转换为带不等式约束的非线性优化问题。以3机9节点系统为例,特征值和非线性仿真结果表明,运用该方法设计的PSS能够有效地抑制外界扰动引起的低频振荡。

基于自适应混沌粒子群优化算法的多馈入直流输电系统优化协调直流调制

为了提高交直流互联系统的整体动态稳定性,提出了一种新的基于混沌优化思想的自适应混沌粒子群优化算法,并将其应用于多馈入直流输电系统中各直流调制的优化协调。该算法利用混沌运动的遍历性来初始化粒子群以增强群体的多样性,在粒子群的每次迭代更新计算中,按适应值大小选取部分粒子对其进行混沌优化以帮助惰性粒子跳出局部极值区域,根据每个粒子的适应值自适应地调整其惯性权重系数以提高整个群体的全局与局部搜索能力。以一三区域双馈入交直流并联输电系统为例,选取与直流线路并联运行的交流联络线上的有功功率偏差和各发电机的功角偏差构成目标函数,应用自适应混沌粒子群优化算法对各双侧频差直流调制控制器的参数进行了全局优化协调整定,并与传统粒子群优化算法、遗传算法的优化结果进行了比较,结果表明该算法能更好地实现各直流系统调制间的优化协调,增强了整个系统对低频振荡的阻尼能力,可作为多馈入直流输电系统中直流调制优化协调的一种有效方法。

电力系统广域自适应阻尼控制器设计

利用广域测量系统WAMS信号设计了一种广域自适应阻尼控制器WAADC,以提高互联电网区域振荡阻尼。利用聚合经验模态分解EMMD方法精确地在线辨识电力系统低频振荡模态,并有效地抑制了低频振荡模态的混叠。根据在线辨识结果提出了一种模糊自适应粒子群优化算法,实时整定电力系统中电力系统稳定器PSS的参数,从而在不同的运行方式下都能提供最佳的阻尼,抑制系统的低频振荡。仿真结果表明,该WAADC能提高互联电网的安全稳定运行能力。

电力系统小扰动稳定性分散型频域判据

给出了一种适合于大型互联电力系统小扰动稳定性分析的分散型频域判据。该判据充分利用了系统的互联结构特点,通过将大系统小扰动稳定性分析问题分散化,避免了“维数灾”的出现,有效地提高了稳定性判定的计算效率。

组合电力系统混合自适应稳定器的设计

为了抑制电力系统因负阻尼而产生的低频振荡 ,提高电力系统稳定性 ,设计了一种组合电力系统混合自适应稳定器 ( GPSS)。与传统设计不同 ,它包括几个自适应 GPSS,且这些稳定器同时又并联工作。稳定控制信号由各个单一的自适应 GPSS加权获得 ,同时又研究了加权系数的选择方法。理论分析和仿真结果都表明该方案对抑制电力系统低频振荡有显著效果 ,能提高电网运行质量 ,保障电网可靠、优质供电。

双馈风电机组无功控制方式对系统频率稳定的影响

以PSS/E和PSS/E WIND为平台,建立了基于双馈感应发电机的风电场等值模型,结合一个含两座大规模风电场的算例系统,仿真分析了双馈风电机组(DFIG)两种无功控制方式对系统频率稳定的影响。研究结果表明,无论是风速扰动、负荷扰动还是短路故障,与恒电压控制方式相比,恒功率因数控制均有利于系统的频率稳定。

基于自适应遗传算法的系统PSS参数优化

多机电力系统中,电力系统稳定器PSS(Power System Stabilizer)的优化配置是一个复杂的非线性优化问题。一般PSS的配置包括其安装地点的选择和参数的优化。先根据参与因子法对PSS的安装地址进行选择,而后重点研究运用改进的自适应遗传算法AGA(Adaptive Genetic Algorithm)对多机系统PSS参数进行优化。这种方法中交叉率和变异率能够随适应度自动改变,而不是恒定不变。该方法的优点是改善了传统的遗传算法GA(Genetic Algorithm)中容易出现的"早熟"现象,提高了寻优过程的收敛性和稳定性。仿真结果表明,采用的自适应遗传算法在收敛性、计算时间和参数稳定上都优于传统遗传算法,将经过参数优化后的PSS加装到系统中,不仅可以克服低频振荡现象,而且使系统的暂态稳定性和静态稳定性都得到大幅度增强。

煤矿井下电磁无线随钻测量信号滤波研究

针对采用自适应滤波最小均方算法和递推最小二乘算法提取煤矿井下电磁无线随钻测量(EMMWD)信号存在收敛速度慢与运算时间长等问题,提出了一种稳定快速横向递归最小二乘(SFT-RLS)算法,用于自适应滤除井下非稳态电气干扰与工频及其2倍频、3倍频干扰,实时提取微弱EM-MWD信号。该算法基于RLS算法,利用4个并行滤波器结构可降低运算时间,并利用加权最小二乘误差进行反馈以提高稳定性。仿真试验结果表明,SFT-RLS算法可实现对采样率为1kHz的EM-MWD信号进行自适应滤波和自适应陷波,平均每次迭代运行时间小于156.98μs,实现了快速稳定收敛运算与实时自适应滤波;SFTRLS算法自适应滤波可抑制信号与干扰比为-115dB的非稳态电气干扰;SFT-RLS算法自适应陷波可实时滤除工频及其2倍频、3倍频干扰,有效提取频率为6.25Hz的时间脉冲位置调制的EM-MWD信号波形,为正确解码EM-MWD信号提供了可靠数据。