基于阻抗判据的变电站并联电容器组串抗率选择方法

为保证谐波不超标,实际应用中一般先投入高串抗率电容器,高、低串抗率电容器动作次数存在着差异性和不均衡性,而高串抗率电容器的配置和使用带来更大的有功损耗,经济性较差。针对这一问题,本文提出一种基于阻抗判据的变电站并联电容器组串抗率选择方法。首先,获取公共连接点谐波数据,建立状态空间表达式,采用卡尔曼滤波算法和标准差最小原则估计系统谐波阻抗;然后,依据电能质量标准得出限值谐波阻抗,分析并联电容器组限值谐波阻抗、等值谐波阻抗与谐波放大倍数的关系,确定串抗率选择的阻抗判据;最后,通过仿真算例验证本文方法的有效性和合理性。结果表明,所提方法能降低并联电容器组配置时优先使用高串抗率电容器带来的有功损耗,提高经济性。

计及数字控制延时影响的含PMSG电力系统的宽频振荡z域阻抗判据研究

随着大量数字控制被应用于永磁直驱风电机组,受数字控制延时影响,含永磁直驱风电机组电力系统的宽频振荡问题日益突出。为了深入分析宽频振荡失稳机理以及快速准确地评估系统稳定性,提出了一种新的阻抗建模方法和稳定性判据。首先,基于精确离散化方法将含有延时环节的永磁直驱风电机组以及受端交流电网中的系统元件分别建模成锁相环坐标系下的z域阻抗模型。根据电路原理,将所有系统元件聚合成z域聚合阻抗模型,以此作为后续理论发展的模型基础。然后,基于盖尔圆定理,提出广义禁区判据来分析系统稳定性。最后,在Matlab/Simulink中搭建含永磁直驱风电机组的改进IEEE 3机9节点模型验证所提方法的有效性。

“双高”电力系统:一种新的稳定判据和稳定性分类探讨

随着能源变革和电力电子技术发展,高比例新能源和高比例电力电子设备(简称“双高”)在电力系统中比例增高,带来新的稳定问题。该文对“双高”电力系统的失稳影响因素和稳定判据进行深入剖析,探索“双高”电力系统的失稳机理,提出系统阻抗角稳定性分析方法。基于所提出的稳定性分析方法,从系统有功功率、无功功率平衡基本运行规则出发,构建“双高”电力系统的阻抗角稳定判据,通过搭建仿真模型验证所提稳定判据的有效性和正确性。同时,对IEEE 提出的稳定性分类进行探讨,在遵循传统稳定性分类原则基础上,基于所构建的稳定判据,尝试提出一种新的稳定性分类方法,希望有助于厘清“双高”电力系统稳定性问题,为后续系统规划、稳定性控制提供指导。

基于信号同步注入的多源配网阻抗测量防孤岛保护方法

分布式电源(distributed generator,DG)并网运行需配备防孤岛保护,以避免电网停电产生非计划孤岛。阻抗测量法相比于过/欠压(over/under-voltage, OUV)和过/欠频(over/under-frequency,OUF)等被动式防孤岛保护,具有检测盲区小,不易误动等优势。但现有信号注入策略及孤岛保护判据无法应对多DG系统中信号干扰引起的保护失效问题。为此提出利用外部同步信号实现检测信号同步注入的阻抗测量方法。在分析孤岛前后DG测量阻抗特征的基础上,确定基于阻抗角的孤岛保护方案,并依据对线路参数,电网谐波及注入信号频率的分析,提出保护判据。最后,结合DG控制策略给出保护的信号注入及检测方法。基于RTDS的仿真验证表明,该文方法可有效辨识电网扰动及孤岛运行状态,并且避免了OUV、OUF的拒动及误动问题。

锁相环主导下变流器振荡问题的阻抗分析方法:标称性与鲁棒性

基于dq坐标、序坐标和极坐标的阻抗法是研究变流器振荡问题的常用方法,不同阻抗法可相互转化并在判断系统稳定性方面等价,然而它们的差异性和适应性尚待深入探讨。为此,首先在上述3种坐标系分别建立并网系统阻抗模型,并对比分析其数学和物理特征;其次,分析不同坐标系下阻抗模型的可解耦性,给出所导出的阻抗判据在主导环节分析和机理解释方面的具体区别;进一步,以锁相环高参与度的次/超同步振荡问题为例,针对变流器四象限运行时的不同场景,分别从阻抗判据的标称性和鲁棒性角度分析开环传递函数右半平面极点的存在性和对不确定性参数的灵敏性,并在此基础上分析几种现有阻抗判据的适用场景和条件;最后,利用仿真验证所提结论的有效性。

新能源发电并网系统的同步参考坐标系阻抗模型及其稳定性判别方法

近年来,新能源发电并网系统中出现了新型的次同步振荡问题。为应对该问题,迫切需要开展适用于新能源发电并网系统的建模和稳定性判别方法研究。首先以一个简单的直驱风机–交流并网系统为例,分别推导了直驱风机和交流电网基于同步参考坐标系(synchronous reference frame,SRF)的阻抗模型,进而构建了系统整体的SRF阻抗模型;然后,基于该模型提出一种新的稳定性量化分析方法,并通过数学推导证明其有效性;最后,采用时域仿真和特征值分析验证了模型和判稳方法的有效性和精确性。所提方法具有针对实际复杂新能源并网系统开展阻抗网络建模和稳定性量化分析的潜力。

一种改进的阻抗比判据

在直流分布式电源系统中,按单独工作模式设计的子系统之间的相互作用将导致电源系统动态性能下降甚至不稳定。M idd lebrook判据是分析分布式电源系统稳定性的经典方法,但不能保证系统的绝对稳定性及各子系统原有的动态性能。本文基于分布式电源系统小信号模型,研究了子系统之间的相互作用问题,给出一种改进的阻抗比判据,该判据能保证各子系统原有的稳定性和动态性能。分析实例与实验结果证明理论分析的正确性,从而为源变换器的优化设计提供了理论依据。

基于视在阻抗角的失步解列判据改进研究

当电网结构存在隐患时,易因事故诱发系统失步振荡。阻抗角失步解列判据作为应用最广的失步判据,其优势十分明显,同时也存在一定缺陷,即在短路暂态过程中易发生误判。通过对典型视在阻抗角判据理论的深入研究,提出一种采用电压包络线上沿门槛作解锁条件的判据改进方案。该方案能严格区分短路与失步过程,提升视在阻抗角失步判据对特定工况及新型电网结构的适应性。最后在PSCAD/EMTDC中通过简化的实例模型验证改进判据的有效性。

视在阻抗角失步解列判据的改进

通过对等值双机系统失步振荡时联络线潮流和视在阻抗角变化特征的研究,发现当系统失步较快、系统在电磁暂态过渡过程中进入失步运行状态时,视在阻抗角失步解列判据易于误判振荡周期次数,并通过仿真发现其发生的现象和原因,从而提出了通过设置合适的有功门槛,应用联络线上的有功功率过零次数计算振荡周期次数的方法。工程实践证明,该方法可以更有效地检测出振荡周期小的失步振荡次数。

基于阻抗比判据的永磁直驱风力发电系统并网稳定分析方法

考虑永磁直驱风力发电系统(Permanent Magnet Synchronous Generator,PMSG)的动态特性,提出一种基于阻抗比判据的PMSG并网稳定性分析方法,以提高PMSG并网稳定分析的准确性。首先,基于阻抗比稳定分析原理,推导含变换器系统的并网稳定判据。然后,考虑PMSG的动态特性,在建立状态空间方程的基础上推导出PMSG的小信号模型,进而推导PMSG的输出阻抗表达式,据此分析PMSG并网稳定分析方法且得出具体实现流程。最后,利用PSASP分别搭建含PMSG的简单系统和WSCC-9节点仿真系统。仿真结果验证了所提方法的有效性和准确性。

基于DSP实现多边形阻抗特性最佳判据的选择

探讨了用数字信号处理器 (DSP)芯片独立实现保护功能时如何选择判据实现形式。以距离保护中的多边形阻抗动作特性为例 ,分析了该特性用比相式、比幅式以及直接比较式 3种判据分别实现时DSP的运算复杂度。指出 :虽然硬件的发展为保护算法实现和选择提供了更高的冗余度 ,但仍然应当通过对算法实现形式的良好设计来减少对资源的不必要占用 ,最大限度地发挥硬件的效能 ,提高装置的总体可靠性水平。

基于阻抗特性多项式拟合的直驱风电机组次同步振荡稳定判据

近年来,阻抗分析法已成为分析新能源发电并网系统稳定性问题的一种主要研究方法。以直驱风电机组并网系统为例,分析了现有的奈奎斯特(Nyquist)稳定判据的特点和适用范围。为了弥补现有阻抗稳定判据的不足,提出了一种基于阻抗特性分式多项式函数拟合的量化稳定判据,采用分式多项式函数等效拟合理论推导或实测的风电机组端口阻抗特性,在拟合频段内分式多项式与原阻抗特性等价。通过求取拟合多项式零点获得了系统振荡频率和阻尼水平,量化分析了系统稳定特性,拓展了阻抗稳定判据的适用范围。最后,通过理论分析和时域仿真验证了分式多项式拟合判据的正确性和有效性。

弱电网条件下基于阻抗的稳定性判据重塑

弱电网条件下电网阻抗所具有的不确定性以及宽范围变化特性会严重影响逆变器并网系统的控制性能,甚至可能导致系统不稳定。当前利用电网阻抗与逆变器等效输出阻抗的比值来判定系统是否稳定的阻抗分析法,虽然在一定条件下可以判定逆变器并网系统的稳定性,但存在表征系统稳定性裕度不准确,以及当逆变器控制参数发生变化时可能导致的传统基于阻抗的稳定性判据不再适用的问题。针对上述传统阻抗分析法存在的不足,对传统基于阻抗的稳定性判据进行了重塑,重塑后基于阻抗的稳定性判据不仅能够精确表征系统的稳定性裕度,而且对变参数控制并网逆变器也具有普适性,保持了阻抗分析法的优良特性。最后,在弱电网条件下,以三相LCL型滤波的并网逆变器模型为基础,通过仿真分析验证了文中理论分析的正确性与重塑方案的可行性。

基于分散式阻抗判据的多换流器接入交流微电网稳定性分析

对于交流微电网的稳定性分析,传统方法如时域特征值分析或频域的奈奎斯特判据等,在模块化微电网中应用时,随着模型维度增长计算量大大增加,且无法有效指导交流微电网子系统设计和控制参数调优工作。针对这一局限,该文提出一种基于分散式阻抗判据的交流微电网稳定性分析方法,通过Park变换和解耦控制,将交流微电网转化为2个独立等效直流子系统,然后由各子系统的额定母线电压和额定容量推导得出各子系统的恒定阻抗判据。基于所提分散式阻抗判据,可以在实现对系统模块化设计的同时,保证交流微电网的整体稳定性,最后通过MATLAB/Simulink仿真对所提方法有效性进行了验证。

直流配电系统阻抗判据与导纳判据的比较分析

阻抗法是解决级联变换器系统稳定性分析问题的有效方法,随着直流配电技术的快速发展,直流配电系统的拓扑结构与控制策略更加复杂,由变换器间阻抗不匹配导致的直流母线电压不稳定问题日益突出。总结了目前直流配电系统的主要阻抗判据,可分为阻抗比判据与并联阻抗判据两类。在分析多并联并网逆变器系统的谐波稳定性问题时,基于全局导纳的稳定判据被提出,即通过系统的全局导纳是否满足广义奈奎斯特判据,判断系统的稳定性。由于导纳是阻抗的倒数,且在电路上可以相互转化,所以也可以从导纳的角度分析直流配电系统的稳定性。因此,提出了一种基于导纳的直流配电系统稳定判据,并与现有的阻抗判据进行对比分析,表明了各判据的主要特征。最后,通过仿真验证了所提导纳判据的正确性,并通过案例对比得出了阻抗判据和导纳判据的优缺点。

基于阻抗偏差最小判据和改进自适应蝙蝠算法的系统侧谐波阻抗估计方法

针对已有的系统侧谐波阻抗估计方法对背景谐波波动敏感的问题,提出了一种新的系统侧谐波阻抗估计方法。根据阻抗偏差最小判据和改进自适应蝙蝠算法寻优得到最优系统侧谐波阻抗初值,以得到与真实值相近的背景谐波电压估计值。对背景谐波电压估计值进行K-means聚类分析,并依据聚类结果将谐波样本数据分成多簇,使得每簇数据对应的背景谐波波动减少。考虑到谐波数据均为复数相量,采用复最小二乘法分别求取各簇数据的系统侧谐波阻抗估计值,并将其均值作为最终估计值。与已有的方法相比,所提方法更能适应背景谐波波动的变化,且在用户侧谐波阻抗非远大于系统侧谐波阻抗的场景下具有更好的估计精度。多个算例分析结果验证了所提方法的有效性和适用性。

直流分布式系统源荷对等型阻抗比判据研究

传统直流系统的稳定性判据建立在明确区分源荷变换器的基础上。在储能单元加入后储能变换器将在源荷的角色间来回切换,这一特点对系统的稳定性判据提出了新的挑战。首先,建立多源系统稳定性模型,分别以传统阻抗比判据中右极点存在的数目与源荷变换器不对等的地位对多源系统中潜藏的不稳定区域进行了溯源。然后,构造出能解决该问题的源荷对等型阻抗比判据,并阐述了其特点与案例。最后,参照所提出的新判据及特征值法,描绘出了直流分布式系统中传统判据判断失准的区域。通过实验和建模,从时域、奈奎斯特曲线和零极点分布3个角度验证了所提判据的优势。由此表明,所提出的判据对直流分布式系统稳定性的研究具有重要的理论与实际意义。

煤矿冲击地压发生风险判别公式及应用

针对传统冲击地压发生判别方法缺乏灾害全过程考虑的问题,以煤矿冲击地压发生物理过程分解为切入点,采用理论分析、数值模拟、力学推导、工程验证等方法,开展基于物理过程分解的煤矿冲击地压发生风险判别指数计算公式及其应用研究。结果表明,冲击地压发生物理过程中存在的空间序列为采动围岩极限平衡区—采动围岩近场弹、塑性区—采掘活动空间;依次对应的时间序列为冲击启动阶段—冲击能量传递阶段—冲击地压显现阶段。冲击地压完成物理过程必须同时满足冲击启动和克服阻抗2个力学条件;分别建立了动、静载荷加载型以及高静载荷叠加型冲击地压启动力学模型、冲击地压克服阻抗显现力学模型;得到了冲击地压启动能量判据公式、冲击地压显现能量判据公式;基于上述2项公式建立了既考虑动载荷源、又考虑静载荷源,兼顾冲击启动力学条件满足、冲击地压显现力学条件满足的冲击地压发生风险判别指数计算公式;依据判别指数计算公式,得到冲击地压发生风险性与煤岩体静、动载能之和成正比,与支护及围岩阻抗能成反比的关系;建立了基于冲击地压发生风险判别指数的巷道降载荷−增阻抗耦合防冲工程结构力学模型,并进行了工程应用,实践表明达到了防治冲击地压目的。

基于阻抗分析法的并网变流器稳定性统一分析方法研究

变流器作为可再生能源发电并网的关键设备,在与交流电网互联时产生的系统振荡问题日益增多。阻抗模型是分析“变流器-电网”耦合系统稳定性的基础。首先基于αβ坐标系建立了特定工况下的并网系统阻抗数学模型;在此基础上,进一步建立全工况下的统一阻抗数学模型。由该阻抗模型可知,运行工况与控制器参数是影响系统阻抗特性的主要因素。通过Nyquist稳定判据量化分析两种影响因素对系统稳定性的影响。然后提出增大控制环参数Kpi以抑制系统在小干扰下的谐振,增强系统稳定性。最后,不同运行工况下的仿真与实验结果验证了所提出的全工况阻抗数学模型分析系统稳定性的准确性,同时也验证了稳定性提升方法的有效性。

基于序阻抗模型的直驱风机并网系统RLC稳定判据研究

近年来,直驱风机接入交流电网的稳定性问题受到越来越多的关注。阻抗分析法是研究直驱风机并网系统稳定性的一种有效方法,以单台风机接入电网的简单系统为例,分别建立了风机和电网在三相静止坐标系下的序阻抗模型,而后基于该模型提出了RLC并网稳定性判据,采用时域仿真验证了所提判据的正确性和有效性,最后基于该判据分析了不同工况下并网系统的振荡特性,并通过PSCAD仿真结果验证了结论的正确性。