基于模型预测控制的孤立电网频率控制方法

利用RTDS仿真平台对某孤立电网在不同运行方式下的安全稳定控制策略进行研究,研究发现基于常规PID控制的系统易产生过量调节,难以获得快速稳定效果。因此提出一种基于模型预测控制的孤立电网频率控制方法,仿真结果表明该频率控制方法更加有效,尤其是在孤立电网发生极端紧急情况下稳控策略进行功率或负荷快速切除后仍存在较大不平衡功率时,该频率控制方法能够快速稳定孤立电网的频率。

计及生产流程和电压与频率稳定性的孤立电网灾后恢复策略

用于工业园区、油气开发等的孤立电力系统广泛存在,其组网脆弱、灾后完全停产等问题严重影响了系统生产、运行效率。针对孤立电网的灾后恢复策略开展了研究。以海上油气开发为例建立了系统生产全流程模型,提出了负荷恢复度的概念并建立了产量与各类负荷关系的多元函数。针对孤立电网负荷恢复过程的电压与频率暂态稳定性进行了分析,将分析结果以构建约束条件的方式纳入优化模型。提出了用于确定负荷恢复顺序的系统灾后恢复模型并应用贪心算法进行求解。算例结果验证了所提出的模型及方法的有效性。

吐鲁番地区电网孤网运行的稳控策略

以2022年底吐鲁番电网网架结构为基础,对比分析750 kV吐鲁番变电站1号、2号主变压器同时故障跳闸,局部电网孤网运行时不同模态下的阻尼情况对电网振荡特性的影响,通过建立切除不同比例风电、光伏出力情况下的频域仿真模型,提出吐鲁番电网孤网情况下的最优稳控策略。同时提出在托克逊片区新增一座750 kV变电站,以解决由于750 kV吐鲁番变电站1号、2号主变压器同时故障跳闸引起的局部电网动态稳定问题。

高坝洲自备电站孤网保电策略分析

高坝洲自备电站承担着高坝洲水电站枢纽交流电源的重要保供任务,是其保安的电站。针对自备电站孤网保电条件,从前期准备、技术措施、应急处置等方面总结了水电机组在孤网工况下的保电策略,特别是分析了多机并列运行的复杂条件下,通过机组运行策略、调速器运行参数、机组保护配置等方面的技术措施,克服孤网工况下接力器反复抽动、频率波动大、多台机组联调配合不当等常见问题,确保了多次长周期保供任务,可供同类型自备电站的孤网保电借鉴。

反孤岛装置的技术分析

阐述为了减少分布式发电设备与电网隔离的问题,探讨反孤岛测试技术、反孤岛效应、反孤岛检测模块、反孤岛保护控制模块,以及系统集成的设计,并分析应用效果。

缅甸中小水电站孤网运行研究

电力是驱动国家现代化的重要“燃料”,然而缅甸电力的短缺,全国通电率约为50%。当缅甸电网发生电网瓦解时,恢复供电周期长。缅甸大网运行转孤网输送电能既缓解缅甸电力需缺,又能弥补企业长期停机的亏损,同时避免了小库容水位控制不当发生枯期弃水的风险。大网转孤网的运行稳定成了孤网运行首个难题,实现大网转孤网快速切换的目标,同时要解决暂态问题、功率平衡,做好事故应急都是保证机组运行稳定的重要保证。

风电场并网对孤网高频切机的影响研究

针对风电机组的有功输出随风速具有随机性和波动性的特点,以及风电场并网带来的安全控制装置配合问题,分析了风电场对孤网系统高频切机和低频减载装置动作情况的影响。通过对实际系统的仿真分析,研究了故障后有风电场运行的孤网系统暂态过程和安全控制装置动作情况。结果表明风电接入电网后,风电机组出力的波动不可避免地影响了切机措施的效果,系统原有的高频切机装置需要进行适当的调整;提出的思路和改进方法对含风电场的电网安全稳定控制措施的配置具有重要的参考价值。

智能电网中的新一代高频隔离功率转换技术

随着智能电网的发展,主要由变压器和开关构成的传统配电网结构将会改变,功率转换系统将作为更为核心的角色并实现更为系统性的功能。首先论述智能电网中功率转换技术的研究意义;在此基础上,对传统功率转换技术的局限性以及新一代高频隔离功率转换技术的概念和发展特点进行全面阐述。其次,从系统层面介绍国内外关于高频隔离功率转换技术的典型研究项目,从变换器层面介绍关键技术的研究进展。在此基础上,从技术层面提炼出现阶段高频隔离功率转换技术研究中需解决的关键问题。同时,以高频隔离固态变压器为典型案例,讨论新一代高频隔离功率转换技术在智能电网中的应用方案。最后,结合中国的研究现状,给出发展建议。

冰灾期间电网运行特点及应对措施

2008年初中国南方电网遭遇到了历史罕见的冰雪凝冻灾害,电力设施损毁严重,电网安全稳定运行受到严峻威胁。本文针对此次冰灾期间电网运行出现的新特点、新问题,研究了调度机构在抗灾保电过程中需注意的问题及应采取的措施,讨论了孤网运行、黑启动等特殊方式的运行经验,总结了电网尚存在的缺点和不足。

高渗透率风电-储能孤立电网控制策略

在一些偏远或海岛地区,考虑到环境保护和燃料成本因素,需要利用可再生能源发电和储能系统形成孤立电网进行独立供电。针对高渗透率大规模风电接入的孤立电网,提出一种风电–储能系统孤立电网控制策略。该控制策略包含上层的广域功率平衡控制和下层的储能设备V/f控制,广域功率平衡控制根据超短期风电功率和负荷预测值以控制代价最小化为目标,确定下一控制周期内风电机组和负荷的最优投切量,并使电网功率波动位于储能设备功率和容量可调范围内;储能设备V/f控制实时检测电网电压和频率偏差生成有功和无功电流指令控制储能系统进行功率补偿。以广东汕头南澳岛为实例进行了具体说明,最后利用Matlab/Simulink软件对所提策略在孤立电网中控制的有效性进行了验证。

电解铝重载孤网紧急控制优化方法

孤立电网的运行特点与大电网存在显著差异,尤其是在工业重载负荷情况下,传统的安全稳定控制方法不一定完全适用。文中以电解铝重载孤网为例,提出一种电解铝重载孤网紧急控制优化方法。该方法充分考虑了负荷侧的调节能力,将负荷转带作为首选控制方案,并采用电源和负荷侧联合控制方案缓解控制量离散性大的局面,结合时域仿真分析,获取满足安全稳定要求的紧急控制方案。以控制措施经济代价为指标,寻求代价最小的控制方案,在保证安全性的前提下,实现电网经济运行。

孤网频率稳定与控制策略研究

孤网稳定运行是防止电网大面积停电的最后一道防线。由于孤网运行方式与大型互联电网不同,研究孤网频率稳定与控制,对保障电力系统安全、可靠运行具有重要意义。简单介绍了孤网频率动态特性,分别对水轮机、汽轮机、锅炉的控制方式进行论述,分析了一次调频、OPC、高频切机、低频减载、二次调频对孤网频率稳定的作用。较全面地总结了近年来国内外孤网运行安全稳定控制研究现状及存在的问题和不足,并在此基础上对该领域今后的研究方向作了展望。

大规模风电并网对孤网频率稳定性影响的研究

随着风电大规模接入电网,风电对电网的影响越来明显。针对风电场的出力特性,以及风电场并入电网带来的安全稳定控制装置的配合问题,采用PSASP程序对新疆阿勒泰地区电网进行仿真分析,综合考虑风电出力特性和地区负荷特性对地区电网孤网运行暂态过程和安全稳定控制装置动作的影响,通过对比分析在不同风速和不同负荷情况下各种安全稳定控制装置的配合动作对孤网频率稳定性的影响。结果表明大规模风电接入电网后,风电出力特性和地区负荷特性共同影响安全稳定控制装置的配合以及孤网频率稳定性。对含大规模风电接入的电网的安全、稳定运行具有重要的参考价值。

未来电网中的独立电力系统模式

集中发电、远距离输电和统一配电仍是目前电能生产、输送和分配的主要方式.不断增长的电力需求和消费模式以及新能源的开发利用,使得传统互联电力系统面临更大的挑战,迫切需要有与之相适应的电能生产和消费模式.为此,探讨未来电网的一种新模式———独立电力系统,介绍独立电力系统的概念、特点及其典型应用,阐述不同应用环境下独立电力系统在安全稳定、电能质量、经济节能以及自愈控制等方面面临的新需求,分析独立电力系统发展过程中需要解决的关键问题,指出独立电力系统的发展方向及其关键技术.

弱受端小电网安控切负荷措施与低频减载措施的配合方案

基于电网低频紧急状态下系统频率变化特性的一般规律,详细分析了功率缺额扰动下的弱受端小电网暂态频率变化特点及其影响因素,如功率缺额、网内开机台数、负荷类型、故障地点及类型、切荷率、切负荷时间、电容器投切情况等,并给出了定性的理论公式推导。基于上述弱受端小电网频率变化特性的影响因素分析,针对小电网功率缺额扰动后存在的频率首摆下潜深度过大、持续时间较长的特点,提出了弱受端小电网安全稳定控制装置切负荷(简称安控切负荷)措施与低频减载措施的配合原则和具体配合方案:切负荷时间和切荷率的配合、装置动作出口配合。以西北某实际弱受端小电网为例,进行了仿真分析。仿真结果验证了所提配合原则的合理性和2种配合方案的可行性。

并网光伏电站的一次调频特性分析

太阳能作为一种可再生、无污染的能源,具有较好的发展前景。当大规模光伏电站接入孤立电网时,将导致系统惯性降低,调频能力不足,威胁到电网的安全运行。针对此,文中改变光伏电站的功率控制方式,设定了光伏电站的减载水平和功频静态特性,使光伏电站参与系统的一次调频。通过在PSCAD/EMTDC软件中仿真分析,表明光伏电站在所提控制策略下实现了一次调频的功能,分担了常规电厂的一次调频压力,减小了系统频率的变化量,提高了系统的频率稳定性,验证了所提方法的有效性。

基于区域电网信息的变电站二次直流失电保护系统

提出了一种基于区域电网信息的变电站二次直流失电保护系统,以解决变电站保护系统二次直流电源消失后站内或其出线发生系统故障时无法快速切除故障的问题。以变电站为对象,提出了区域保护主站-子站保护系统的概念及其构建方式,并据此描述了变电站二次直流电源消失的判别方法以及直流失电保护的整体方案。RTDS试验结果表明,所提出的变电站二次直流失电判别方法以及保护方案,可以准确地识别变电站二次直流失电状态并快速隔离其失电区域内的故障。

一种具备自适应重合闸能力的混合式直流断路器

当柔性直流电网中的直流线路发生短路故障时,混合式直流断路器可以快速切断故障电流,从而实现故障隔离。然而,传统的混合式直流断路器的主断支路需要串联大量的绝缘栅双极型晶体管(insulated gate bipolar transistor,IGBT),使得经济成本较高,并且现有的混合式直流断路器多不具备故障性质判别能力。为了解决混合式直流断路器的成本高以及盲目重合闸问题,该文设计了一种具备自适应重合闸能力的混合式直流断路器。该断路器通过预充电电容电压与避雷器动作电压配合,降低了避雷器的动作电压,从而减少了避雷器两端并联的IGBT数量。此外,该断路器利用永久性故障和瞬时性故障情况下充放电支路中电流幅值的差异,实现了自适应重合闸。该文首先介绍了所提混合式直流断路器的拓扑结构及工作原理,然后对故障发展过程进行分析计算并给出了断路器元件参数和数量设计的方法,最后在PSCAD/EMTDC中搭建了四端柔性直流输电系统进行仿真验证,并与现有相关方案进行了性能与经济性对比,表明了该文方案具有较好的综合性能。

孤网发电机调速系统参数定量调整理论分析

为了分析调速系统对孤网一次调频频率响应的影响,合理调整其工作模式及参数,以孤网一次调频的频率响应特性作为研究对象,提出了一次调频评价指标。在此基础上,利用根轨迹及主导极点分析法从理论上分析了调速系统中调差系数、参与一次调频的机组比例、油动机时间常数及发电机惯性时间常数各线性环节对孤网调频性能的影响。并以孤网静态频率特性为出发点,分析了死区、调频上下限及OPC动作定值等非线性环节对调频性能的影响,提出了相应参数定量调整的方法,为孤网调速系统参数调整提供了理论依据。

六开关光伏并网逆变器共模漏电流抑制方法

为了解决非隔离型光伏发电系统中的漏电流问题,提出一种六开关拓扑及控制方法。采用开关旁路电感策略,解决了传统六开关光伏并网逆变器共模电压受电感值匹配因素影响的问题,保证光伏系统寄生电容两端电压不含高频分量。通过理论分析和仿真研究的方法,对提出的六开关拓扑及控制进行了验证。研究结果表明,所提出的拓扑及控制方法可以实现漏电流的有效抑制。