直流偏磁下变压器无功消耗增多对系统电压的影响分析

为了研究变压器发生直流偏磁时系统电压降低的现象,基于PSCAD/EMTDC平台,建立了同步发电机-变压器直流偏磁仿真模型。模型从电力系统无功平衡的角度出发,针对不同大小的直流电流入侵时,在稳态和故障两种情况下,对变压器的无功消耗情况及系统中关键点的电压进行了仿真。结果表明,系统稳态电压随直流偏磁电流的增大而降低,极端工况下可达9%,而且随直流偏磁电流的增大,下降速度越来越快;故障电压会随直流偏磁电流的增大而下降幅度增大,极端工况下可达5%,而且随直流偏磁电流的增大下降速度增快。

级联H桥整流器的新型直流电压与无功平衡控制策略

为解决级联H桥整流器(cascaded H bridge rectifier,CHBR)的直流侧电压不平衡问题,实现各H桥直流端电压和无功平衡,消除电压平衡控制器与基本双闭环控制器之间的耦合效应,该文提出一种新型的直流侧电压与无功平衡的控制策略。该方法通过对有功和无功占空比按一定关系同时进行修正来实现电压与无功平衡的控制,即使在负载不平衡情况下也能维持直流侧电压和各H桥无功平衡,消除了基本双闭环控制器与电压平衡器之间的耦合效应。同时,分析加入电压平衡控制器的系统稳定性,并讨论电压平衡控制器的有效范围,最后通过仿真和实验验证该方法的有效性和可行性。

级联H桥型SVG直流侧电压平衡控制方法

级联H桥型SVG是目前大容量无功补偿装置的最佳方案之一,直流侧电压的稳定与平衡是保障装置可靠运行的必要条件。建立和分析了级联H桥型SVG的等效数学模型,推导了直流侧电压的波动过程,在此基础上分析其相间有功功率交换过程,并提出了一种基于零序电压控制的直流侧电压平衡的三级控制方法,即全局直流侧电压平衡控制、相间直流侧电压平衡控制和相内直流侧电压平衡控制,从而很好地解决了直流侧电压平衡控制问题。最后选取单相两个H桥单元的主电路结构进行仿真和实验分析,验证该方法的有效性。

基于F-MMC和LCC的混合型三极直流系统及其控制策略

现有的三极直流输电系统因极3采用晶闸管换流器而存在交流电压易波动、过渡阶段易引发过电压和过电流等固有缺陷。为此提出了一种改进式的混合型系统,即极3换流站改用基于全桥子模块的模块化多电平换流器。为使系统获得较好的响应特性,提出了无功(电压)平衡、电流平衡和子模块电容电压平衡3个控制要求,并根据控制要求给出了模块化多电平换流器采用改进直流电流控制和交流电压控制、子模块采用电容电压平衡控制等控制措施。利用时域仿真软件PSCAD/EMTDC对所提出的系统进行了仿真研究,仿真结果验证了所提出的混合型三极直流系统及其控制策略能够很好地实现系统电压平衡、电流平衡和子模块电容电压平衡。

直流融冰装置应用对电力系统运行影响

针对直流融冰装置在电力系统中广泛应用的现状,提出了对电力系统运行的可能产生的影响及需注意的问题。在分析兼具SVC功能融冰装置工作原理的基础上,结合工程实例从装置接入方式及占地、变电站供电能力、交流系统无功功率平衡、系统电压水平、系统稳定水平等方面对加装融冰装置可能引起的系统问题进行了相关研究。通过综合分析融冰装置的加装和运行对电力系统运行的有利和不利影响,为电力系统调度运行和规划设计工作提供了参考。

基于调制波重构的级联H桥型变流器直流电压均衡控制原理分析

为了抑制级联H桥型变流器直流电压的不均衡,分析变流器交流侧和直流侧的功率传输,然后以调制波重构的思想详细分析直流电压均衡控制的原理。提出基于单位化的变流器输出电流构造调制波微调量的改进直流电压均衡方法。根据分析结果,给出在整流、无功补偿、谐波补偿等应用场合直流电压均衡控制策略的构成方法及建议。仿真和实验结果表明直流电压均衡控制策略的有效性。

基于电缆网无功潮流特性的高压配电网无功补偿方法

针对全电缆高压配电网无功潮流特性、运行现状以及无功电压控制所存在的问题,提出基于电缆网无功潮流特性的高压配电网无功补偿方法。本文首先定义配电网平衡层,分析了全电缆平衡层内的无功潮流特性及无功调控原则;然后,论证了全电缆高压配电网加装低抗补偿的必要性,推导了线路节点的经济补偿量,并以此为整定量确定各补偿点类型及位置;最后提出全电缆高压配电网无功补偿方法,该方法针对网络中各补偿节点的分类结果,进行相应的容感性补偿装置分类协同控制。仿真算例表明:该方法在尽可能满足无功就地平衡基础上,能有效地提高全网的电压质量与降损效果。

快速实用的配电网电容器优化投切算法

利用深度优先搜索算法将配电网分解为多棵局部树,在局部树中采用无功就地平衡原则缩小了电容器投切的解空间,并取损耗最小方案为优化方案。由于局部树组中局部树根节点的处理与实际情况不符,提出通过增加部分电容器投入组数来快速优化局部树组的方法。局部树和局部树组优化过程中采用了前推回推法计算系统潮流,保证了算法的快速收敛。以IEEE69节点和409节点网络为算例,验证了该方法的有效性。

直流逆变站电压稳定测度指标及紧急控制

特高压直流逆变器在大功率传输有功功率的同时,需要由大容量容性滤波器和电容器组补偿其无功消耗。以逆变器和补偿器为主要部件的直流逆变站,其综合动态无功特性会对受端交流系统电压稳定性产生显著影响。该文分析了交流电压大幅波动过程中,逆变站综合动态无功需求特性,以及交流戴维南等值系统无功供给能力特性;揭示逆变站因电压降低无功需求增大,以及交流系统因联系电抗增加无功供给能力降低,导致无功供需失衡,是直流威胁受端系统电压稳定的根本原因。提出基于交流戴维南等值参数的逆变站动态电压稳定测度指标,定量评估直流逆变站馈入受端系统的电压稳定裕度;基于该指标,提出改善受端系统电压稳定性的直流电流控制策略。仿真结果验证了稳定测度指标及电流控制策略的有效性。

高压直挂式无功和谐波综合补偿器控制策略研究

针对目前中高压系统无功和谐波分开补偿的现状,提出一种基于H桥级联的静止无功发生器与LC并联的高压直挂式补偿结构,利用与低成本LC的结合提高了有源容量的利用率和补偿范围。并在此基础上提出了基于数字带通和多同步旋转坐标的无功、谐波和负序检测及控制,实现了无功功率、指定次谐波和负序电流的实时检测和补偿控制;并针对级联静止无功发生器中多个直流侧电压均衡控制的难题,提出了基于相角叠加的控制策略。文中分析了其拓扑结构及补偿原理,并对综合补偿控制和直流均衡控制进行了详细论述。在Simulink中搭建了仿真平台对整个控制策略进行了校核,并进行了模拟实验,结果表明:该控制方式能实现对无功、谐波和负序的综合补偿,直流侧稳定,具有良好的动态性能。

城市低压电网分相自动无功补偿的应用研究

文中通过分析城市低压电网无功补偿装置在不同配置地点时的有功损耗,论述了无功就地平衡的重要性。为了发挥在三相负荷不平衡时无功补偿装置的作用,提出了通过使用无触点的固态继电器和交流接触器复用,进行电容器组的分相自动控制投切,使每一相都能够达到恰当的无功补偿,以提高电压水平和降低有功功率损耗。

考虑换流站独立控制约束的交直流系统静态无功优化方法

交直流互联电网的三级电压控制结果应当满足换流站运行的独立控制方式,为此,提出一种考虑换流站独立控制约束的交直流系统静态无功优化方法。新模型以三级电压控制周期内直流功率及离散调压设备保持初始运行状态不变为基本假设,在常规交直流系统静态无功优化模型基础上,进一步考虑了直流系统就地无功平衡的死区控制约束以及直流配套电源的非固定边界可调范围约束;算法上,采用内点法进行求解。以中国东北某特高压直流换流站及其近区交流电网仿真验证所述方法的有效性。仿真结果表明,所提方法能够降低换流站离散调压设备的频繁动作风险,实现换流站暂稳态无功功率的协调控制。

智能AVC构建的研究

总结了AVC在国内外的发展现状,提出了智能AVC的概念、目标、特征及AVC系统的体系方式,指出AVC向智能AVC的发展的方向。

溪洛渡同塔双回直流输电工程无功平衡与补偿方案

维持换流站无功平衡是直流控制保护系统的重要功能,也是确保电网安全稳定运行的重要手段。根据直流换流站无功需求的特点,结合送受端交流系统,对换流站无功平衡及补偿方案进行了分析,探讨了换流站的无功补偿设备总容量及其分组配置方案,归纳了同塔双回直流无功控制系统所面临的主要问题,并提出了相应的解决方案。

超高压电网无功平衡实用计算

介绍了以直流潮流为基础,结合最优无功补偿理论的超高压电网无功平衡计划实用计算方法。该方法根据电网有功日负荷预测值,按照实际的电网拓扑结构和运行方式,首先计算线路和变压器等电网元件的等值电路参数,生成导纳矩阵,通过直流潮流计算支路有功潮流和无功损耗,然后按照无功分点在线路中点的优化理论,快速优化各节点无功补偿量。算例表明,该实用算法可避免重复迭代和潮流不收敛问题。

一种级联STATCOM的直流侧电压控制方法

基于级联多电平变流器(cascaded multilevel converter,CMC)的STATCOM,在输电系统和配电系统都有很好的应用前景,但是CMC的直流电压是独立的,容易产生直流电压不平衡。所以寻找稳定有效的直流电压控制方法是CMC应用于STATCOM的关键之一。文章首先分析了STATCOM基于dq坐标系下的前馈解耦无功控制方法;然后分析了造成级联多电平变流器的直流侧电压不平衡的原因,并提出了一种分层次的直流电压控制方法;最后利用电磁暂态仿真工具PSCAD/EMTDC,对电压等级为10kV,容量为IMVA的级联STATCOM进行仿真,仿真波形验证了所提出的控制方法的正确性和有效性。

直流配电网的优化运行控制策略研究

为实现直流配电网经济技术综合优化运行,提出变流器实时本地控制、全网集中优化调度的优化运行控制策略。在较短时间尺度内,基于直流电压和有功功率等端口信息,本地控制实现系统在不同运行工况下的电压稳定,无需通信且响应速度快;在长时间尺度内,基于二阶锥规划理论建立了最优潮流模型以实现系统的经济运行,以网损最小作为优化目标,并计及功率均衡分配约束。基于PSCAD/EMTDC的仿真结果表明,优化调度系统可实现系统运行的全局优化,本地控制在各种工况下均能维持直流电压平稳。

SVG的一种控制策略研究

论文分析了SVG传统控制方法的局限性,研究了闭环动态无功功率控制以及功率单元直流电压平衡控制的新策略。基于功率单元的数学模型和瞬时无功功率理论,论文将参考电流信号直接变换为电压参考信号,省去了传统双闭环控制中的电流-电压转换器。另外,利用在参考电压矢量中叠加一个与输出电流矢量平行的有功电压矢量用来控制功率单元的直流电压平衡。仿真模型参数为SN=±4MVar、UN=10kV,N=12,Y连接。仿真结果证明,论文的方法能在突加额定负载下实现SVG从感性无功功率变换到容性无功功率(或反之)的稳定输出,同时即使在过渡过程中也能保持所有功率单元直流电压平衡。

An Approach to the Ultimate Goal of Power Grid Development—Constant Voltage Operation

The concept of constant voltage operation is proposed in this paper and it is demonstrated that the ultimate goal of power grid development is constant voltage operation.The topic is expanded into three aspects:the benefits of constant voltage operation,the technology and equipment to realize constant voltage operation,and the reactive power compensation capacity needed for constant voltage operation.The benefits of constant voltage operation have four aspects:1)Constant voltage operation is the ultimate presentation of the strong smart grid;2)Constant voltage operation can resist grid disturbances in the most powerful manner and greatly improve the power system stability;3)Constant voltage operation can effectively eliminate the voltage fluctuation problem involved with the integration of large scale renewable energy;4)Constant voltage operation can minimize the grid power loss.The means to realize constant voltage operation is primarily the modular multilevel converter based STATCOM(MMC-STATCOM),which has encountered great acceptance during recent years.Simualtion verifications are run in a modified IEEE 300-bus system and the Pearl River Delta grid in PSS/E.The results indicate that constant voltage operation can greatly improve the stability of power systems and the capacity of installed MMC-STATCOMs is within an acceptable range.

大规模海上风力发电直流输电新型混合整流阀拓扑及其控制策略

当功率达到吉瓦级时,基于模块化多电平变流器(modular multilevel converter,MMC)的海上风力发电输电系统的庞大的体积和巨大的重量极大地增加了海上平台建造难度和成本。为此,提出了一种基于全桥型模块化多电平变流器(full-bridge modular multilevel converter,FB-MMC)和12脉波二极管整流单元(diode rectifier unit,DRU)的直流侧串联、交流侧并联混合整流阀拓扑(series DC parallel AC hybrid rectifier valve,SDCPAC-HV)。该拓扑中,MMC维持海上风电场汇集母线(point of common coupling,PCC)电压,DRU单元在此电压下分担部分输送功率,各并网逆变器采用传统PQ控制模式。首先,探讨了为了维持PCC电压,MMC直流电压占发送阀总电压的比例(即MMC直流电压占比)与MMC调制比之间的关系。然后,分析了MMC无功功率、DRU无功功率和风电场无功功率的平衡问题。同时,给出了正常工况下MMC的控制策略以及直流短路故障和PCC母线短路故障恢复时的控制策略。最后,通过PSCAD/EMTDC电磁暂态仿真软件搭建了完整的海上风力发电系统仿真模型,验证了所提拓扑及其控制策略的正确性。