可再生能源高渗透下时滞孤岛微电网的负荷频率控制

针对孤岛微电网系统中大规模接入可再生能源导致的低惯性和开放通信网络中通信延迟对系统稳定运行造成的不可忽略的影响,该文研究变时滞影响下低惯性孤岛微电网系统的负荷频率控制问题。首先,提出一种引入虚拟惯性控制的时滞微电网分层频率控制模型;然后构造一个新的Lyapunov-Krasovskii泛函,它包括时滞乘积项和增广的s-dependent积分项。进而,选取复合松弛积分不等式、二次函数不等式和凸组合等方法与所构造泛函有效配合,得到保守性更低的稳定性判据。最后,通过不同场景的仿真分析验证所提方法在提高孤岛微电网时滞稳定裕度和系统动态性能方面具有更好的效果,并分析了时滞稳定裕度与控制器参数、非线性负载扰动之间的关系。

基于改进WSO的新能源送端系统多保护下低频减载方法

在我国新能源电网规模及新能源发电并网容量持续扩大背景下,新能源送端系统的功率波动风险增加,这对电网第三道保护防线低频减载提出了更高的要求。针对现有多功能保护下的低频减载执行方案在新能源送端执行合格率较低、稳定性较差以及时效性不足的问题,提出了一种基于改进WSO的新能源送端系统多保护下低频减载方法。首先,考虑送端系统线路相对于全网负荷曲线趋势的波动性,建立基于面向多保护功能配置的低频减载执行方案指标体系;其次,针对低频减载方案指标体系建立其目标函数,同时考虑系统的静态约束以及暂态约束建立低频减载整定模型;然后,引入白鲨优化算法(WSO)全局动态捕猎特性,对粒子群优化算法(PSO)进行了Tent混沌映射、动态时间因子和多项式变异的多策略改进;最后,基于修改后的IEEE39节点进行实证分析,利用所提改进的WSO-PSO算法对多保护功能下的低频减载整定模型进行求解,证明了所提方法执行合格率、稳定度以及应用时效性相对于其他方法均更优。

考虑用户负荷特性的低频减载优化策略及实现方法研究

低频减载对于负荷调节的时效性以及准确性要求较高,在负荷削减的过程中存在欠切和过切的现象。同时,负荷调节涉及的用户较多,给用户带来不便,负荷削减还会对设备的正常运行产生影响。针对上述问题,本文提出一种面向用户负荷特征的低频减载分层调节策略。该策略将负荷调节偏差最低、减载用户比例最小作为优化目标;根据高污染、高耗能等不同特征,设置用户负荷的重要等级标签,以此调节参与负荷削减的用户比例,保障普通用户供电正常。此外本文设计了基于负荷控制单元的低频减载系统执行机构,通过预先向负荷控制单元下发调节策略,解决低频减载的时效性和准确性问题。本文通过仿真分析低频减载控制策略的合理性,实现了平均每轮0.87%的较低调控误差,每轮参与负荷削减用户的比例平均值为45%。该策略实现了监测更靠前、切荷更及时、管控更精准的预期目标。

基于改进孪生神经网络的低频低压减载装置在线解耦控制方法

低频低压减载装置的过度应用导致装置系统出现负荷大的问题,降低了低频低压减载装置的实用性。为此,提出了基于改进孪生神经网络的低频低压减载装置在线解耦控制方法。该方法通过分析低频低压减载装置频率特性,为低频低压减载装置在线解耦控制提供了重要信息基础;在此基础上构建低频低压减载装置混合模型,从该模型中生成可训练的数据集,并依据潮流雅可比矩阵的减载特征最小值灵敏度,确定低频低压减载装置系统减载量;为提升系统的控制精度,将获取结果输入至改进孪生神经网络中,训练出最佳减载量,并将其分配到装置系统减载节点中,达到切除负荷的目的,实现低频低压减载装置在线解耦控制。通过对该方法开展减载效率对比测试、控制性能对比测试,实验结果验证了该方法具有较强的实用性。

考虑负荷特性的电力系统低频减载系统设计

目前电力系统低频减载方案未分析负荷切除后系统的灵敏度恢复问题,因此,在考虑负荷特性的基础上设计了电力系统低频减载系统。以模块化的方式设定系统硬件,分别设计了双处理模块、数据采集模块和通信模块,与传统的DSP处理器模式不同,同时采用ColdFire微控制器和MCF52235微处理器构建双CPU结构,通过DMA定时器构建采集模块,实现数据采集,利用CAN总线完成通信。将负荷分为常规负荷和频率中断负荷,并建立目标函数,确定代价控制模型,从而实现电力系统低频减载系统的软件流程。实验结果表明,设计系统负荷的少切比例高达8.25%,还能够优化不同轮次的负荷比例参数,从而确定最佳优化方法。

基于分布式平台的低压电网负荷监测模型研究

由于城市用电规模逐渐加大,要求有能适应现代城市需求的电网监测方法对电网进行全天候的安全监测。采用了电压结合频率的电路控制技术,以此为基础建立了低压逆变器模型,对电网模型的年负荷数值进行了预测。对比了改进前后2种控制策略下微电源电压稳定性,得到了基于改进后压力流量-电压频率(PQ-Vf)控制策略和采用电网逆变器建立的低压微电网模型。分析了负荷频率和电压幅值,得出该模型具有频率负荷震荡幅度小、电源电压稳定的特点。分布式平台建立的低压电网负荷监测模型适用性强。建立的低压电网监测系统为各类用电系统的安全管理提供了理论支撑,为电力企业的性能测试提供借鉴。

考虑UFLS响应的大规模风电并网系统频率特性分析

大规模风电并网系统在受到大功率缺额扰动后,电网会出现频率骤降,而低频减载(Under Frequency Load Shedding,UFLS)控制是防止频率失稳的有效手段。首先,基于含UFLS的改进系统频率响应模型(System Frequency Model,SFR),研究了新型电力系统受到大功率扰动下的频率特征,基于经典频率响应模型建立改进的系统频率响应模型,考虑火电、风电联合调频控制策略,并引入UFLS频率控制;然后,根据所建立的系统频率响应模型对大规模风电并网系统参数进行整定,并建立多资源参与调频下的大规模风电并网系统频率特征表达式;最后,通过Matlab/Simulink仿真平台,验证UFLS控制策略参与调频的可行性及UFLS控制参数对频率调制效果的影响。

考虑风荷协同参与调频的电力系统低频减载策略仿真研究

随着新能源机组的大规模并网,传统的低频减载策略由于未充分考虑风电参与调频的优势,且采用负荷被动切除的策略,很难满足电力系统运行的安全性与经济性要求。为了探究风电机组与柔性可调负荷共同参与调频对电力系统低频减载策略的影响,分析了风电机组及柔性负荷参与电网频率响应的模型,阐述了电力系统低频减载实施方案的配置原则,在仿真软件中搭建风荷共同参与调频模型并依照区域大电网实际运行情况进行低频减载仿真计算。计算结果表明,考虑虚拟惯性控制的风电机组与柔性可调负荷共同调频下的低频减载切除负荷量相比于传统低频减载策略明显减少,风荷协同参与调频对增强电力系统频率稳定防线及优化减载量等方面都具有重要的研究意义。

基于复合虚拟阻抗的混合储能系统功率分频协调与谐波电流抑制策略

混合储能系统在传统下垂控制下不能根据蓄电池和超级电容各自的储能特点和动态响应进行功率合理分配,同时单相逆变器负荷的存在导致前级变换器和输入源产生二次谐波电流,这将缩短系统的使用寿命,破坏系统稳定运行。针对以上问题,该文提出一种基于复合虚拟阻抗的功率分频协调与低频谐波电流抑制策略。在复合虚拟阻抗作用下,系统等效输出阻抗在低频段和高频段分别由蓄电池侧和超级电容侧阻抗主导,此时蓄电池提供系统功率波动的低频分量,抑制直流母线电压波动以稳定系统能量供需平衡,超级电容快速吸收系统功率波动的高频分量,提高系统的动态响应。在此基础上分析了复合虚拟阻抗使电感支路在二倍频时呈现高阻抗,非二倍频时呈现低阻抗,从而抑制二次谐波电流。最后,通过实验验证所提方法的有效性。

低频低压减载装置远方协调校核方法研究

为减少低频低压减载通信过程中由于各种动作指令接收错误而导致的负荷误切现象,提出了一种远方协调校核方法。首先分析通信过程中指令下发错误场景,其次对接收远方信息的时刻进行校核,最后在接收远方信息间隔期间实施实时校核的具体措施。通过算例分析,阐明了远方协调校核方法的实际应用场景与实施流程,验证了校核方法的可行性与有效性。

基于DQN算法的多微网非计划孤岛切换策略

配电网发生故障时,多微网会发生非计划孤岛对内部负荷供电产生较大冲击。针对这一问题,提出一种基于深度Q网络(deep Q network,DQN)算法的多微网非计划孤岛切换策略。首先,利用多微网非计划孤岛过程中的源荷储信息进行马尔科夫决策过程建模,并利用DQN算法对多微网的运行环境进行探索式学习,以找到最佳的减载策略。其次,执行该减载策略弥补由于非计划孤岛造成的多微网系统内部功率缺额,以保证多微网频率恢复正常并使减载损失最小。最后,基于改进IEEE-33节点的多微网模型对所提策略性能进行测试,测试结果表明了该策略的可行性和有效性。

基于功率监测和频率变化率的孤岛微电网紧急切负荷控制

考虑到微电网中的储能配置特点和孤岛微电网等效转动惯量难以准确确定的问题,分别提出了基于超级电容器功率监测和基于微电网频率变化率与反馈信息的孤岛微电网紧急切负荷控制策略。前者充分利用了微电网中的功率型储能设备,简单、可靠但不具有通用性;后者利用首次切负荷之后的反馈信息进行补充切负荷,能在近似估计孤岛微电网等效转动惯量的情况下比较准确地确定孤岛微电网中的有功缺额并进行紧急切负荷控制。利用DIgSILENT/PowerFactory建立了微电网模型,仿真结果验证了所提出的两种切负荷控制策略的有效性。

孤岛模式下的微电网低频减载策略分析

文中提出了一种微电网在孤岛模式下的低频减载策略。总结了各种分布式电源的特性,建立了由双馈风电机组、光伏发电系统、燃料电池发电系统、微型燃气轮机发电系统、蓄电池及局部控制器组成的微电网的动态仿真模型。探讨了孤岛模式下微电网的频率控制架构,以及系统频率变化率、等效转动惯量与有功缺额之间的关系,并据此提出了估算微电网扰动后有功缺额的方法和相应的低频减载策略。基于所构建的微电网,论证了以试验方式获取微电网等效转动惯量的可行性。时域仿真结果表明,所提出的低频减载策略可以快速、可靠地恢复微电网的频率稳定性。

智能变电站架构下的低频低压减载装置技术思路

传统低频低压减载装置出口回路采用开环控制,无法识别所切线路状态引起的隐性故障,且不具备精确切负荷功能。在对目前工程上应用的低频低压减载装置功能分析的基础上,解释了传统变电站中减载装置精确切负荷功能及识别线路状态在工程上不可行的原因。在智能变电站的架构下,通过接入通用面向对象变电站事件(GOOSE)解决装置无法识别线路状态的问题;同时拓展GOOSE的应用范围,运用GOOSE传送线路功率,提出了一种实现精确切负荷功能的新方法,满足低频低压减载装置技术升级的要求。

侯家湾变电站低频低压减载装置的改进

为解决侯家湾变电站在110kV双母线分列运行(不同系统供电)时,一段母线频率实际下降到低频自动减载动作定值而低频低压自动减载装置不发出跳闸命令而只发出装置异常告警的问题,从低频低压自动减载装置的动作条件及装置发出频率或电压异常信号的原理入手,分析了侯家湾变电站低频低压自动减载装置拒动的原因,指出了侯家湾变电站在110kV双母线分列运行时,低频、低压自动减载装置不能适应同一变电站分列运行的母线由不同系统供电的运行方式造成装置据动。提出了现有装置的适应这种分裂运行方式的改进方案。经严格的测试及挂网运行验证表明改进后的装置完全适用于双母并运、双母分列运行(同一系统)、双母分列运行(不同系统)等多种方式。

弱受端系统直流再启动方案

直流再启动可有效提高直流系统的运行可靠性,但也可能给受端系统带来频率和电压冲击。文中对弱受端系统直流再启动方案进行了研究。首先,介绍了直流再启动过程的动作序列,分析了直流再启动对弱受端系统第二、三道防线的影响,指出直流再启动与低频减载配合不好可能导致受端系统连锁故障;其次,提出了直流再启动与弱受端系统第二、三道防线的协调配合原则,并给出了直流再启动方案的评估方法及流程;然后,研究了直流单双极运行方式下的再启动候选方案,并给出系统运行方式配合建议。最后,以某弱受端系统为研究对象,对直流单双极运行方式下的再启动候选方案进行评估,并给出了运行方式建议。仿真结果验证了所提判据和算法的有效性。

电力受端系统的稳定问题及其对策分析

电网可分为送端系统、受端系统和输电网络三个部分。其中,受端系统是整个电力系统的核心,受端系统的安全稳定性关乎着全系统的安全稳定性。该文首先指出了我国电力受端系统中存在的一些普遍的稳定性问题。然后针对这些问题提出了一系列增强受端系统稳定性的对策,最后指出加强最高一级电压的网络建设和提高电压支撑水平是加强受端系统稳定性最根本性的措施。

基于低频电流注入的船舶直流微电网线路阻抗检测

下垂控制是船舶直流微电网中一种实现系统能量分配的有效方法。在传统下垂控制中,系统内各微源之间线路阻抗不一致,导致各分布式微源承担的功率也不一致,严重时微源直流变换器甚至出现过载故障。为了解决船舶直流微电网中由线路阻抗引起的负载均流精度问题,提出利用低频注入来检测线路阻抗的方法。通过在电感电流上注入低频交流信号,检测注入后的变换器电压、电流信息,利用傅里叶变换求得线路阻抗值,进一步补偿下垂系数。该方法可以提高微电网系统直流母线电压质量,改善直流变换器并联均流时的负载均分效果,对系统稳定运行影响小。最后仿真结果验证了该方法的有效性。

电力系统低频低压减载装置测试研究

针对电力系统新型低频低压减载装置测试的难题——不能定量地、准确地校验频率下降率ｄｆ／ｄｔ、电压下降率ｄｕ／ｄｔ定值，作者提出了一种解决方法：用单片机控制技术定量产生电压幅值、频率、ｄｕ／ｄｔ和ｄｆ／ｄｔ信号，用这些量来模拟电力系统电压、频率的静态与动态特性，并用以对减载装置的性能进行测试。文中详细介绍了实现方案、技术特点、产生电压频率以及它们的变化率的原理和硬软件构成。

基于数字插装阀技术的调速系统在水电工程中的应用优势——以白俄罗斯维捷布斯克水电站为例

针对工程实践中灯泡贯流式机组因低水头、大流量、机组转动惯量小而难以控制等问题,以白俄罗斯维捷布斯克水电站机组调速系统为研究对象,介绍了基于数字插装阀技术的调速系统结构和基本原理,分析了数字插装阀技术解决上述问题的相关策略和优势。详细地分析了维捷布斯克水电站调速系统在解决甩负荷过程中过速及低频灭磁问题的有效方法,梳理了插装阀技术在水电站调速系统中应用的优势。结果表明数字插装阀技术作为一种新型调速器控制技术,在解决贯流式机组难以控制等问题中具有较好的工程应用价值。