不平衡电网电压下MMC-UPQC的Lyapunov函数控制方法

统一电能质量控制器(UPQC)结合模块化多电平换流器(MMC)而成的MMC-UPQC系统能够解决高压下电能质量问题,但目前MMC-UPQC常用PID等线性控制来补偿电流和电压,但因MMC-UPQC为非线性、多变量对象,因此,PID等线性控制难以得到满意的补偿效果。为此,提出将非线性Lyapunov函数控制用于MMC-UPQC电流和电压的补偿控制。首先,对不平衡电网下MMC-UPQC进行数学建模;接着,对不平衡电网下MMC-UPQC的电气量进行正负序分离;然后,将提出的Lyapunov函数控制用于不平衡电网下MMC-UPQC的电能质量补偿,并证明了Lyapunov函数控制系统的稳定性,推出了Lyapunov函数控制增益的稳定范围;最后,在仿真系统平台上对Lyapunov函数控制和传统PID控制两种方法进行仿真实验比较,仿真结果验证了Lyapunov函数控制方法能够更好地补偿MMC-UPQC电流和电压的电能质量。

非理想电网电压下MMC-UPQC的PBC-SMC控制策略研究

针对非理想电网电压时模块化多电平换流器(MMC)和统一电能质量控制器(UPQC)组合而成的MMC-UPQC,采用单一的PID控制、无源性控制(PBC)、滑模控制(SMC)的电能质量不够理想问题,提出了PBC与SMC组合的无源性滑模控制(PBC-SMC)策略来提高电能质量。首先,推导出电网电压不平衡时MMC-UPQC的总体数学模型,并对电压与电流进行正序与负序分离;然后,针对当前单一的控制方法的补偿效果存在的问题,提出了MMC-UPQC的PBC-SMC控制策略来提高电压电流电能质量;最后,通过MATLAB/Simulink仿真验证了所提控制策略的正确性和可行性,基于PBC-SMC控制的MMC-UPQC系统能够很好地补偿电压电流,提升电能质量,且相比于PID和PBC控制,还有抗扰性更强、精确度更高、响应更快特点。

基于灰色系统理论的电网工程绿色建造模糊综合评价模型

为贯彻落实绿色发展理念,提升现有电网工程绿色建造评价方法的全面性、系统性以及客观性,提出了一种基于灰色系统理论的模糊综合评价模型。通过研究影响电网工程设计、施工与交付等环节的重要绿色评价因子,构建了多层次的绿色建造评价指标体系。并基于灰色系统理论确定指标权重,建立了多层级模糊综合评价模型。同时选取电网工程案例来进行验证,证明了该模型能够科学、合理地确定各指标的权重,从而为电网工程绿色建造评价及不断优化提供了支撑。

基于可行域投影的多区域电力市场交易模型与算法研究

随着跨省输电规模日益扩大,跨省跨区间输电通道数目逐渐增加且耦合紧密,传统可用输电容量(available transmission capacity,ATC),无法反映省内安全约束对跨区输电功率范围的影响和区域联络线之间的耦合关系。基于可行域投影理论,提出了省间多通道联络线可传输功率安全域的概念,以及考虑省级发电情况、负荷特性和网络约束条件的省间多通道联络线安全域刻画方法,实现了对多联络线、大规模省间电力系统模型可行域的高效、精细刻画。提出了基于安全域的省间市场优化出清模式,既可满足省间市场出清目标需求,又可兼顾省内约束,并且实现了跨区域无迭代的高效协同运行。基于IEEE 39与IEEE 118节点的互联系统模拟了跨区电力交易,算例结果验证了所提模式的有效性。

一种基于MPPT多级扰动的孤岛检测方法

为确保光伏发电并网系统稳定运行,针对传统的主动式孤岛检测方法对电能质量影响较大、功率损耗较多等问题,提出一种基于MPPT多级扰动的方法来检测并网光伏系统的孤岛状态。该方法通过周期性多级扰动Boost电路的占空比来减小逆变器的有功输出功率,从而在孤岛状态下使并网点电压低于设定的最小阈值,而在并网状态下对其影响可忽略不计。根据并网点电压大小选择占空比的扰动方式,并根据其值实时计算具体扰动量,可有效降低对电网和用电设备的影响,减小功率损耗。在进行参数设计时,要充分考虑恶劣工况下的检测质量,以消除检测盲区。最后,在不同情况下对所提方法进行仿真测试。结果表明,该方法在减小功率损失、提高孤岛检测效率等方面具有显著优势。

区域互联多电压等级直流电网运行控制系统

为了提高直流电网运行控制能力,设计了区域互联多电压等级直流电网运行控制系统。分析电网的单级接线和双极接线的运行状态,通过搭建换流器和逆变器完成系统硬件设计。在软件设计中,设定功率调制功能、定电流控制功能、定电压控制功能,通过确定两个地区间的交流功率变化实现功率调节,根据定电流控制原理得到传感器输出数值,以此实现定电流控制,结合直流输入功率实现定电压控制,达到直流电网运行控制的目标。实验结果表明,设计系统的控制结果与标准要求吻合度在95%以上,具有极强的控制能力。

基于麻雀搜索算法的区域微电网多目标协同优化调度

当前的区域微电网多目标协同优化调度矩阵一般为单向的处理形式,虽然能够实现简单的调度优化目标,但是对于调度范围存在一定的限制,导致交互功率降低,为此提出对基于麻雀搜索算法的区域微电网多目标协同优化调度方法的设计与验证分析。根据实际优化调度需求及标准的变化,先进行约束条件的设置,同时测算出对应的目标函数。采用多阶的模式,扩大实际的调度范围,并设计多阶并网协同运行调度矩阵,以此为基础,构建麻雀搜索算法下微电网协同优化调度模型,并采用横纵交叉的处理方式实现优化调度。经过6:00、12:00、18:00以及24:004个时刻的调度研究,在麻雀搜索算法的辅助下,优化完成之后,微电网的交互功率逐渐保持平稳,并未出现较为明显的波动,交互功率基本控制在70 kW以下,说明此种调度优化方式的针对性较强,调度的效率较高,可以确保微电网在运行的过程中保持平稳,具有实际的应用价值。

多种群遗传算法下电网源网荷多时段优化调度

电网源网荷多时段调度分配衔接不当,造成能源跨区消纳较高,利用率较差。为此,提出基于多种群遗传算法的电网源网荷多时段的优化调度方法。利用种群优化算法建立不间断和间断的供给优化调度模型。采用遗传调度算法进行数据迭代,根据用户的舒适度和经济度建立目标函数,在满足约束条件的基础上,确定时间尺度,实现优化调度。实验结果表明,多种群遗传算法下电网源网荷多时段优化调度能够很好地实现跨区消纳,能源利用率能够达到98.95%,具有较好的实用价值。

基于决策树算法的电网多级冗余数据清除方法

电网多级冗余数据浪费存储空间,影响数据应用质量。为了提高冗余数据清除准确性,提出基于决策树算法的电网多级冗余数据清除方法。根据电网多级数据处理需求,搭建电网多级冗余数据清除框架;引入决策树算法分类处理多级数据,为冗余数据清除提供便利。融合遗传算法与标准粒子群算法(GA-PSO算法),制定冗余数据检测判定规则,实现电网多级冗余数据的清除。测试结果显示,应用提出方法后,冗余数据查全率最大值为98%,冗余数据查全率最大值为99%,解决了冗余数据处理准确性不高的问题。

用于新能源送出的M3C工频电网故障穿越方法研究

模块化多电平矩阵式变换器(M3C)是一种可实现不同频率电能直接交-交变换的新型拓扑,适用于高压大容量场合。在分频输电系统中,为实现M3C工频故障可靠穿越,提出完整的故障穿越流程。首先对工频侧和分频侧电压不对称时M3C在双α-β坐标系下的桥臂功率状态方程进行推导,然后提出根据各子模块电压平均值在分频侧投入卸荷电阻的策略来消耗低频侧的过剩功率,并根据电网电压正序分量的跌落程度和负序分量输出对应的正序和负序无功电流。此外,当电网电压正序分量过低时,将对角均压从工频侧切换至分频侧,在故障穿越过程中保证各桥臂子模块电压之间的均衡。最后,在Matlab/Simulink仿真平台上,对3.3 kV/3.3 kV/3 MV·A M3C工程样机工频故障穿越方法的有效性进行了验证。

基于多源量测信息的数据质量诊断方法研究与分析

电网调控系统服务范围的扩大使得电力调度数据出现爆炸式增长,量测数据不一致、准确性低等数据质量问题日益突出,如何快速有效地实现多级电网调控量测数据质量诊断与评估成为亟待解决的难题。围绕多级电网调控运行管理业务需求,首先提出考虑长时间尺度功率平衡及多源关联分析的调控量测数据校验算法,实现功率不平衡、多源不一致等异常数据的快速研判;其次提出基于模糊层次分析法的量测数据质量评估方法,构建基于Spark的电网调控多源量测数据质量综合评估系统,为大电网数据价值深度挖掘和调控精益管理提供技术支撑。

基于CPS-SPWM调制方式的链式STATCOM研究

针对非线性、冲击性负荷给煤矿电网注入了大量无功功率和谐波的问题,研究了基于CPS-SPWM调制方式的链式静止同步补偿器STATCOM;介绍了链式STATCOM主电路结构;针对链式STATCOM调制方式包括单极性CPS-SPWM和双极性CPS-SPWM两种调制方式,采用Matlab仿真分析了基于H桥基本模块和基于级联H桥的单极性CPS-SPWM调制方式与双极性CPS-SPWM调制方式的差别,结果表明,单极性CPS-SPWM调制方式的波形质量明显好于双极性CPS-SPWM调制方式,链式STATCOM应选用单极性CPS-SPWM调制方式;采用Matlab/Simulink平台对不同调制比下的基于单极性CPS-SPWM调制方式的链式STATCOM进行仿真,结果表明,该链式STATCOM具有输出波形好、谐波低、扩展性强等特点。

不平衡电网下MMC-UPFC的反馈线性化滑模控制

为提高模块化多电平型统一潮流控制器(MMC-UPFC)对于不平衡电网的治理能力,提出基于反馈线性化的滑模控制策略.该策略利用反馈线性化理论对UPFC数学模型进行完全解耦,为进一步提高系统的抗干扰能力及动态稳定性,在此模型的基础上使用滑模控制对解耦后的系统设计控制律.通过建立仿真模型并与PIR控制进行对比,结果表明所提反馈线性化滑模控制对于不平衡电网的治理更具优越性.

考虑控制模式影响的多电压等级直流电网潮流计算方法

多电压等级直流电网可满足不同地区接入各类能源和负荷的电压等级需求,是未来电网建设的发展方向。直流电网潮流分析是电网规划设计、运行控制的基础,而相比于传统电网潮流分析,多电压等级直流电网控制方式灵活、运行方式多样,使得潮流分析更加复杂。计及换流站的控制方式,首先,对多电压等级直流电网进行分区处理,建立了多电压等级直流电网稳态等值模型;然后,基于牛顿迭代法建立节点导纳矩阵及潮流方程,推导了直流电网潮流计算方法;最后,基于PSCAD搭建了多端直流电网模型,验证了所提计算方法的有效性和正确性。

基于条件风险价值的含风电多区域机组组合模型

随着风电装机及并网规模不断扩大,通过联络线将电网互联可以在更广范围内对其消纳,但风电出力的不确定性造成系统运行风险增加。为了平衡电网互联的多区域机组组合运行经济性和风险损失,在多区域机组组合中引入条件风险价值对风险进行量化,提出了考虑条件风险价值的多区域机组组合模型。此外,为了协调联络线运行的经济性和灵活性,对联络线运行方式也进行了详细建模,并通过引入辅助变量,将联络线运行方式模型转化为混合整数线性约束,最终将所提多区域机组组合模型转化成混合整数线性规划形式进行求解。用改进的两区域系统作为仿真算例,结果表明该方法可以对系统的尾部风险进行有效控制,在保证多区域互联网电网运行经济性的同时提高了抵御风电出力不确定性的能力。

多级访问安全下电网综合运维信息加密共享

常规加密共享方法发送信息密文时,选择的传输路径时延较大,导致信息的加密与解密时间开销较大,因此提出多级访问安全下电网综合运维信息加密共享方法。筛选属性集合满足多级访问控制树的合法用户,生成用户属性密钥。以16位字节为一组,划分运维信息明文数据。利用加密公钥和属性密钥,加密电网综合运维信息,生成密文数据。选择最优传输路径,传输密文数据块并优化密文块解密流程,实现运维信息共享。实验结果表明,所提出加密共享方法缩短了信息加密时间和解密时间,提高了数据加解密效率。

基于准PR调节器的模块化多电平变流器输电控制方法

基于不平衡交流电网内功率波动导致模块化多电平变流器子模块能量不平衡,间接导致模块化多电平变流器型高压直流输电性能受到影响的问题,提出复合控制方法,将基于子模块电压值的电平调制方法与环流抑制方法相结合,在PSCAD/EMTDC软件上构建交流电网模块化多电平变流器两端输电模型,实施对不平衡交流电网内有功功率仿真的控制。结果显示,所提方法可保障交流电网不平衡条件下子模块电容电压均值稳定。

考虑联络线传输功率的双层分区多目标输电网规划

为提高区域电网联络线的输电能力,最大范围优化资源分配,建立考虑经济性、可靠性指标的基于电网分区的双层多目标输电网规划模型。上层规划模型对全网采用线路建设成本最小、联络线传输功率最大和最小切负荷量作为优化目标进行网络优化,搜索到的优化方案传递给下层规划模型。下层规划在此方案基础上,以最大负荷供应能力指标指导受端电网规划并突出其受电和负荷增长特性;得到的规划方案再次传递到上层模型,由此反复交替进行直至获取满意的优化方案。提出应用粗糙集理论优势类函数和劣势类函数评价各子目标备选方案的相对排序指标,得到综合评价值进行多目标优化方案选择。46和77节点系统算例验证了该模型和方法的有效性。

南方电网网省地三级自动电压协调控制系统研究及应用

立足于解决"电网互联"和"控制独立"之间的矛盾,文中研发了适用于南方电网的网省地三级自动电压协调控制系统。分析南方电网无功电压运行和控制特点,提出了网省地一体化的层次型协调电压控制架构;重点阐述了网省协调、省地协调、基于网省协调约束的变电站优化控制、直流近区交直流协调电压控制等系统功能;描述了网省地各级控制中心间的数据交互方式及交互内容。所研发的实际系统已经在南方电网投入闭环试运行。

基于复杂网络与风险的电网综合脆弱性评估

电力系统中的元件是否有脆弱,不仅在于它在电网结构中的地位,也与它的运行状态有关。本文应用复杂网络理论将支路与节点定义为脆弱源,应用改进的电气介数来评价电网结构脆弱性;然后考虑脆弱源自身故障对电网造成的影响以及对其他脆弱源故障的敏感程度,用风险指标表征运行状态脆弱性。针对以往只考虑系统最大运行方式的不足,提出多负荷水平模型来计及不同负荷状态下脆弱性可能存在的差异,最后得到元件综合脆弱性指标。该方法能够弥补单一分析结构或运行状态的不足,有效辨识出系统可能引发大停电事故的薄弱环节。算例分析表明本文采用的方法对电网的脆弱环节辨识能力较强,辨识精度较高,能够为电网的运行维护与规划提供有力的参考。