考虑用电和馈电模式的变流器电驱系统建模与稳定性分析

由大量异步电机驱动设备构成的电力电子化交流配用电系统存在严重的次/超同步振荡问题。电驱系统正常工作时具有用电和馈电2种运行模式,现场振荡现象表明不同的运行模式对系统的稳定性影响也不同。建立了含机侧系统的电驱系统详细阻抗模型,利用阻抗分析法揭示了电驱系统接入电网的次/超同步振荡机理,分析了运行模式、电网强度、控制参数、交流电压幅值等因素对系统次/超同步稳定性的影响,并基于相位裕度灵敏度明确了主导影响因素。基于实际系统数据,搭建了时域仿真模型,仿真复现了振荡现象,并验证了理论分析的正确性。

构网型控制改善跟网型变流器次/超同步振荡稳定性的机理和特性分析

构网型(grid-forming,GFM)并网变流器具有良好的弱电网稳定性,同时能够改善跟网型变流器的次/超同步振荡稳定性。为明确GFM控制改善振荡稳定性的机理和特性,首先推导了GFM变流器电路特性与每个控制环节的关系,并分别从变流器自身电路特性、变流器并网系统整体阻抗特性角度揭示了GFM控制改善振荡稳定性的电路机理。然后,基于阻抗模型定量分析了GFM变流器占比提升对系统振荡频率、阻尼的影响。最后,利用电磁暂态仿真进行了验证。结果表明:GFM变流器在无功控制环节、电压外环作用下表现为“正电阻”,能够削弱跟网型变流器控制环节引入的负阻尼特性,进而改善系统次/超同步振荡稳定性;此外,GFM变流器占比提升能够显著改善系统振荡阻尼,但对振荡频率影响较小。

不同输电方式下风电接入对传统火电次/超同步振荡影响研究

随着风电等新能源并网容量的增加,电网中风电的大规模接入为系统的稳定性带来了新的挑战。当风电机组接入火电系统时,风电机组与传统火电因交互影响产生的次同步振荡的机理尚未明确,因此值得进一步来探讨。文中采用特征值分析法建立了风火混合经交流串补及柔性直流输电并网外送系统的状态空间模型,并通过对比分析研究了风机的接入对传统火电固有振荡模式的影响,进一步地,通过改变并网距离等参数来分析系统结构参数对风机与火电交互作用引发的次/超同步振荡模式的影响;在此基础上,揭示了交流输电与直流输电两种不同输电方式下风电接入对传统火电次/超同步振荡的影响机理与因素;并利用PSCAD/EMTDC平台进行时域仿真证实了所建立系统的正确性。

基于SVG附加电流反馈阻抗重塑的双馈风电场次/超同步振荡抑制策略

双馈风电场易与电网相互作用引起次/超同步振荡,针对目前抑制振荡时阻抗重塑法适应性不强的问题,提出一种基于静止无功发生器(SVG)附加电流反馈控制的阻抗重塑法,该方法建立的虚拟阻抗可跟随风电场的阻抗特性变化而改变,其灵活性强于通过建模分析设计出的固定虚拟阻抗。首先,基于SVG和风电场并网阻抗模型推导了该方法所加入的虚拟阻抗公式。然后,根据阻频特性分析了该方法的有效性以及阻抗重塑控制参数对抑制效果的影响。最后,根据青海省某双馈风电场并网模型,在PSCAD/EMTDC中建立了电磁暂态仿真模型,仿真结果表明:所提方法可以在不同振荡情况下实现对场站的阻抗重塑,灵活抑制风电场次/超同步振荡。

实际次/超同步振荡事件的多频率耦合效应分析

随着新能源和电力电子设备的占比增加,电力系统的宽频振荡问题日益严峻,且往往伴随着多个频率的振荡分量耦合出现的现象。为了明确新能源电力系统振荡过程中多频率耦合效应的机理和特性,基于典型电力电子变流器并网系统,推导并梳理了变流器在电压扰动作用下输出多阶耦合频率分量的过程,阐明了锁相环控制及坐标变换、dq轴控制不一致等造成变流器并网系统多频率耦合效应的主要原因。最后,结合实际电网的2次振荡录波数据分析,验证了多频率耦合机理分析的准确性。

量子人工蜂群优化的盲源分离算法

为了实现分离多种服从不同分布类型的源信号,将一种改进的量子人工蜂群方法用于优化盲源分离算法。在标准量子人工蜂群算法的基础上,引入混沌优化算子生成初始解,使初始种群的解均匀分布在可行解空间上;在搜索阶段引入动态的邻域因子和遗忘因子,控制寻优方向,提高算法的收敛速度和寻优能力;以信号峰度构造目标函数,利用改进的量子人工蜂群方法对目标函数寻优,获得分离矩阵,实现混合信号的分离。仿真结果表明,所提算法能够分离亚高斯分布、超高斯信号及两者的混合信号,且在收敛速度和分离精度上均优于传统算法。

次/超同步间谐波影响下PMU基波频率测量误差机理分析及抑制

高比例新能源和高比例电力电子设备在电网中产生了大量的次/超同步间谐波,导致同步相量测量装置(PMU)的基波频率测量出现较大偏差,影响各类频率相关应用的效果。因此,文中提出了一种次/超同步间谐波影响下基波频率测量误差机理分析及其抑制方法。首先,建立了频率测量算法的频域特性模型,基于此推导了单个间谐波和对称次/超同步间谐波影响下的基波频率振荡数学模型,揭示了间谐波干扰下的基波频率测量误差机理。其次,根据频率的振荡行为,建立了多分量叠加的拟合模型,提出了基于傅里叶变换和最小二乘法的短时窗频率振荡分量抑制方法,大幅降低了基波频率偏差。最后,仿真和现场录波数据测试表明,所提方法极大降低了频率测量误差。

基于亚像素和梯度引导的光场图像超分辨率

针对光场相机捕获到的光场图像空间分辨率较低等问题,提出一种基于亚像素和梯度引导的光场图像超分辨率方法。设计了多重亚像素信息提取模块,该模块将子孔径图像分为水平、垂直、对角和反对角4个图像堆,并分别提取各图像堆的亚像素信息。同时,考虑到梯度先验可为预测高频细节提供有效线索,在重建过程中融合了子孔径图像的梯度多重亚像素信息。在5个公开数据库上的实验结果表明,本文方法不仅在客观指标上普遍优于现有方法,在主观视觉效果上也有更好的表现,边缘纹理细节更加清晰。

一种基于储能的次/超同步振荡抑制方法研究

双馈异步风力发电机(Doubly-Fed Induction Generator,DFIG)也称双馈感应发电机,其凭借变速恒频的优点在风电场中得到了广泛应用。随着大量风电能源并网,远距离高压输电使用串补电容技术容易引起电网发生次同步振荡(Subsynchronous Oscillation,SSO)。DFIG的定子绕组直连电网,因此在运行过程中极易受到电网SSO的影响。针对DFIG的SSO及抑制策略进行研究。提出了一种采用储能装置附加阻尼控制环节的方式来重塑风电场阻抗并抑制次/超同步振荡。通过电磁暂态仿真验证了该方案的性能,能成功地抑制不同频率的次同步电流,以提高目标系统的稳定性。

垃圾焚烧发电厂结构设计与施工关键措施

针对垃圾焚烧发电厂主车间存在的整体结构不规则、垃圾水平侧压力大及不确定因素多、荷载分布不均、结构超长和垃圾坑表面防腐涂层机械性能要求高等问题,采取了结构分缝、提高抗震等级、结构布置合理、加强重点部位等措施,并采用合理的有限元软件对结构进行了合算模型及分算模型的计算,结果表明主车间连体方案结构紧凑,方便设备布置,其结构分析采用分算模型简单、安全可行。此外,给出了施工建议,可通过合理的结构设计措施、严格把关施工环节等措施解决普遍存在的垃圾焚坑开裂渗漏问题。

超高层钢结构中桁架层下连次柱施工研究

文中以某超高层建筑为例,对超高层钢结构中桁架层下连次柱施工进行研究。结果表明,设置支撑系统情况下桁架的最大挠度比未设置支撑系统的条件下降低了82.2%,设置支撑系统情况下桁架的最大应力比未设置临时支撑系统的条件下降低了69.6%。通过校准调整,各个构件的变形均满足设计方案的要求,施工质量良好,可为类似工程提供参考。

考虑点扩散函数效应的光谱遥感图像超分辨率制图

由于硬件设备的限制和土地覆盖类别的多样性,采集得到的光谱遥感图像的空间分辨率有时较为粗糙,导致大量混合像元产生,严重影响了土地覆盖类型空间分布的制图精度。超分辨率制图技术可以有效地处理光谱遥感图像中的混合像元,获得准确的地物类别分布信息。在遥感大数据背景下,来自同一卫星采集同一区域的多位移图像可以作为辅助数据改进超分辨率制图结果。然而,目前多位移图像插值超分辨率制图方法很少有效地考虑点扩散函数效应影响,导致制图结果精度降低。为了解决这一问题,本文提出了一种考虑点扩散函数效应的多位移光谱遥感图像超分辨率制图方法,改善土地覆盖类别制图结果。在所提出的方法中,首先,对多位移图像进行光谱解混,以生成粗糙丰度图像。然后,在考虑点扩散函数效应的情况下,对粗糙丰度图像先采用面到点克里格法,然后进行理想方波滤波,得到改善的粗糙丰度图像。接下来,通过插值对改善的粗糙丰度图像进行上采样以获得上采样丰度图像,并对上采样的所有丰度图像进行整合以获得精细丰度图像。最后,根据精细丰度图像提供的类别比例信息,使用类别分配方法将类别标签分配给亚像元,以获得理想的制图结果。实验结果表明,通过减少点扩散函数效应影响,所提出的方法展示出最佳性能表现,例如在美国华盛顿特区数据集实验结果的总体精度分别达到77.63%和Kappa系数达到0.7263。

基于特征融合的图像超分辨率

近年深度卷积神经网络在图像超分辨率领域取得了巨大成功。然而多数基于深度卷积神经的超分辨率模型不能很好地利用来自低分辨率图像的各级特征,从而导致相对较差的性能。本文采用全局特征融合的方法,对全局多层次特征进行联合学习,充分利用各卷积通道特征,通过全局跳跃连接,使网络更注重高频信息的学习,并采用亚像素卷积实现上采样重建,取得了更好的效果。

抑制直驱风电并网系统次/超同步振荡的储能变流器有源阻尼控制方法

为应对直驱风电并网系统接入弱电网引发的次/超同步振荡问题,针对储能变流器提出了一种改进的有源阻尼控制方法,建立了考虑所提有源阻尼控制方法的储能变流器序阻抗模型,并分析了含储能变流器的直驱风电并网系统阻抗特性。在次/超同步振荡频段,并网系统阻抗幅值较低且部分呈容性,当输出功率增大、电网短路比降低或锁相环带宽减小时,容易与感性电网阻抗发生交互,从而诱发次/超同步振荡。然后,考虑不同有源阻尼控制参数对系统稳定性的影响,并给出选取参数的方法,使直驱风电并网系统的正负序相角裕度大于零或幅频特性不与电网阻抗发生交截。分析结果表明,所提有源阻尼控制方法能够有效改善直驱风电并网系统的阻抗特性,在更为复杂恶劣的条件下,耗散振荡能量,抑制次/超同步振荡,增强系统的稳定性。最后,通过仿真验证分析的正确性。

基于同步相量数据幅频特征的次超同步振荡模式辨识

随着可再生能源和高压直流输电的快速发展,次超同步振荡事故频发,对现有电力系统振荡的在线监测提出了更高要求。为此,提出了一种基于同步相量数据幅频特征的次超同步振荡模式辨识方法。首先分析了次同步振荡和超同步振荡对同步相量测量装置(phasor measurement unit, PMU)数据的影响机制,结果表明,PMU数据的正负频谱与次超同步振荡的模态线性相关。其次利用多点PMU数据相干谱判别振荡与噪声,有效减少了噪声引起的误判断。然后对次超同步振荡下的PMU数据开展频谱分析,建立了4个幅频特征量,并将振荡数据的特征集合作为输入训练并优化极限梯度提升树(extreme gradient boosting, XGBoost)模型,建立幅频特征与振荡模式的映射关系。所提方法利用振荡环境下PMU数据的固有幅频特征以及XGBoost算法强大的泛化性与计算效率,实现了噪声环境下次超同步振荡模式的快速、准确辨识。最后,利用仿真数据和实测数据验证了所提方法的有效性和实用性。

基于RA-CNN和同步相量的风电场次/超同步振荡参数智能辨识方法

近年来风电并网比例大幅提高,由此引发的次/超同步振荡的发生概率也大大提高,严重威胁系统的安全稳定性。准确辨识次/超同步振荡参数是抑制振荡的基础,提出基于注意力机制的残差卷积神经网络的辨识方法。卷积神经网络的局部相关性和权值共享决定了其具有更强的特征学习和表达能力,通过结合注意力机制可以更准确地辨识振荡参数。同时,引入残差连接,用以解决深层卷积神经网络存在的梯度消失和网络退化问题。仿真结果表明:相较于传统方法,该方法不仅能在较短时间窗数据上完整地辨识次/超同步振荡的参数,且能规避传统方法因主观因素带来的辨识误差,降低振荡参数辨识的复杂度。

新能源基地经LCC-HVDC送出系统振荡机理分析与抑制策略(一):计及受端影响的阻抗建模

新能源基地经电网换相换流器型高压直流(line commutated converter-based high voltage direct current,LCC-HVDC)送出系统次/超同步振荡风险严重制约系统安全运行。阻抗模型逐渐成为大规模新能源并网振荡问题分析和解决的有效方法。现有LCC-HVDC阻抗建模将受端换流站等效为理想电压源,未考虑受端换流站和受端电网强度等因素。该文首先建立计及受端换流站及受端电网强度的LCC-HVDC阻抗解析模型,分析换流站交流侧与直流侧间、送端换流站与受端换流站间的阻抗耦合关系。然后,基于送受端耦合小信号模型,揭示受端电网强度、受端换流站锁相环与直流电压环控制、送端换流站直流电流环控制对LCC-HVDC送端交流端口阻抗特性的影响机理。最后,基于新能源发电和LCC-HVDC输电控制保护装置,构建新能源基地经LCC-HVDC送出系统全电磁暂态实时仿真平台,开展系统振荡阻抗分析与时域仿真,验证LCC-HVDC受端对送端系统振荡特性的影响。

基于超级电容储能的大容量直驱风电机组低电压穿越策略

模块化多电平换流器(modular multilevel converter,MMC)可用作大容量风电机组的换流器,其具有良好前景,但需要解决风电机组低电压故障时易脱网运行的问题。鉴于此,提出了一种基于超级电容储能的低电压穿越策略。考虑超级电容的利用效率和变流器的约束条件,通过DC-DC变换器对超级电容的储能模式进行控制,实现故障期间机、网侧的功率平衡,以稳定直流侧母线电压。按照海上风电场规定,确定了故障期间网侧MMC有功无功电流分配原则,向电网提供动态无功以帮助恢复电网电压。仿真结果表明,当并网点发生故障时,所提策略不仅能较好地稳定直流母线电压,保障了MMC功率器件安全运行,还可以补偿无功以改善电网电压,提高了大容量直驱风电机组的故障穿越能力和运行稳定性。

基于频域振荡模式的次/超同步分量可观可控分析

直驱风电机组接入弱交流电网时会引发电力系统的次/超同步振荡,产生的超同步分量幅值一般不同于次同步分量,具体产生机理缺少清晰解释。文中基于频域正负序耦合阻抗回路的振荡模式,定量分析了次/超同步分量的可观可控度,解释了次/超同步分量的可观可控规律。首先,建立直驱风电机组并网系统的频域正负序回路耦合阻抗方程,分析了次/超同步分量与正负序分量、dq分量之间的关系,解释了次/超同步分量幅值不相等的成因。然后,从定量的角度推导了次/超同步振荡模式在正负序分量、次/超同步分量上的可观可控度表达式,实现了次/超同步分量可观可控分析。最后,应用灵敏度的方法分析了影响次/超同步分量大小的参数,并针对理论分析结果进行了仿真验证。

基于深度子领域自适应的直驱风机次/超同步振荡源定位

直驱风机接入弱交流系统会引发形态较复杂的次/超同步振荡,为了更加精准有效地抑制振荡,亟须及时定位引发振荡的风电机组。考虑到电力系统实际振荡数据匮乏的现状,文中提出了一种基于深度子领域自适应的振荡源定位方法。该方法将仿真系统中的强迫振荡泛化到实际次/超同步振荡领域,通过输入样本与迁移模型的构建,实现次/超同步振荡源在线定位,为振荡数据匮乏导致机器学习困难提供了一种新的解决方案。此外,设计了含直驱风机并网的仿真系统测试算例,并将所提方法与不同振荡源定位方法进行了对比。结果表明,所提方法能够在较短的时间内给出更为准确的定位信息,为进一步实现振荡源在线识别奠定了基础。