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摘要:为了研究含双馈风力发电机组的电力系统电压失稳的机理,本文以3节点电力系统为例,建立了含双馈风电机组电力系统的简化数学模型,呆用局部参数延拓法追踪系统的平衡解流形,在此基础上基于分岔理论并结合时域仿真分析了系统电压失稳乃至崩溃的发生发展过程,揭示了系统随参数变化而引起的电压稳定性和解的结构变化的非线性动力学本质,确定了在几种不同风速情况下系统的分岔点和电压崩溃临界点,并且分析了风速变化对系统电压崩溃临界点的影响。分析结果表明,该系统中存在着Hopf分岔、同宿分岔、普通静分岔和鞍结分岔现象;这些分岔现象是导致系统电压失稳及崩溃的动力学本质;并且风速的变化会对系统的电压稳定裕度产生影响。
摘要:提出了一种同步发电机非线性鲁棒电压控制器设计方法,解决了目前多数非线性励磁控制方法依赖于系统的特定运行点并且难以考虑电压调节精度的局限。针对发电机经变压器接入电力系统的数学模型,将其转换为以机端电压偏差、角速度偏差和有功功率偏差为状态变量的不确定线性系统,进而采用基于LMI的鲁棒控制理论设计出非线性电压控制器。与现有的非线性励磁控制器相比,所提出的电压控制器不依赖于系统的特定运行点,能适应网络参数与运行方式变化,实现机端电压调节功能。控制器对模型干扰有强鲁棒性,无须针对单机无穷大系统和多机电力系统分别设计。此外,控制器无须测量发电机转子角及任何变量的微分与积分。利用PscAD/EMTDc对某单机无穷大系统及WSCC四机系统分别测试,仿真结果验证了控制器的良好性能。
摘要:基于间接电流控制方法的小信号动态模型,提出一种应用相位裕量设计静止无功发生器(STATCOM)连接电抗器和直流侧电容参数的方法。本文分别建立两种间接电流控制方法(相位控制方法,相位和幅值控制方法)的小信号动态模型,在相位控制方法中利用零极点分布特征得出连接电抗器和直流侧电容的设计关系,在相位和幅值控制方法中,利用传递函数和基于伯德图的频域分析方法定性分析了系统各参数对电流环和电压环稳定性的影响,在此基础上忽略对稳定性影响小的参数,简化包含系统各参数的相位裕量表达式,给出基于相位裕量的连接电抗器和直流侧电容的设计方法。最后,仿真和实验表明了动态模型和参数设计方法的正确性。
摘要:提出了一种基于电流分离补偿的级联型DSTATCOM,装置各级联功率单元直流侧通过四象限整流器连接到电网,一方面实现各单元直流电压的均衡控制,另一方面采用电流分离补偿的控制方法,将部分或全部基波正序无功电流由四象限整流器提供,而H桥逆变器只承担基波负序、谐波或部分基波正序无功补偿任务,以实现对装置补偿容量的优化配置,提高装置的性价比。文章首先阐述了该装置的工作原理;其次详细分析了装置补偿无功、负序以及谐波电流时功率单元交直流能量的流动情况,并建立了直流侧电流数学模型,以便指导控制算法和电路参数的研究设计;然后,简要介绍了该装置控制系统的设计方案,重点分析了各单元整流器无功补偿同步控制等几个关键性控制技术;最后通过实验对各种理论结果进行了分析和验证。
摘要:提出了一种新颖的配电变压器一体化静止无功补偿装置(DT-STATCOM)的设计思想和方法:将STATCOM从变压器高压绕组抽头接入,选择合适的接入电压等级,从而有利于减少功率单元级联数量,降低功率器件电流水平和发热损耗。同时,将STATCOM与变压器一体化设计,利用变压器绕组部分漏抗代替滤波器网侧电感,减小了注入系统的谐波含量;实现了对负载无功与变压器消耗无功的集中补偿,避免了线路无功传输造成的损耗。针对DT-STATCOM系统的特点,提出了基于功率平衡原理的无功指令电流计算方法,研究并采用了变环宽准恒定频率的滞环电流控制方法。仿真结果验证了所提出的DT-STATCOM系统结构及其控制方法的正确性和优越性。
摘要:考虑到反馈系统中测量互感器的高频域噪声、系统模型的摄动性(典型的在高频域)、负荷的干扰以及执行装置的饱和,对动态电压恢复器的鲁棒性提出了要求。本文在标准反馈系统上采用回路成形方法。首先选择前置和后置补偿器将标称受控对象的奇异值成形为期望的开环形状,再利用正规化互质因式摄动系统的鲁棒镇定控制器来构成最终的控制器。当控制器复杂时,可利用频率加权Hankel范数近似方法对控制器进行降价处理,得到满足鲁棒性要求的简单控制器。该控制器用于动态电压恢复器系统控制,可以实现系统性能和鲁棒稳定性之间的折中。仿真结果验证了控制器设计的正确性。
摘要:针对串联混合型有源电力滤波器直流母线电压控制问题,提出了一种新的不依赖于串联变压器端口电压检测的控制策略,由逆变器生成大小固定的有功电流,从而使串联变压器承受的基波电压保持稳定。仿真和实验表明,该控制策略可以较好地控制串联混合型有源电力滤波器直流母线电压。
摘要:在模型预测控制框架下建立长期电压稳定控制的滚动优化模型,应用Radau排列法将该动态优化模型直接转化为大型非线性规划问题,并采用可行性恢复算法求解。其基本思想是:当线搜索滤波方法求解该非线性规划问题遇到收敛困难时,转而对原非线性规划问题进行可行性恢复,以试图寻找新的迭代点,并使优化计算由该新迭代点继续进行下去。在IEEE50机145节点系统上的试验表明,所提方法计算速度快,并对求解困难的问题具有很强的稳定性。
摘要:基于准稳态模型,协调电压控制问题表示为含连续.离散时间的微分。代数方程约束的最优控制模型。采用直接动态优化方法求解该代数.微分方程优化问题。利用Radau排列法将研究时间段划分为有限个区间,将所有状态变量、代数变量和控制变量在每个区间内用一系列多项式近似,从而将动态优化问题转化为非线性规划问题。引入一种改进的原对偶内点法求解该非线性规划模型。基于线搜索滤波器的内点法有着良好的收敛性能,能快速获得最优解。从IEEE17机162节点系统的仿真结果看出,该方法能求出有效控制量以增强系统的长期电压稳定性。
摘要:为确保负载和系统参数变化时有源电力滤波器的稳定运行,提出一种基于李亚普诺夫理论的控制方法。以补偿电流和直流侧电压的跟踪误差作为状态向量和输出向量,逆变器开关通断的占空比为输入向量来建立状态方程。用状态向量构建李亚普诺夫函数,根据稳定条件确定输入向量,保证控制过程的收敛性。考虑到时变负载会引起直流侧电压较大的波动,用直流侧电压的平均值来建立状态向量。分析系统参数与性能之间的关系,得到参数的取值范围。通过Matlab/Simulink进行整流负载和直流调速负载仿真实验,在负载时变和系统参数变化的情况下,有源电力滤波器运行稳定,证明该方法的有效性。
摘要:提出了一种求解暂态稳定约束最优潮流的改进降阶内点算法。该方法利用递推特性,将差分化后的两组递推的隐式转子运动方程通过消去得到一组方程,并考虑到数值积分方法的截断误差,将之化为一系列的不等式约束。这一方法减少了等式约束和变量的个数,降低了修正方程的阶数,提高了计算效率,降低了内存消耗。对22至118节点等三个系统的计算表明了所提方法的鲁棒性、高效性。
摘要:考虑分布式电源的影响,将输电网一配电网一微电网三级联合电力系统划分为主从系统。在分析分布式电源动态特性的基础上,推导出含分布式电源的主从联合系统扩展潮流方程,然后通过基于扩展潮流的连续潮流计算,分析主从联合系统的输电能力,并采用主从分解协调法进行求解。主从系统分解进行预测、校正,计算负荷增长量,主从系统协调计算消去根节点失配量,从而实现主从联合系统扩展连续潮流计算。最后以构造的94节点主从联合系统和威海实际电网作为算例,验证了模型和计算方法的有效性。
摘要:基于多变量广义预测理论建立了互联电力系统储能与AGC的负荷一频率协调控制体系。区域协调控制器作为储能与AGC的上层控制器,在系统受控自回归积分滑动平均模型的基础上利用广域测量系统的实时信息预测频率及联络线功率的动态轨迹,并在充分考虑储能与AGC自身约束,如储能容量、火电机组爬坡率、备用容量及最小稳定出力的情况下对储能与AGC进行了最优的动态协调。仿真结果表明,该控制体系不仅能够有效改善系统的稳定性,而且对负荷扰动具有较强的鲁棒性。
摘要:由于大规模风电接入,电网要求风电场具备一次调频能力,因此风机附加频率控制和风储互补运行设计日益受到关注。本文针对双馈风电机组(DFIG)和超导储能(SMES)互补系统(DFIG-SMES),提出一种基于模糊神经网络的互补频率控制策略。利用神经网络的学习推理能力训练出适应性较强的模糊神经控制器,实现双馈风电机组转子动能和备用功率联合控制;采用模糊神经网络优化超导储能有功功率控制特性,进而利用超导储能快速的功率吞吐能力和灵活的四象限调节能力为系统提供频率支撑。基于4机2区域系统对相关控制策略进行了仿真验证,结果表明所提模糊神经控制策略具有较好的鲁棒性,互补系统的联合运行能有效改善系统的频率稳定性。
摘要:基于均匀阻尼思想和低频振荡的在线辨识,提出采用区域极点配置法设计阻尼控制器,以实现大系统低频振荡的协调阻尼控制。首先分析了电力系统低频振荡的阻尼特性和机组参与振荡的特点,提出实现均匀阻尼控制的条件和方法;然后基于低频振荡特征的辨识进行阻尼评估,确定均匀阻尼控制的目标;针对辨识模型进行降阶,得到适合控制器设计的降阶模型,最后采用区域极点配置法求出控制器的参数,同时抑制发电机参与的多个振荡模式。由于辨识的模型中考虑了其他发电机和调节系统对本机的影响,极点配置的目标保证发电机所参与振荡模式的阻尼尽量均匀,避免了其他模式阻尼的过度削弱,因此低频振荡控制具有一定的协调性,同时控制器的反馈信号为本地信号,实现了系统的分散协调控制。以新英格兰10机39节点系统为例,说明了本文设计控制器的有效性和鲁棒性,为电力系统低频振荡的分散协调控制提供了新思路。
摘要:为克服传统特征分析法不适合分析大规模高阶系统,而傅里叶算法和Prony算法等线性化方法又难以处理非平稳信号的缺点,本文将一种新的处理非线性、非平稳信号方法—原子稀疏分解法应用于电力系统低频振荡模态参数识别。该方法利用匹配追踪(MP)算法将初始信号从Gabor原子库中分解得到最佳匹配原子,并采用伪牛顿法对参变量进行优化,进而求出衰减正弦量原子的参变量,最终完成整个低频振荡模态参数的提取过程。仿真结果表明该方法的可行性和有效性,为电力系统稳定分析提供一种全新的途径和方法。
摘要:随着互联电网规模的不断扩大,大区互联电网区域间的低频振荡已成为威胁电力系统安全的重要因素之一。基于传统的希尔伯特.黄变换(HHT)和复奇异值分解(C.SVD),本文提出了一种“点”“域”结合的低频振荡分析方法。对于测量“点”,也就是单一的测量信号,首先对滤波去噪以后的信号进行经验模态分解(EMD),得到固有模态函数(IMFs),并建立虚拟空间场来分析IMFs之间的能量分布关系,然后利用Hilbert变换来计算主导振荡模态的时变振荡参数;对于测量“域”,利用C.SVD来提取主导振荡模态的动态时变特性和能量空间分布。通过比较“点”和“域”的计算结果来确定主导振荡模态的时变振荡参数和空间分布。仿真算例和实测数据的计算结果证明算法的可行性和有效性。
摘要:为了克服多导体传输线方法求解多导体串扰时高频响应准确度不足的问题,研究了一种基于导体等效的简化算法。根据导体端接阻抗的不同将多导体传输线分组并分别等效为一根导体,这种等效节省了计算资源,使得用三维全波的方法求解多导体串扰响应成为可能。应用特征选择验证法,定量评估了简化算法的有效性。通过对仿真结果的评估表明,简化算法比多导体传输线方法在准确性上提高一个等级。