Wind energy sources have different structures and functions from conventional power plants in the power system.These resources can affect the exchange of active and reactive power of the network.Therefore,power system...Wind energy sources have different structures and functions from conventional power plants in the power system.These resources can affect the exchange of active and reactive power of the network.Therefore,power system stability will be affected by the performance of wind power plants,especially in the event of a fault.In this paper,the improvement of the dynamic stability in power system equipped by wind farm is examined through the supplementary controller design in the high voltage direct current(HVDC)based on voltage source converter(VSC)transmission system.In this regard,impacts of the VSC HVDC system and wind farm on the improvement of system stability are considered.Also,an algorithm based on controllability(observability)concept is proposed to select most appropriate and effective coupling between inputs-outputs(IO)signals of system in different work conditions.The selected coupling is used to apply damping controller signal.Finally,a fractional order PID controller(FO-PID)based on exchange market algorithm(EMA)is designed as damping controller.The analysis of the results shows that the wind farm does not directly contribute to the improvement of the dynamic stability of power system.However,it can increase the controllability of the oscillatory mode and improve the performance of the supplementary controller.展开更多
研究应用于电网换相高压直流输电系统（line commutate converter based high voltage direct current,LCCHVDC）弱受端的链式静止同步补偿器（static synchronous compensator,STATCOM）控制策略,提高其暂态控制性能。首先,对基于比例...研究应用于电网换相高压直流输电系统（line commutate converter based high voltage direct current,LCCHVDC）弱受端的链式静止同步补偿器（static synchronous compensator,STATCOM）控制策略,提高其暂态控制性能。首先,对基于比例谐振控制器的分相瞬时电流控制策略进行了论述;其次,将专用降压变的短路阻抗等效至STATCOM主回路,则STATCOM等效直挂在虚拟35kV交流系统,提出虚拟35kV电压瞬时值前馈及其与幅值前馈的在线切换方法、以虚拟35kV电压为控制目标的暂态分相控制策略;最后,将所提出的控制策略运用在国内首套应用于LCCHVDC弱受端换流站的STATCOM中,仿真结果、RTDS试验和工程现场试验验证了其合理性与有效性。展开更多
该文建立含静止同步补偿器（static synchronous compensator,STATCOM）的电网换相换流器高压直流输电（line commutated converter based high voltage direct current,LCC-HVDC）系统的小信号模型,通过与详细电磁暂态模型的对比,对其...该文建立含静止同步补偿器（static synchronous compensator,STATCOM）的电网换相换流器高压直流输电（line commutated converter based high voltage direct current,LCC-HVDC）系统的小信号模型,通过与详细电磁暂态模型的对比,对其准确性进行验证。基于该模型,研究锁相环（phase-locked loop,PLL）、LCC-HVDC与STATCOM控制系统参数对整个系统的小信号稳定性与动态性能的影响,并得到不同控制系统参数的可行域。最后分析锁相环（phaselocked loop,PLL）、LCC-HVDC与STATCOM控制系统之间的相互耦合作用,结果表明该耦合作用使得不同控制系统的参数可行域相互约束,为系统设计和参数选择提供有价值的参考。展开更多
通过在电网换相换流器高压直流输电（line commutated converter based high voltage direct current,LCC-HVDC）逆变侧交流母线装设静止同步补偿器（static synchronous compensator,STATCOM）,来达到抑制换相失败的目的。然而研究发现...通过在电网换相换流器高压直流输电（line commutated converter based high voltage direct current,LCC-HVDC）逆变侧交流母线装设静止同步补偿器（static synchronous compensator,STATCOM）,来达到抑制换相失败的目的。然而研究发现,在弱交流系统工况下,STATCOM的控制系统（特别是交流电压控制外环）与LCC锁相环之间存在相互作用,会对后者的稳定可行域造成不利影响,进而可能引发整个混合系统的小干扰失稳现象。针对此现象,该文提出一种适用于弱交流系统下含STATCOM的LCC-HVDC系统的新型附加阻尼协调控制（supplementarydampingcoordination control,SDCC）,该方法基于LCC锁相环输出频率信息,引入阻尼系数以附加分量形式反馈到STATCOM定交流电压控制器外环输入中。基于Matlab的特征根理论分析及基于PSCAD/EMTDC的详细电磁暂态仿真结果表明,提出的SDCC控制可以有效抑制含STATCOM的LCC-HVDC系统中LCC锁相环增益过大引起的系统小干扰失稳现象,从而提高系统的稳定裕度。展开更多
当电网换相换流器高压直流输电（linecommutated converter based high voltage direct current,LCC-HVDC）逆变侧交流母线处含有静止同步补偿器（static synchronous compensator,STATCOM）时,LCC-HVDC与STATCOM均需要各自的锁相环（ph...当电网换相换流器高压直流输电（linecommutated converter based high voltage direct current,LCC-HVDC）逆变侧交流母线处含有静止同步补偿器（static synchronous compensator,STATCOM）时,LCC-HVDC与STATCOM均需要各自的锁相环（phase-locked-loop,PLL）为其控制系统提供基准。该文考虑LCC与STATCOM锁相环各自动态建立含STATCOM的LCC-HVDC系统的小干扰模型,采用经典特征根分析方法,通过对比LCC-HVDC系统与含STATCOM的LCC-HVDC系统二者之间的锁相环与控制系统参数可行域的差异,研究STATCOM对LCC-HVDC小干扰稳定裕度的影响。最后,通过理论计算,对比有无STATCOM投入时LCC-HVDC系统在不同SCR与不同PLL参数下的最大传输有功功率（maximum available power,MAP）及临界短路比（critical short circuit ratio,CSCR）的变化规律。研究结果表明,当LCC-HVDC连接较弱系统时,控制系统之间的耦合作用对LCC锁相环的稳定可行域产生负面影响,可能引发由于LCC锁相环增益过大而导致的整个混合系统的小干扰失稳现象。展开更多
在电网换相换流器高压直流输电(linecommutated converter based high voltage direct current,LCC-HVDC)逆变侧交流母线处并联静止同步补偿器(staticsynchronous compensator,STATCOM),可有效调节交流母线电压从而抑制换相失败。然而,...在电网换相换流器高压直流输电(linecommutated converter based high voltage direct current,LCC-HVDC)逆变侧交流母线处并联静止同步补偿器(staticsynchronous compensator,STATCOM),可有效调节交流母线电压从而抑制换相失败。然而,连接弱受端交流电网时,STATCOM与LCC控制系统之间的耦合作用会对整个系统的小扰动稳定性产生负面影响,甚至导致系统小信号失稳。该文采用小信号分析方法,将含STATCOM的LCC-HVDC非线性系统在稳定运行点处线性化,而后推导出能够定量衡量系统小扰动稳定性的二次型指标,并以此为目标函数,利用蒙特卡洛(Monte Carlo)方法对多组关键控制参数进行优化。二次型指标、特征根分析及PSCAD/EMTDC的电磁暂态仿真结果表明,采用优化后的控制参数,系统在低短路比下能够稳定运行,小扰动稳定性明显增强。该文提出的控制参数优化思路,同样适用于其他系统,具有一定的学术研究和工程应用价值。展开更多
针对目前柔性直流(voltage source converter-based high voltage DC,VSC-HVDC)电网的线路保护中存在的问题,提出一种基于双端初始电流行波(Initial current traveling wave,ICTW)时频矩阵相似度的柔性直流输电线路保护原理。首先,对柔...针对目前柔性直流(voltage source converter-based high voltage DC,VSC-HVDC)电网的线路保护中存在的问题,提出一种基于双端初始电流行波(Initial current traveling wave,ICTW)时频矩阵相似度的柔性直流输电线路保护原理。首先,对柔性直流电网在线路区内外故障下两端保护所在处ICTW的故障特性进行分析,总结出在特定时间窗内,区内故障下两端ICTW的频域相似度远高于区外故障。在此基础上,利用S变换对双端ICTW进行时频分析,建立时频矩阵,并对其做奇异值分解(singular value decomposition,SVD)。然后根据特征矩阵构造双端ICTW的相似度计算公式,以该相似度的大小判别线路区内外故障。另外,根据线路两端ICTW的高低频能量比识别雷击干扰。最后,各种故障情况下的仿真结果表明,该保护原理不依赖线路边界元件,可以保护不同长度线路的全长,具有更高的耐过渡电阻和抗噪声能力,并且能够满足柔性直流电网主保护的速动性要求。展开更多
文摘Wind energy sources have different structures and functions from conventional power plants in the power system.These resources can affect the exchange of active and reactive power of the network.Therefore,power system stability will be affected by the performance of wind power plants,especially in the event of a fault.In this paper,the improvement of the dynamic stability in power system equipped by wind farm is examined through the supplementary controller design in the high voltage direct current(HVDC)based on voltage source converter(VSC)transmission system.In this regard,impacts of the VSC HVDC system and wind farm on the improvement of system stability are considered.Also,an algorithm based on controllability(observability)concept is proposed to select most appropriate and effective coupling between inputs-outputs(IO)signals of system in different work conditions.The selected coupling is used to apply damping controller signal.Finally,a fractional order PID controller(FO-PID)based on exchange market algorithm(EMA)is designed as damping controller.The analysis of the results shows that the wind farm does not directly contribute to the improvement of the dynamic stability of power system.However,it can increase the controllability of the oscillatory mode and improve the performance of the supplementary controller.
文摘研究应用于电网换相高压直流输电系统（line commutate converter based high voltage direct current,LCCHVDC）弱受端的链式静止同步补偿器（static synchronous compensator,STATCOM）控制策略,提高其暂态控制性能。首先,对基于比例谐振控制器的分相瞬时电流控制策略进行了论述;其次,将专用降压变的短路阻抗等效至STATCOM主回路,则STATCOM等效直挂在虚拟35kV交流系统,提出虚拟35kV电压瞬时值前馈及其与幅值前馈的在线切换方法、以虚拟35kV电压为控制目标的暂态分相控制策略;最后,将所提出的控制策略运用在国内首套应用于LCCHVDC弱受端换流站的STATCOM中,仿真结果、RTDS试验和工程现场试验验证了其合理性与有效性。
文摘该文建立含静止同步补偿器（static synchronous compensator,STATCOM）的电网换相换流器高压直流输电（line commutated converter based high voltage direct current,LCC-HVDC）系统的小信号模型,通过与详细电磁暂态模型的对比,对其准确性进行验证。基于该模型,研究锁相环（phase-locked loop,PLL）、LCC-HVDC与STATCOM控制系统参数对整个系统的小信号稳定性与动态性能的影响,并得到不同控制系统参数的可行域。最后分析锁相环（phaselocked loop,PLL）、LCC-HVDC与STATCOM控制系统之间的相互耦合作用,结果表明该耦合作用使得不同控制系统的参数可行域相互约束,为系统设计和参数选择提供有价值的参考。
文摘通过在电网换相换流器高压直流输电（line commutated converter based high voltage direct current,LCC-HVDC）逆变侧交流母线装设静止同步补偿器（static synchronous compensator,STATCOM）,来达到抑制换相失败的目的。然而研究发现,在弱交流系统工况下,STATCOM的控制系统（特别是交流电压控制外环）与LCC锁相环之间存在相互作用,会对后者的稳定可行域造成不利影响,进而可能引发整个混合系统的小干扰失稳现象。针对此现象,该文提出一种适用于弱交流系统下含STATCOM的LCC-HVDC系统的新型附加阻尼协调控制（supplementarydampingcoordination control,SDCC）,该方法基于LCC锁相环输出频率信息,引入阻尼系数以附加分量形式反馈到STATCOM定交流电压控制器外环输入中。基于Matlab的特征根理论分析及基于PSCAD/EMTDC的详细电磁暂态仿真结果表明,提出的SDCC控制可以有效抑制含STATCOM的LCC-HVDC系统中LCC锁相环增益过大引起的系统小干扰失稳现象,从而提高系统的稳定裕度。
文摘当电网换相换流器高压直流输电（linecommutated converter based high voltage direct current,LCC-HVDC）逆变侧交流母线处含有静止同步补偿器（static synchronous compensator,STATCOM）时,LCC-HVDC与STATCOM均需要各自的锁相环（phase-locked-loop,PLL）为其控制系统提供基准。该文考虑LCC与STATCOM锁相环各自动态建立含STATCOM的LCC-HVDC系统的小干扰模型,采用经典特征根分析方法,通过对比LCC-HVDC系统与含STATCOM的LCC-HVDC系统二者之间的锁相环与控制系统参数可行域的差异,研究STATCOM对LCC-HVDC小干扰稳定裕度的影响。最后,通过理论计算,对比有无STATCOM投入时LCC-HVDC系统在不同SCR与不同PLL参数下的最大传输有功功率（maximum available power,MAP）及临界短路比（critical short circuit ratio,CSCR）的变化规律。研究结果表明,当LCC-HVDC连接较弱系统时,控制系统之间的耦合作用对LCC锁相环的稳定可行域产生负面影响,可能引发由于LCC锁相环增益过大而导致的整个混合系统的小干扰失稳现象。
文摘在电网换相换流器高压直流输电(linecommutated converter based high voltage direct current,LCC-HVDC)逆变侧交流母线处并联静止同步补偿器(staticsynchronous compensator,STATCOM),可有效调节交流母线电压从而抑制换相失败。然而,连接弱受端交流电网时,STATCOM与LCC控制系统之间的耦合作用会对整个系统的小扰动稳定性产生负面影响,甚至导致系统小信号失稳。该文采用小信号分析方法,将含STATCOM的LCC-HVDC非线性系统在稳定运行点处线性化,而后推导出能够定量衡量系统小扰动稳定性的二次型指标,并以此为目标函数,利用蒙特卡洛(Monte Carlo)方法对多组关键控制参数进行优化。二次型指标、特征根分析及PSCAD/EMTDC的电磁暂态仿真结果表明,采用优化后的控制参数,系统在低短路比下能够稳定运行,小扰动稳定性明显增强。该文提出的控制参数优化思路,同样适用于其他系统,具有一定的学术研究和工程应用价值。
文摘针对目前柔性直流(voltage source converter-based high voltage DC,VSC-HVDC)电网的线路保护中存在的问题,提出一种基于双端初始电流行波(Initial current traveling wave,ICTW)时频矩阵相似度的柔性直流输电线路保护原理。首先,对柔性直流电网在线路区内外故障下两端保护所在处ICTW的故障特性进行分析,总结出在特定时间窗内,区内故障下两端ICTW的频域相似度远高于区外故障。在此基础上,利用S变换对双端ICTW进行时频分析,建立时频矩阵,并对其做奇异值分解(singular value decomposition,SVD)。然后根据特征矩阵构造双端ICTW的相似度计算公式,以该相似度的大小判别线路区内外故障。另外,根据线路两端ICTW的高低频能量比识别雷击干扰。最后,各种故障情况下的仿真结果表明,该保护原理不依赖线路边界元件,可以保护不同长度线路的全长,具有更高的耐过渡电阻和抗噪声能力,并且能够满足柔性直流电网主保护的速动性要求。
