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基于频域通用建模的双馈风电机组参数的一体化辨识方法

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电力系统自动化 2024年第15期48卷 92-101页

作者：朱益华李卫星李成翔罗超晁璞璞崔浩瀚直流输电技术全国重点实验室(南方电网科学研究院有限责任公司) 广东省广州市510663 国家能源大电网技术研发(实验)中心广东省广州市510663 大连理工大学电气工程学院辽宁省大连市116081

风电在电网中的占比逐年提高,其动态特性,尤其是故障穿越特性,对电力系统的影响日益显著,亟须构建能够表征实际风电机组动态特性的白盒模型。然而,风电机组的模型参数众多且交互影响,当前的参数辨识方法无法实现对整个机组故障穿越控制... 详细信息

风电在电网中的占比逐年提高,其动态特性,尤其是故障穿越特性,对电力系统的影响日益显著,亟须构建能够表征实际风电机组动态特性的白盒模型。然而,风电机组的模型参数众多且交互影响,当前的参数辨识方法无法实现对整个机组故障穿越控制参数及限幅参数、转子侧内外环控制参数、网侧内外环控制参数和电气参数的整体辨识,尤其是无法精准辨识对外特性不敏感的参数。为解决这些问题,针对双馈风电机组故障穿越工况,构建了包含机组本体及全部控制器的频域通用模型,将参数分为4类逐步辨识,提出基于频域模型的分类分步一体化辨识方法。通过与仿真模型结果对比,验证了频域通用模型的准确性;通过参数辨识值与真值的对比、辨识出的白盒模型与厂家黑盒模型的响应特性对比,验证了所提方法的有效性。

关键词：双馈风电机组故障穿越参数辨识频域建模一体化辨识方法

全功率型风电机组调频控制器的实用化辨识方法

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电力系统自动化 2024年第8期48卷 91-100页

作者：金泳霖晁璞璞刘志辉张凯张睿浩崔浩瀚李卫星大连理工大学电气工程学院辽宁省大连市116024

建立和实际调频响应特性一致的风电机组模型,是分析高比例新能源电力系统频率安全稳定的前提和基础。目前,针对风电机组涉频仿真建模的研究较少,多在调频控制器结构已知的前提下采用智能算法进行控制参数的辨识,缺乏通用性与工程实用性... 详细信息

建立和实际调频响应特性一致的风电机组模型,是分析高比例新能源电力系统频率安全稳定的前提和基础。目前,针对风电机组涉频仿真建模的研究较少,多在调频控制器结构已知的前提下采用智能算法进行控制参数的辨识,缺乏通用性与工程实用性。首先,文中建立了能够涵盖国内主流型号全功率型风电机组的通用电磁暂态模型,并在此基础上,针对风电机组的可行调频控制策略,构建了包括超速减载控制、桨距角控制、虚拟惯量控制和下垂控制的全要素综合调频控制系统。然后,基于机组调频响应特性与调频控制策略/参数的对应关系,提出了采用机组实测频率响应特性曲线形态辨识调频控制器结构、采用机组实测频率响应特性曲线特征值辨识调频控制器参数的实用化辨识方法。最后,通过所提实用化调频控制器辨识方法建立的机组电磁暂态模型与厂家“黑盒”模型及现场试验的调频响应特性的对比,验证了所提调频控制器辨识方法的有效性。

关键词：全功率型风电机组电磁暂态建模调频控制结构辨识控制参数辨识

基于ADPSS的电池储能系统电磁暂态建模与校核方法

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电力系统自动化 2024年第17期48卷 190-199页

作者：傅国斌王学斌吴静超晁璞璞吴海龙李卫星国网青海省电力公司电力科学研究院青海省西宁市810008 大连理工大学电气工程学院辽宁省大连市116081

建立准确的电池储能系统电磁暂态仿真模型是研究其动态对电网稳定性影响和控保策略设计的重要基础。现有研究多基于国外仿真平台,缺乏国产化ADPSS新一代仿真平台的建模分析与对比。针对该问题,依据主流型号电池储能单元的低/高压故障特... 详细信息

建立准确的电池储能系统电磁暂态仿真模型是研究其动态对电网稳定性影响和控保策略设计的重要基础。现有研究多基于国外仿真平台,缺乏国产化ADPSS新一代仿真平台的建模分析与对比。针对该问题,依据主流型号电池储能单元的低/高压故障特性和并网标准设计了通用低/高电压故障穿越控制方法,分别基于ADPSS和MATLAB平台构建某型号电池储能系统仿真模型。通过仿真数据与设备制造商封装模型测试数据的对比发现,与APPSS相比,基于MATLAB的仿真结果与设备制造商响应特性的一致性更高。进一步分析主电路、控制电路和测量电路的区别,针对ADPSS仿真平台,提出了ADPSS仿真模型差异模块的参数和结构校核方法,形成了ADPSS平台电池储能系统电磁暂态高精度建模方法。通过与设备制造商封装模型的故障穿越响应特性对比,验证了校核后的ADPSS电池储能系统电磁暂态建模方法的有效性。

关键词：电池储能系统电磁暂态建模 ADPSS MATLAB 模型校核

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关于双馈风电场动态等值的认识和探讨

电力系统自动化 2016年第12期40卷 194-199页

作者：晁璞璞李卫星金小明哈尔滨工业大学电气工程及自动化学院黑龙江省哈尔滨市150001 南方电网科学研究院广东省广州市510080

以双馈风电机组为例,对不同风速下机组的暂态响应特性进行了模拟分析,发现和解析了一些有意义的现象,并以此为基础对双馈风电场动态等值的相关问题进行了研究和探讨。研究表明:低风速机组在暂态过程中存在明显的有功消耗现象,使其在风... 详细信息

以双馈风电机组为例,对不同风速下机组的暂态响应特性进行了模拟分析,发现和解析了一些有意义的现象,并以此为基础对双馈风电场动态等值的相关问题进行了研究和探讨。研究表明:低风速机组在暂态过程中存在明显的有功消耗现象,使其在风电场动态等值中不宜忽略;工作于不同风速下的风电机组,其有功功率和电流暂态响应曲线在幅值大小、波动程度及响应速度方面呈现出非线性差异,导致分群数多但等值效果可能变差;工作于恒转速区和恒功率区的风电机组,其有功功率和电流暂态响应曲线的聚群特性,使其可以合为一群;大型风电场集电线路较长且接线复杂,基于功率损耗相等原则得到的等值阻抗,不能保证暂态过程中的一致性,因此应加强集电网络阻抗动态特性方面的研究。

关键词：双馈风电场暂态响应动态等值分群

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新型主从控制的微电网模式切换策略研究

新型主从控制的微电网模式切换策略研究

作者：晁璞璞哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

微电网的模式切换技术是微电网控制技术的关键组成部分。本文在分析模式切换技术在国内外研究现状的基础上，针对主从控制策略切换难度大、参数跟踪复杂和下垂控制策略动态特性差、运行点偏离的问题，提出了一种可实现微电网模式平滑切... 详细信息

微电网的模式切换技术是微电网控制技术的关键组成部分。本文在分析模式切换技术在国内外研究现状的基础上，针对主从控制策略切换难度大、参数跟踪复杂和下垂控制策略动态特性差、运行点偏离的问题，提出了一种可实现微电网模式平滑切换的新型主从控制策略。这种策略可解决传统主从控制在模式改变过程中功率自动分配困难、参数跟踪复杂和控制器需要切换的三个突出问题。它采用多环反馈控制结构，从外到内依次为电压频率环、内置参数环、电压环和电流环。电压频率环具有下垂特性能实现功率的自动配置;内置参数环在模式切换时能实现参数的自动跟踪，不用再外接控制器;电压环能跟踪稳态电压;电流环能提高系统响应速度。这种控制策略既适用于并网模式又适用于离网模式，模式切换时将不再需要切换控制器拓扑。为证实新型主从控制策略的可行性，本文设计了一个采用这种控制策略的微电网系统，并对其进行了稳定性分析。稳定性分析包括稳态稳定性分析和暂态稳定性分析，又可称为小信号稳定性分析和暂稳态稳定性分析。其中的暂稳态稳定性主要指模式切换下的暂稳态稳定性。小信号稳定性在系统整体数学模型基础上，建立了状态空间方程，发现其状态矩阵的特征值均具有负实部，证实了采用这种控制策略的微电网系统是具有小信号稳定性的，能在小扰动下保持稳定。暂稳态稳定性分析在系统仿真模型的基础上，进行了Matlab仿真，发现采用这种控制策略的微电网系统在正常工况下，模式切换的暂态消除时间均小于最大故障清除时间，证明了它是模式切换暂稳态稳定的，能抵抗模式切换这样的大扰动。最后，和采用传统主从控制策略、多环下垂控制策略的微电网系统进行了模式切换效果的对比，再次证实了新型主从控制策略在模式切换时的优越性。

关键词：微电网模式切换主从控制下垂控制稳定性分析

同方学位论文库评论

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直驱风电场实用化等值方法

电力自动化设备 2022年第12期42卷 50-57页

作者：齐金玲李卫星晁璞璞李志民哈尔滨工业大学电气工程及自动化学院黑龙江哈尔滨150001

建立能够准确模拟风电场暂态响应的等值模型是进行大规模风电并网研究的基础。利用从实测数据中提取出的低电压穿越响应曲线,对直驱风电机组的故障响应特性进行详细解析。然后,对风电机组在不同风速下的有功暂态响应进行研究,依据响应... 详细信息

建立能够准确模拟风电场暂态响应的等值模型是进行大规模风电并网研究的基础。利用从实测数据中提取出的低电压穿越响应曲线,对直驱风电机组的故障响应特性进行详细解析。然后,对风电机组在不同风速下的有功暂态响应进行研究,依据响应的差异性,初步确定机群划分原则。随后,进行多组电压跌落实验,从实用化的角度出发,兼顾等值精度和计算效率,探讨并确定合适的分割点,提出了计及低电压穿越全过程暂态响应的直驱风电场三机等值方法。最后,通过多组实测风速数据,验证了所提等值方法对不同风速场景和不同电压跌落状况的适应性。所提方法仅需通过简单的计算即可获得分群指标,避免对聚类算法的依赖,工程实用性好。

关键词：直驱风电场动态等值模型低电压穿越分群

数据-模型混合驱动的风电场聚合等值建模方法

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电力系统自动化 2022年第15期46卷 66-74页

作者：吴磊晁璞璞李甘李卫星李志民哈尔滨工业大学电气工程及自动化学院黑龙江省哈尔滨市150006 大连理工大学电气工程学院辽宁省大连市116024 国网四川省电力公司四川省成都市610041

目前风电场等值建模方法主要针对全信息的情况,未考虑实际风电运行信息缺失的现状,且无法计及同群机组动态特性的差异。针对这两个问题,提出基于神经网络匹配算法的机组级信息获取方法,以克服实际场站机组级实时出力信息缺失难题;根据... 详细信息

目前风电场等值建模方法主要针对全信息的情况,未考虑实际风电运行信息缺失的现状,且无法计及同群机组动态特性的差异。针对这两个问题,提出基于神经网络匹配算法的机组级信息获取方法,以克服实际场站机组级实时出力信息缺失难题;根据风电机组全风速的响应特性,分析确定分群指标,提出了风电场最少等值机表征原理,发现了传统等值方法的误差来源于对同群机组动态特性差异的忽略,进而提出了基于等值机动态行为校正的两机聚合等值建模方法。结果表明,提出的方法在不同的风速场景、电压跌落与故障持续时间下,均能够很好地模拟故障穿越响应特性。

关键词：信息缺失数据驱动风电场聚合等值

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基于有功响应的双馈型风电场实用化等值方法

中国电机工程学报 2018年第6期38卷 1639-1646页

作者：晁璞璞李卫星金小明齐金玲常学飞哈尔滨工业大学电气工程系黑龙江省哈尔滨市150001 南方电网科学研究院广东省广州市510080

建立和实际风电机组暂态响应特性一致的详细暂态模型,并对其进行合理有效的分群是风电场等值建模需要解决的两个重要问题。该文基于对大量实测数据的拟合及与厂家的沟通分析,建立了具备斜率功率恢复特性的低电压穿越模型,通过低电压穿... 详细信息

建立和实际风电机组暂态响应特性一致的详细暂态模型,并对其进行合理有效的分群是风电场等值建模需要解决的两个重要问题。该文基于对大量实测数据的拟合及与厂家的沟通分析,建立了具备斜率功率恢复特性的低电压穿越模型,通过低电压穿越试验验证了模型的有效性。在此基础上,对风机在不同风速下的并网点有功暂态响应特性和风电场在典型风速分布下的等值效果进行了研究,提出了基于有功响应的风电场实用化等值方法。采用实际风电场的多组风速数据,对等值前后的并网点有功、无功、电压和电流的故障响应特性进行了对比分析。结果表明,文中方法具有良好的等值效果,对风速数据和故障点位置具有良好的适应性。

关键词：双馈型风电场风电机组有功响应动态等值

直驱风机故障穿越全过程的通用电磁暂态建模方法

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中国电机工程学报 2022年第4期42卷 1428-1442页

作者：齐金玲李卫星晁璞璞李志民哈尔滨工业大学电气工程系黑龙江省哈尔滨市150001

开发有效的风机电磁暂态模型是进行风电并网研究的基础。然而,风机厂家对其关键策略保密使得风机建模十分困难。为了解决此难题,该文对实际直驱风机进行大量故障穿越测试,利用实测数据解析风机的故障响应特性,提出适用于对称和不对称电... 详细信息

开发有效的风机电磁暂态模型是进行风电并网研究的基础。然而,风机厂家对其关键策略保密使得风机建模十分困难。为了解决此难题,该文对实际直驱风机进行大量故障穿越测试,利用实测数据解析风机的故障响应特性,提出适用于对称和不对称电压跌落的通用故障穿越响应曲线。然后,推导不同故障阶段下有功和无功功率响应的表达式,包括故障期间的穿越控制过程、故障清除后的恢复控制过程及不同过程间的暂态切换。据此该文设计一个通用的有功和无功电流参考值发生器,形成直驱风机故障穿越全过程的通用电磁暂态建模方法。最后,利用实际风机的测试数据验证所提方法的有效性。

关键词：直驱风机动态建模故障穿越对称故障不对称故障