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计及Crowbar保护动作的双馈风机短路电流特性研究

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计及Crowbar保护动作的双馈风机短路电流特性研究

作者：安德超昆明理工大学

学位级别：硕士

DFIG因其具有变速调频,变流器容量小,可四象限运行等优点而成为目前主要的风机类型。但其定子直接与电网相连,对电网电压变化较为敏感,Crowbar保护投入时间短暂但该阶段暂态特性复杂,与传统电网在故障期间的故障特性有着显著不同。随着... 详细信息

DFIG因其具有变速调频,变流器容量小,可四象限运行等优点而成为目前主要的风机类型。但其定子直接与电网相连,对电网电压变化较为敏感,Crowbar保护投入时间短暂但该阶段暂态特性复杂,与传统电网在故障期间的故障特性有着显著不同。随着风电场容量的不断增大,电网发生故障时,已不能解列脱网,而是要求继续并网运行,其提供的短路电流直接馈入系统,影响电网安全运行。因此研究双馈风电机组短路电流的动态特性变得十分重要。本文首先分析了DFIG基本结构、数学模型及其控制策略,在Matlab/Simulink软件中搭建了DFIG的仿真模型,并对模型在稳态和故障情况下的运行特性进行仿真,验证了模型的有效性。其次,从电网短路时DFIG暂态过程出发,研究了故障前后DFIG磁链特性的物理过程,分析了故障前后定转子磁链变化特征及其频率含量变化机理,仿真分析了故障前后DFIG定转子磁链及其频谱的特征。在此基础上,分别推导了计及Crowbar保护动作时间的对称故障的短路电流解析式和计及Crowbar保护动作不对称故障下的短路电流表达式,利用Prony算法分别提取了两种故障下定转子电流频率含量,并在Matlab/Simulink平台上进行了仿真,仿真结果验证了理论的正确性。针对双馈风机短路电流特性受影响因素很多这一问题,着重分析了Crowbar阻值对短路电流的影响,合理的Crowbar阻值能够使定转子磁链快速衰减。同时也研究了电压跌落深度、Crowbar保护投入时刻及转子转速对短路电流的影响,仿真结果表明电压跌落深度越深、Crowbar保护投入越迟、转速越大,定子的冲击电流越大。

关键词：短路电流 DFIG Crowbar保护暂态特性

计及撬棒保护动作时间的双馈风机三相短路电流特性分析

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电工技术学报 2019年第16期34卷 3444-3452页

作者：范小红安德超孙士云孙德娟王杨昆明理工大学电力工程学院

目前计及撬棒保护动作的双馈风机(DFIG)短路电流特性的相关研究,一般是假设撬棒(Crowbar)保护在故障瞬间动作,实际上由于控制系统的原因,撬棒保护故障瞬间并不会瞬时动作,而是具有一定的延迟。针对这一实际问题,以撬棒保护动作时刻为分... 详细信息

目前计及撬棒保护动作的双馈风机(DFIG)短路电流特性的相关研究,一般是假设撬棒(Crowbar)保护在故障瞬间动作,实际上由于控制系统的原因,撬棒保护故障瞬间并不会瞬时动作,而是具有一定的延迟。针对这一实际问题,以撬棒保护动作时刻为分界点,将故障过程分为两个阶段,以转子磁链作为两个阶段的桥梁进行衔接,将第一阶段转子磁链的末值作为第二阶段转子磁链的初值;同时针对现有文献转子磁链频率含量并未完全统一的问题,分析了故障前后定、转子磁链的频率分量,采用拉氏和反拉氏变换法推导了转子磁链解析式;在此基础上通过故障分量法和故障全量法推导了双馈风机短路全电流表达式。最后在Matlab/Simulink平台上建立DFIG电磁暂态仿真模型,仿真证明了DFIG短路全电流计算表达式的正确性,并分析了撬棒保护动作时间对短路电流的影响。

关键词：双馈风机撬棒保护动作时间转子磁链短路电流

计及分布式电源无功出力的ISFLA算法配电网无功优化

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电网与清洁能源 2016年第9期32卷 112-117页

作者：王骏丁晓群孙士云安德超河海大学能源与电气学院昆明理工大学电力工程学院

针对含分布式电源的配电网无功优化的特点,将分布式电源的无功调节能力和传统无功调压手段相结合,研究了考虑分布式电源无功调节能力的配电网无功优化模型和算法。针对分布式电源出力的随机性,采用场景概率的决策方法计算分布式电源的... 详细信息

针对含分布式电源的配电网无功优化的特点,将分布式电源的无功调节能力和传统无功调压手段相结合,研究了考虑分布式电源无功调节能力的配电网无功优化模型和算法。针对分布式电源出力的随机性,采用场景概率的决策方法计算分布式电源的出力情况和对应无功功率极限,以网损最小和节点电压越限惩罚作为目标函数。提出了基于免疫蛙跳算法(ISFLA)的无功优化算法,该算法通过在混合蛙跳算法(SFLA)的算法框架中引入克隆选择算法(CSA),在蛙群混合后选择较优解进行克隆、变异和选择,克服了SFLA局部搜索能力弱的特点。利用改进IEEE33节点系统作为算例仿真分析,结果验证了模型及算法的有效性。

关键词：配电网无功优化免疫蛙跳无功发生极限场景模型

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双馈风电场送出变保护动作特性仿真分析

昆明理工大学学报（自然科学版） 2019年第4期44卷 72-83页

作者：孙德娟范小红孙士云安德超海世芳王杨昆明理工大学电力工程学院

作为双馈风机实现低电压穿越的重要措施,Crowbar保护的投入会导致短路电流频率发生偏移.而目前双馈风电场送出变仍使用常规变压器保护,风电场短路电流的频偏特性会导致基于工频量的传统变压器保护动作性能受到影响.选取全电流差动、故... 详细信息

作为双馈风机实现低电压穿越的重要措施,Crowbar保护的投入会导致短路电流频率发生偏移.而目前双馈风电场送出变仍使用常规变压器保护,风电场短路电流的频偏特性会导致基于工频量的传统变压器保护动作性能受到影响.选取全电流差动、故障分量电流差动和复合电压启动过流三种保护作为研究对象,在Matlab/Simulink中建立带Crowbar保护的双馈风电场送出系统和保护仿真模型,分析三相、两相以及匝间短路故障下,风电场短路电流频率偏移对三种保护的动作性能影响.仿真结果表明:全电流差动保护和故障分量电流差动保护电流差动元件和二次谐波制动元件均受到频率偏移的影响,导致动作时间延迟,而复合电压启动过流保护不能准确动作.

关键词：双馈风电场变压器保护全电流差动保护故障分量电流差动保护复合电压启动过流保护

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富含小水电的中电厂保护适应性研究

云南电力技术 2017年第4期45卷 66-71页

作者：孙士云陈春敏周明安德超孙德娟昆明理工大学电力工程学院昆明650500 昆明方旭电力工程有限公司昆明650051

针对220 kV倮马河变投运后,电网的运行方式变化导致保护定值不配合的问题,详细探讨了该区域电网小水电继电保护的适应性问题。以拉波洛水电厂为例,对电厂中发电机的纵联差动保护、定子绕组单相接地保护和变压器纵联差动保护、接地故障... 详细信息

针对220 kV倮马河变投运后,电网的运行方式变化导致保护定值不配合的问题,详细探讨了该区域电网小水电继电保护的适应性问题。以拉波洛水电厂为例,对电厂中发电机的纵联差动保护、定子绕组单相接地保护和变压器纵联差动保护、接地故障后备保护等进行了整定计算,并对保护定值进行了适应性分析。统筹兼顾了"四性"即可靠性、选择性、灵敏性和速动性的要求,为同类型的小水电厂中的继电保护整定计算提供参考。

关键词：小水电迪庆电网拉波洛水电厂保护适应性

考虑光照概率性的含光伏发电系统的配电网无功优化

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广东电力 2017年第1期30卷 103-107,137页

作者：王骏丁晓群孙士云安德超河海大学能源与电气学院江苏南京210098 昆明理工大学电力工程学院云南昆明650504

针对含光伏(photovoltaic,PV)发电系统配电网无功优化的特点,将PV发电系统无功调节能力和传统无功调压手段相结合,研究考虑PV发电系统无功出力的配电网无功优化模型和算法。针对PV发电系统出力受太阳辐照度影响的特点,建立基于太阳辐照... 详细信息

针对含光伏(photovoltaic,PV)发电系统配电网无功优化的特点,将PV发电系统无功调节能力和传统无功调压手段相结合,研究考虑PV发电系统无功出力的配电网无功优化模型和算法。针对PV发电系统出力受太阳辐照度影响的特点,建立基于太阳辐照度β分布的PV发电系统出力概率模型,分场景计算其出力情况和对应无功功率极限,以网损最小和节点电压越限惩罚作为目标函数;同时提出基于免疫蛙跳算法的无功优化算法,该算法通过在混合蛙跳算法(shuffled frog-leaping algorithm,SFLA)的框架引入克隆选择算法(clonal selection algorithm,CSA),在蛙群混合后选择较优解进行克隆、变异和选择,克服了SFLA局部搜索能力弱的特点;最后利用改进IEEE-33节点系统作为算例仿真分析,验证了模型及算法的正确性和有效性。

关键词：配电网无功优化光伏发电无功发生极限太阳辐照度概率模型免疫蛙跳

负荷模型对异步联网交直流系统频率稳定性的影响

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云南电力技术 2017年第4期45卷 62-65页

作者：司大军钱迎春孙士云陈春敏安德超孙德娟云南电网有限责任公司电网规划研究中心昆明650011 昆明理工大学电力工程学院昆明650500

在2016年南方电网异步联网背景下,依据云南电网各行政地区的负荷构成和比例,将负荷分为工业居民类、工业居民农业类、高耗能工业类、商业居民类等四大类。在充分分析静态负荷模型、考虑配电网络负荷模型和含感应电动机的综合负荷模型等... 详细信息

在2016年南方电网异步联网背景下,依据云南电网各行政地区的负荷构成和比例,将负荷分为工业居民类、工业居民农业类、高耗能工业类、商业居民类等四大类。在充分分析静态负荷模型、考虑配电网络负荷模型和含感应电动机的综合负荷模型等三类负荷频率特性的基础上,采用电力系统暂态仿真程序PSD—BPA,建立云南电网分区、分类负荷详细仿真模型。研究直流闭锁等大扰动下,以上三类负荷模型对云南电网系统暂态频率稳定性的影响。研究结果表明,采用含感应电动机的综合负荷模型在大扰动下频率变化值最大,其次分别为静态负荷模型和考虑配电网络负荷模型;采用静态负荷模型频率恢复较快,其次分别为含感应电动机的综合负荷模型和考虑配电网络负荷模型。

关键词：异步联网负荷模型暂态频率稳定

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交直流系统中三相重合时序对功率倒向的影响

昆明理工大学学报（自然科学版） 2017年第3期42卷 66-71页

作者：孙士云安德超韩军强陈春敏孙德娟昆明理工大学电力工程学院云南昆明650500

发现交直流系统中三相重合时序对功率倒向有较大影响.建立交直流系统模型,在交流输电线路发生对称性故障时,推导出不同三相重合时序下健全线路两端电流电压的相位关系表达式.据此,揭示电压、电流之间的相位关系随故障距离、整流及逆变... 详细信息

发现交直流系统中三相重合时序对功率倒向有较大影响.建立交直流系统模型,在交流输电线路发生对称性故障时,推导出不同三相重合时序下健全线路两端电流电压的相位关系表达式.据此,揭示电压、电流之间的相位关系随故障距离、整流及逆变侧系统电抗、直流系统等值阻抗和两侧电源相角的变化规律.利用PSD-BPA和MATLAB在两区域交直流系统中验证了所述模型和方法的正确性,并得出减小交直流系统健全线路方向保护误动风险的最佳重合时序方案.

关键词：三相重合时序功率倒向交直流系统

调速系统参数对异步联网系统暂态频率稳定性的影响

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云南电力技术 2019年第6期47卷 49-55,60页

作者：陈春敏孙士云安德超孙德娟海世芳中国能源建设集团云南省电力设计院有限公司昆明650051 昆明理工大学电力工程学院昆明650500

结合云南电网的电源绝大部分为大、中型水轮机组的装机特点,分析水轮机调速系统对系统暂态频率稳定性的影响,并阐述调速系统的调差系数、调速器响应时间、软反馈时间以及水锤效应时间等参数与水轮机组调频能力关系。以3机9节点系统和异... 详细信息

结合云南电网的电源绝大部分为大、中型水轮机组的装机特点,分析水轮机调速系统对系统暂态频率稳定性的影响,并阐述调速系统的调差系数、调速器响应时间、软反馈时间以及水锤效应时间等参数与水轮机组调频能力关系。以3机9节点系统和异步联网系统为例,仿真了水轮机组调速系统参数对异步联网系统暂态频率的影响。结果表明调差系数越大,系统的稳定性较好。调差系数较小时,系统的频率快速稳定性差;调速器响应时间越大,频率的偏移值最大。调速器响应时间越小,频率变化值减小,系统频率的快速稳定性好;水锤效应时间对系统频率的影响,与调速器响应时间对频率稳定影响规律类似;软反馈时间越大,频率变化幅值越大。软反馈时间减小,频率幅值变化减小,频率恢复过程较快。

关键词：调速系统参数暂态频率稳定性异步联网系统