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提高LCC-HVDC在弱交流系统下的稳定性和动态性能的控制参数优化方法

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电工技术学报 2023年第7期38卷 1751-1764,1779页

作者：郭春义吕乃航张加卿新能源电力系统国家重点实验室(华北电力大学) 北京102206

基于电网换相换流器的高压直流(LCC-HVDC)系统在逆变侧连接弱交流系统时可能出现小信号失稳以及动态性能恶化的问题,需要同时关注系统的稳定性和动态性能。而现有的控制参数优化方法所用的目标函数往往仅描述系统的稳定性或动态性能,而... 详细信息

基于电网换相换流器的高压直流(LCC-HVDC)系统在逆变侧连接弱交流系统时可能出现小信号失稳以及动态性能恶化的问题,需要同时关注系统的稳定性和动态性能。而现有的控制参数优化方法所用的目标函数往往仅描述系统的稳定性或动态性能,而不能同时兼顾。针对这一问题,该文提出一种利用能够同时衡量系统稳定性和动态性能的能量衰减指标作为目标函数的LCC-HVDC控制参数优化方法。首先,建立LCC-HVDC系统的小信号模型,通过根轨迹和灵敏度分析辨识影响系统稳定性的关键控制参数;然后,通过能量衰减指标计算适用于不同工况的优化可行域,在可行域内以能量衰减指标为目标函数用蒙特卡洛算法对关键控制参数进行优化;最后,通过不同运行点下的测试,证明经过参数优化的LCC-HVDC在弱交流系统下的稳定性和动态性能有明显提升,优化后的控制参数适用于传输功率不同的工况,证明了优化方法的有效性和适用性。

关键词：电网换相换流器的高压直流(LCC-HVDC) 弱交流系统能量衰减指标控制参数优化

LCC-HVDC系统整流–逆变交互振荡模式稳定变化特征及机理研究

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中国电机工程学报 2023年第16期43卷 6181-6191页

作者：杨硕郭春义张加卿刘晓颖新能源电力系统国家重点实验室(华北电力大学) 北京市昌平区102206

LCC-HVDC系统联接弱交流系统时,整流站和逆变站之间存在强交互作用。研究发现,对于弱交流系统场景,LCC-HVDC的整流侧和逆变侧交流系统在不同短路比(short-circuit ratio,SCR)组合下,系统稳定性由整流–逆变交互振荡模式主导,且随定电流... 详细信息

LCC-HVDC系统联接弱交流系统时,整流站和逆变站之间存在强交互作用。研究发现,对于弱交流系统场景,LCC-HVDC的整流侧和逆变侧交流系统在不同短路比(short-circuit ratio,SCR)组合下,系统稳定性由整流–逆变交互振荡模式主导,且随定电流控制参数的改变呈现“单调–非单调”更迭现象。该文通过阻尼比特性曲线和参数灵敏度研究该“单调–非单调”更迭现象的产生机理,指出该现象是由两端交流系统强度相互制约下的整流–逆变强交互作用导致,体现出系统稳定性趋势的“木桶效应”,即LCC-HVDC系统的稳定性趋势由所联接交流系统强度弱的一侧换流站主导。基于PSCAD/EMTDC的详细电磁暂态仿真,验证整流–逆变交互振荡模式稳定变化趋势的“单调–非单调”更迭现象。该研究可为掌握实际工程交互作用振荡模式及选取合理控制参数提供理论支撑。

关键词： LCC-HVDC 交流系统强度定电流控制器整流–逆变交互振荡模式 “单调–非单调”更迭现象

风火打捆传统直流外送系统中控制环节对轴系-控制交互模式的影响机理研究

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中国电机工程学报 2024年第9期44卷 3463-3475,I0010页

作者：郭春义刘晓颖吕乃航张加卿新能源电力系统国家重点实验室(华北电力大学) 北京市昌平区102206

风火打捆直流外送系统中风电场和电网换相换流器高压直流输电(line commutated converter based high voltage direct current,LCC-HVDC)控制系统可能会激发火电机组的轴系扭振。文章首先采用复转矩系数法和特征值分析法识别出LCC-HVDC... 详细信息

风火打捆直流外送系统中风电场和电网换相换流器高压直流输电(line commutated converter based high voltage direct current,LCC-HVDC)控制系统可能会激发火电机组的轴系扭振。文章首先采用复转矩系数法和特征值分析法识别出LCC-HVDC定电流、风机直流电压外环控制是影响轴系-控制交互模式的关键控制环节。然后,通过推导系统传递函数,提取出反映LCC-HVDC定电流和风机直流电压外环控制对轴系-控制交互模式影响的多条关键控制路径,包括HVDC定电流控制路径、风机直流电压外环控制路径和两者间交互控制路径。进一步,定量计算每条作用路径在轴系-控制交互模式处的阻尼系数,并通过相位补偿在关键控制路径上分别设计附加阻尼控制来提高对应阻尼系数,从而抑制火电机组轴系扭振。最后,基于PSCAD/EMTDC的详细电磁暂态仿真,验证了理论分析的正确性及振荡抑制策略的有效性。

关键词：风火打捆直流外送系统轴系-控制交互模式关键控制环节关键控制路径附加阻尼控制

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混合双馈入直流输电系统的高频振荡特征及机理研究

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中国电机工程学报 2024年第8期44卷 3059-3071,I0010页

作者：杨硕郭春义杜东冶徐李清张加卿新能源电力系统国家重点实验室(华北电力大学) 北京市昌平区102206

在混合双馈入直流输电系统中,由于电网换相换流器型高压直流输电(line commutated converter based high voltage direct current,LCC-HVDC)的存在,系统在不同的联络线长度下呈现出不同的高频振荡特征。为研究混合双馈入直流输电系统的... 详细信息

在混合双馈入直流输电系统中,由于电网换相换流器型高压直流输电(line commutated converter based high voltage direct current,LCC-HVDC)的存在,系统在不同的联络线长度下呈现出不同的高频振荡特征。为研究混合双馈入直流输电系统的高频振荡特征及机理,首先建立系统的状态空间模型,基于此研究系统的高频振荡特征,结果表明,由于LCC子系统的存在,在不同的联络线长度下混合双馈入直流输电系统呈现出不同的高频振荡特征。然后,建立混合双馈入直流系统的高频阻抗模型,研究LCC子系统、联络线长度、模块化多电平换流器(modular multilevel converter,MMC)控制链路延时、交流线路长度等对系统高频阻抗的影响。结果表明,对于无电气距离的混合双馈入系统,LCC滤波器的存在使其无高频振荡风险;对于有电气距离的混合双馈入系统,当LCC和MMC子系统之间的电气距离较近时,LCC交流滤波器对系统高频振荡的抑制效果随着联络线长度的增大而减弱。最后,提出混合双馈入系统无高频振荡风险的联络线临界长度确定方法,并通过理论分析和电磁暂态仿真进行有效性验证。

关键词：混合双馈入直流输电系统高频振荡交流滤波器联络线长度

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控制链路延时对LCC-HVDC系统小信号稳定性的影响及机理分析

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中国电机工程学报 2021年第S01期41卷 70-79页

作者：杨硕郭春义张加卿徐李清赵成勇新能源电力系统国家重点实验室(华北电力大学) 北京市昌平区102206

为研究电网换相换流器高压直流输电(line commutated converter based high voltage direct current,LCC-HVDC)控制链路延时对系统小信号稳定性的影响,首先,建立考虑控制链路延时后的LCC系统小信号模型,包括状态空间模型和单输入单输出... 详细信息

为研究电网换相换流器高压直流输电(line commutated converter based high voltage direct current,LCC-HVDC)控制链路延时对系统小信号稳定性的影响,首先,建立考虑控制链路延时后的LCC系统小信号模型,包括状态空间模型和单输入单输出反馈控制模型。然后,基于所建立的模型,研究不同交流系统强度下控制链路延时变化时系统的根轨迹移动特征,获得主导模态的振荡频率,定量评估控制链路延时对系统幅值和相位裕度的影响。最后,研究控制链路延时对系统临界运行短路比和控制参数可行域的影响,揭示控制链路延时、交流系统强度及控制系统之间的相互制约关系及交互作用机理。理论分析和仿真验证结果表明,随着控制链路延时的增加,为保证LCC系统稳定传输额定功率,交流系统强度不能过低;链路延时在一定程度上降低了控制参数的可行域,尤其是在弱系统工况,当LCC控制链路延时较大时,需适当降低定直流电压控制器或锁相环(phase-locked-loop,PLL)的带宽来保证系统稳定。

关键词：电网换相换流器高压直流输电链路延时状态空间模型单输入单输出反馈控制模型小信号稳定性

水电机组经高压直流外送系统建模及多频段振荡模态分析

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电力系统自动化 2022年第4期46卷 75-83页

作者：杜夏冰郭春义赵成勇徐李清张加卿新能源电力系统国家重点实验室(华北电力大学) 北京市102206

随着电网不断扩大与发展,电力系统出现了水电经高压直流输电系统外送的结构,为保障电网的安全稳定运行,有必要探索该系统是否存在多频段振荡风险。首先,文中建立了水电机组和高压直流输电2个系统的独立模型,并推导了其接口动态方程,进... 详细信息

随着电网不断扩大与发展,电力系统出现了水电经高压直流输电系统外送的结构,为保障电网的安全稳定运行,有必要探索该系统是否存在多频段振荡风险。首先,文中建立了水电机组和高压直流输电2个系统的独立模型,并推导了其接口动态方程,进而建立了全系统状态空间模型,并验证了模型的正确性。在此模型基础上,采用特征根分析法对系统进行多频段振荡模态特征识别和影响分析。分析结果表明,外送系统存在超低频、低频、次同步振荡模态。其中,超低频振荡模态除了与水电机组调速器强相关以外,还与整流站定电流控制器弱相关,在高比例水电出力的场景易发生超低频振荡;低频振荡模态与锁相环强相关,锁相环控制参数在合理范围内变化,不会激发系统低频振荡模态;水电机组和高压直流输电系统间电气和多控制环节共同影响次同步振荡模态,当受端电网强度弱时,系统次同步振荡模态被激发,调整励磁增益和整流站/逆变站控制参数可以改善模态阻尼。

关键词：水电机组高压直流输电接口模型多频段振荡模态识别与分析

机组参数灰箱的风电场并网系统多层级振荡薄弱点在线辨识

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电力系统自动化 2024年

作者：孟凡彬郭春义张加卿胡宸凤新能源电力系统全国重点实验室(华北电力大学)

随着新能源大规模接入，新能源并网系统次/超同步振荡事件频发；相较于振荡发生后的振荡源追溯，提前对振荡进行预测与防治以规避振荡损失更具优势，因此，需要对系统振荡薄弱点进行辨识，从而进行有效抑制。然而，由于风电机组的参数... 详细信息

随着新能源大规模接入，新能源并网系统次/超同步振荡事件频发；相较于振荡发生后的振荡源追溯，提前对振荡进行预测与防治以规避振荡损失更具优势，因此，需要对系统振荡薄弱点进行辨识，从而进行有效抑制。然而，由于风电机组的参数“灰箱化”、系统运行工况复杂、受限于发电计划等因素，导致系统网络模型建立及在线稳定性分析与调整困难。针对该问题，提出了风电机组参数灰箱的风电场交流并网系统多层级振荡薄弱点在线辨识方法。首先，基于数据驱动得到了系统内风电机组多工况阻抗特性，并结合矢量拟合与网络拓扑结构，获取了系统多工况网络阻抗模型；然后，通过识别系统振荡模式并结合广义Nyquist判据实现了系统稳定性判别，并进一步通过链路风机参与因子与能观度的均一化，实现了风电场片区-链路多层级振荡薄弱点在线辨识；最后，针对直驱风电场交流并网系统，获取了其多工况网络阻抗模型，对系统进行了稳定性判别以及振荡薄弱片区-链路辨识，并通过电磁暂态仿真验证了所提方法的有效性。

关键词：风电场交流并网系统灰箱数据驱动矢量拟合振荡薄弱点辨识

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双馈风电场高频振荡的分区振荡抑制方法

中国电机工程学报 2024年第22期44卷 8796-8807,I0009页

作者：程浩郭春义杜东冶甘繁欣张加卿刘京波新能源电力系统国家重点实验室(华北电力大学) 北京市昌平区102206 华北电力科学研究院有限责任公司(国网冀北电力有限公司电力科学研究院) 北京市西城区100045

风电场某一区域发生高频振荡后,可能会影响其他区域,进而导致整个风电场出现大范围振荡。该文以国内某含静止无功发生器(static var generator,SVG)的双馈风电场为例,建立该风电场的等值高频阻抗模型;然后,研究风电场因某一区域发生高... 详细信息

风电场某一区域发生高频振荡后,可能会影响其他区域,进而导致整个风电场出现大范围振荡。该文以国内某含静止无功发生器(static var generator,SVG)的双馈风电场为例,建立该风电场的等值高频阻抗模型;然后,研究风电场因某一区域发生高频振荡而导致风电场出现大范围振荡的现象,结果表明,风电场可以通过联络变压器进行区域划分,进而根据各区域高频稳定特性来综合评估风电场的高频振荡风险;进一步地,基于典型无源滤波器,提出兼具抑制特定区域高频振荡问题和屏蔽其他区域高频振荡对该区域影响的参数设计原则和方法,并可根据设计需求动态调节稳定裕度和高频振荡吸收比,探究相位裕度和吸收比之间的制约关系,并据此提出无源滤波器参数的优化确定方法。理论分析和仿真结果表明,在目标频段内,所设计的无源滤波器,不仅能有效抑制被保护区域内部的高频振荡,而且能有效屏蔽其他区域高频振荡对被保护区域的影响。

关键词：双馈风电场被保护区域高频振荡振荡抑制参数设计

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认知症污名的研究新进展

中国全科医学 2025年第5期28卷 631-638页

作者：袁易卿陈虹霖复旦大学社会发展与公共政策学院上海市200433 东芬兰大学社会科学院库奥皮奥70211

认知障碍又称认知症。随着人口老龄化进程的加快,受认知症和阿尔茨海默病影响的人群在不断增多。有关认知症的污名在国际社会被公认为普遍存在,但相关的研究却十分有限。本文通过梳理既往有关认知症污名的研究成果,发现有关认知症污名... 详细信息

认知障碍又称认知症。随着人口老龄化进程的加快,受认知症和阿尔茨海默病影响的人群在不断增多。有关认知症的污名在国际社会被公认为普遍存在,但相关的研究却十分有限。本文通过梳理既往有关认知症污名的研究成果,发现有关认知症污名的定义和测量方式有待统一,有关经济欠发达地区的研究十分欠缺,能够进行因果推断的证据缺乏,干预研究的数量和质量均有很大的提升空间。对于认知症污名的研究,为打破传统污名研究领域中二元主体视角提供了难得的契机。同时,对认知症污名形成机制的讨论,也可以深化学界对标签理论和归因理论的探讨。

关键词：认知障碍认知阿尔茨海默病痴呆污名综述