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交直流混联独立电源系统研究

交直流混联独立电源系统研究

作者：尚富琛西南交通大学

学位级别：硕士

随着人类活动范围的不断扩大,无外电网支撑的野外环境作业将成为今后工程建设、抢险救灾等主要工作环境。野外作业装置随着现代科学技术进步不断丰富的同时,其核心动力系统正在从传统燃气轮机过度到电动机,对电力能源的依赖性逐渐增强,... 详细信息

随着人类活动范围的不断扩大,无外电网支撑的野外环境作业将成为今后工程建设、抢险救灾等主要工作环境。野外作业装置随着现代科学技术进步不断丰富的同时,其核心动力系统正在从传统燃气轮机过度到电动机,对电力能源的依赖性逐渐增强,所需供电制式逐渐增多。传统移动式供电设备如柴油发电机存在着供电制式单一、污染严重等问题,不仅不能满足今后野外作业的需求,还不符合国家“双碳”战略的要求。由于光伏发电、风能发电等新能源发电技术的迅猛发展,环境友好的微供电系统技术也获得了迅速发展。因此,研发可以利用野外资源丰富的可再生能源、并可以同时供给各种电力制式的野外独立电源系统,将成为未来可移动电源的发展重点。本文的主要工作内容如下:首先,本文根据直流微电网的构建结构,提出了适用于野外作业、可利用风电、光伏发电等新能源的交直流混联独立电源系统结构,系统具备有直流母线,扩充了野外供电的能量来源;中间直流母线电压状态决定了系统能否稳定运行,为了确保其稳定,采用了锂离子电池作为储能装置,并设计了其容量参数;直流母线同时接入隔离型直流变换器和三相逆变器,实现多种电能制式的输出;针对上述模块分别设计了其结构和控制方法。然后,为了实现交直流混联独立电源系统的稳定运行,详细分析了独立电源系统内部的能量流动机理,划分了系统的工作模式。根据系统结构和储能装置原理,提出了以功率平衡为前提的划分系统工作模式的能量管理策略;建立了在考虑变换器效率和系统经济性情况下的独立电源系统数学模型,为实现能量管理策略优化提出理论依据。最后,为了实现交直流混联独立电源系统经济目标和效率目标,分别设计了粒子群寻优算法和天牛须搜索算法进行优化。并针对两种算法的局限性和优越性,提出改进天牛须算法。在MATLAB/Simulink中分别对划分工作状态的能量管理策略、粒子群优化策略、天牛须优化策略和改进天牛须策略进行仿真实验,验证所提划分系统工作模式的能量管理策略的有效性和正确性,保证独立电源系统的稳定运行。并构建了实物实验平台进行实验验证。

关键词：交直流混联独立电源系统能量管理粒子群算法天牛须算法

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交直流混联式三端半波长输电拓扑结构

电网技术 2018年第12期42卷 4061-4068页

作者：王华昕陆斌赵永熹梅丘梅王松峰邓祥力上海电力学院电气工程学院上海市杨浦区200090 浙江华云清洁能源有限公司浙江省杭州市310000

针对半波长输电的点对点现状,为实现半波长输电系统的多端运行,提出了利用柔性直流系统作为半波长交流取能的接口,深入研究了直流系统接入半波长线路的运行特性,探讨了交直流混联拓扑结构实现三端输电的可行性。主要对新型拓扑结构的运... 详细信息

针对半波长输电的点对点现状,为实现半波长输电系统的多端运行,提出了利用柔性直流系统作为半波长交流取能的接口,深入研究了直流系统接入半波长线路的运行特性,探讨了交直流混联拓扑结构实现三端输电的可行性。主要对新型拓扑结构的运行机理进行了研究,通过等效恒流源分析了直流取能接口的接入对沿线电压、电流的影响,并基于功率圆推导了三端输电时传输功率的变化,最后搭建交直流混联仿真模型研究了三端输电情况下交直流侧的特性。通过理论推导和仿真表明,在文中所提出的新型拓扑结构下,引入直流取能接口可实现大功率的抽能且不改变半波长线路的输电特性,但在线路中会引起过电压和无功倒流。

关键词：交直流混联柔性直流系统拓扑结构三端半波长输电

交直流混联受端电网频率紧急协调控制技术及应用

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电力系统保护与控制 2018年第18期46卷 59-66页

作者：董希建罗剑波李雪明李碧君万芳茹薛峰王忠明李志辉南瑞集团(国网电力科学研究院)有限公司江苏南京211106 智能电网保护和运行控制国家重点实验室江苏南京211106

交直流混联受端电网大频差事故下的频率稳定控制是个难题,之前主要依靠电源侧的一次调频响应以及负荷侧的低频减载措施。随着直流功率紧急支援、抽蓄切泵和大规模可中断负荷控制等新型可控资源以及相应新控制技术的出现,全面提升和拓展... 详细信息

交直流混联受端电网大频差事故下的频率稳定控制是个难题,之前主要依靠电源侧的一次调频响应以及负荷侧的低频减载措施。随着直流功率紧急支援、抽蓄切泵和大规模可中断负荷控制等新型可控资源以及相应新控制技术的出现,全面提升和拓展频率紧急控制技术成为可能。系统性地分析了实现频率紧急全过程控制需要攻克的关键技术,重点阐述了频率紧急协调控制技术中的故障可靠识别、功率损失量准确计算、多防线协同、多措施分类协调、系统监视与管理等核心技术。基于上述关键和核心技术构建了华东电网频率紧急协调控制系统,保障了华东电网的安全稳定运行,提升了新能源的消纳能力。

关键词：特高压直流交直流混联多直流馈入大频差直流功率紧急支援可中断负荷多防线协同

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交直流混联受端电网动态无功规划研究

电力电容器与无功补偿 2022年第1期43卷 12-17页

作者：金楚李作红葛景吴伟杰杨燕徐蔚广东电网有限责任公司电网规划研究中心广州510080 南京南瑞继保电气有限公司南京211100

能源资源与用电需求逆向分布的特点决定了我国西电东送的整体输电格局。随着用电负荷增长、直流输电技术发展,我国逐步形成多个交直流混联受端电网,严重故障下存在暂态电压失稳风险。文章首先从静态稳定和暂态稳定的角度研究动态无功补... 详细信息

能源资源与用电需求逆向分布的特点决定了我国西电东送的整体输电格局。随着用电负荷增长、直流输电技术发展,我国逐步形成多个交直流混联受端电网,严重故障下存在暂态电压失稳风险。文章首先从静态稳定和暂态稳定的角度研究动态无功补偿设备对于提升电压稳定性的作用。考虑多约束故障下动态无功补偿设备对于系统静态电压稳定、暂态电压稳定的提升效益,提出优化选点综合指标,实现安装点初步筛选。最后,在考虑不同目标优先级的前提下,提出受端电网动态无功序贯优化方法,确定最终规划方案。以广东电网"十四五"规划数据为例,验证了所提方法的有效性。

关键词：西电东送交直流混联静态电压稳定暂态电压稳定序贯优化

交直流混联电力系统短波通信网络抗毁性优化算法

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微型电脑应用 2023年第11期39卷 225-228页

作者：洪雨天林俊南方电网数字企业科技(广东)有限公司广东广州520000

针对通信网络抗毁性较差,影响交直流混联电力系统通信连通度与安全性的问题,提出一种交直流混联电力系统短波通信网络抗毁性优化算法。定义网络抗毁性,并分析其影响因素,以此为基础,基于HOT理论构建短波通信网络抗毁性模型,确定短波通... 详细信息

针对通信网络抗毁性较差,影响交直流混联电力系统通信连通度与安全性的问题,提出一种交直流混联电力系统短波通信网络抗毁性优化算法。定义网络抗毁性,并分析其影响因素,以此为基础,基于HOT理论构建短波通信网络抗毁性模型,确定短波通信网络抗毁性优化函数,并阐述优化函数求解约束条件,以优化函数为依据,引入禁忌搜索算法求解优化函数,算法输出结果即为交直流混联电力系统短波通信网络抗毁性优化结果。实验表明应用提出算法获得的网络最大连通度与网络抗毁性值均较大,充分证实了提出算法网络抗毁性优化性能更佳。

关键词：电力系统交直流混联短波通信网络抗毁性聚合度

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交直流混联电网动态电压自动控制系统设计

自动化应用 2023年第10期64卷 65-67页

作者：杨圭卿丽水市普明电力建设工程有限公司浙江丽水323000

为增加交直流混联电网输电容量,减少甚至避免电网电压产生异常波动,本文设计与研究了一种交直流混联电网动态电压自动控制系统。设计控制系统框架结构时,需要将计算资源层、任务管理层和人机交互层作为系统主体;根据系统运行需要,合理... 详细信息

为增加交直流混联电网输电容量,减少甚至避免电网电压产生异常波动,本文设计与研究了一种交直流混联电网动态电压自动控制系统。设计控制系统框架结构时,需要将计算资源层、任务管理层和人机交互层作为系统主体;根据系统运行需要,合理选择控制系统主服务器、计算资源服务器型号;结合SVC控制原理,自动控制电网动态电压。实例应用证明,新的控制系统可以有效增加电网输电容量,避免电网电压产生异常波动,促进交直流混联电网运行的稳定性和安全性。

关键词：交直流混联电网动态自动控制系统

交直流混联系统非线性自适应广域附加控制器的设计

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电力系统保护与控制 2021年第23期49卷 137-147页

作者：张志杰姚伟严才高磊文劲宇强电磁工程与新技术国家重点实验室(华中科技大学电气与电子工程学院) 湖北武汉430074 中国电力科学研究院有限公司北京100192

为了提高交直流混联系统的暂态稳定性,设计了基于高压直流输电(High Voltage Direct Current,HVDC)大信号调制方式的非线性自适应广域附加控制器(Nonlinear Adaptive Wide-area Supplementary Controller,NAWSC)。该控制器利用扰动观测... 详细信息

为了提高交直流混联系统的暂态稳定性,设计了基于高压直流输电(High Voltage Direct Current,HVDC)大信号调制方式的非线性自适应广域附加控制器(Nonlinear Adaptive Wide-area Supplementary Controller,NAWSC)。该控制器利用扰动观测器估计和补偿实际系统中的非线性动态,无需精确模型,解决了模型不确定时稳定控制措施不易设计的难题。同时,该控制器通过整合广域功角信息得到的系统等值功角进行输出反馈,直接实现暂态稳定控制。在四机两区域交直流混联系统和10机39节点交直流混联系统中进行仿真。结果表明:在不同运行工况下,NAWSC相对于比例积分型广域附加控制器具有更好适应性;在参数不确定下,NAWSC相对于基于精确模型的反馈线性化广域附加控制器具有更好的控制鲁棒性。所设计NAWSC可以提高HVDC暂态调节能力。

关键词：交直流混联暂态稳定性扰动观测器广域控制自适应

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交直流混联区域电网现货市场出清模型研究

电网技术 2020年第1期44卷 323-331页

作者：彭超逸顾慧杰朱文许丹莉赵文猛夏清赖晓文董成中国南方电网有限责任公司电力调度控制中心广东省广州市510670 南方电网科学研究院有限责任公司广东省广州市510670 清华大学电机工程与应用电子技术系北京市海淀区100084 清华四川能源互联网研究院四川省成都市610000 北京清能互联科技有限公司北京市海淀区100080

不同于省级电网全交流线路的架构,区域电网通常为交直流混联,区域电网现货市场出清模型需考虑由此带来的特殊问题。为此,首先分析了交直流混联电网与纯交流电网在设计电力现货市场时的不同点,并提出对应的交直流联络线功率优化机制、框... 详细信息

不同于省级电网全交流线路的架构,区域电网通常为交直流混联,区域电网现货市场出清模型需考虑由此带来的特殊问题。为此,首先分析了交直流混联电网与纯交流电网在设计电力现货市场时的不同点,并提出对应的交直流联络线功率优化机制、框架协议执行电量处理机制、联络线网损处理机制、联络线输配电价处理机制。在此基础上,结合省级电力现货市场出清模型,重点构建了包括安全约束的机组组合、安全约束的经济调度、节点电价定价模型在内的考虑交直流混联的区域电网现货市场出清模型。通过区域电网联合出清,电力资源实现最优配置,相比单省市场,能够大幅提升社会经济效益。最后,通过算例验证了所提模型的正确性和有效性。

关键词：交直流混联区域电力市场现货市场出清模型

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交直流混联电网层次化保护研究

交直流混联电网层次化保护研究

作者：弯丹辉华中科技大学

学位级别：硕士

传统基于就地信息的保护目前仍承担着保障电网安全的重任,但其存在后备保护整定配合困难,在大负荷潮流转移时可能发生连锁跳闸等问题。同时,高压直流输电因其输送距离远、线路损耗低等优点广泛应用。传统继电保护系统受交直流混联区域... 详细信息

传统基于就地信息的保护目前仍承担着保障电网安全的重任,但其存在后备保护整定配合困难,在大负荷潮流转移时可能发生连锁跳闸等问题。同时,高压直流输电因其输送距离远、线路损耗低等优点广泛应用。传统继电保护系统受交直流混联区域复杂故障特征影响,需要面对更多新的挑战。近年来随着智能变电站的不断发展,基于多源信息的站域保护、广域保护研究成为继电保护领域研究的热点。为解决传统基于就地信息的主后备保护存在的一系列问题并适应交直流混联电网故障特征,有必要基于就地保护、站域保护、广域保护的信息层次,对层次化保护展开研究。本文首先在PSCAD/EMTDC电磁暂态仿真软件中搭建特高压直流系统模型,通过仿真分析计算,对交流保护受连续换相失败的影响情况进行了研究。然后对目前已提出的站域保护构建模式、广域保护构建模式进行研究,提出了一种新型层次化保护构建模式,并对层次化保护在交直流混联区域的构建展开了研究。提出了就地层、站域层、广域层的保护配置,研究了各层保护的时序配合逻辑。提出了一种应对连续换相失败对换流变压器差动保护影响的新方法。最后通过几种典型故障事例的算例分析以及仿真验证,说明本文提出的适用于交直流混联区域的层次化保护可以有效解决传统继电保护系统存在的问题,实现故障的快速可靠切除。

关键词：层次化保护交直流混联站域保护广域保护