电压波动

高压直流输电系统出现闭锁、换相失败等故障时，会引起送端换流站附近新能源电站的瞬时电压波动并易导致其脱网。首先，分析了构网型储能开环控制策略的运行原理、响应特性和关键参数影响。然后，分析了调相机的无功响应特性，并将构网型储能无功控制模型与调相机的励磁调节控制模型进行对比。最后，搭建了包含特高压直流、光伏、调相机、构网型储能的半实物仿真系统，进行了直流换相失败故障下的交流暂态过电压抑制效果对比试验。结果表明，容量相同的构网型储能和分布式调相机在无功瞬时响应速度、抑制交流暂态过电压能力方面可以实现相近的效果。 When faults such as blocking and commutation failure occur in a high-voltage direct current(HVDC) transmission system, they can cause transient voltage fluctuations near the sending-side converter station and lead to the disconnection with power grid. Firstly, the operating principles, response characteristics, and key parameter influences of the grid-forming energy storage open-loop control strategy are analyzed. Then, the reactive response characteristics of the synchronous condenser are analyzed, and a comparison is made between the grid-forming energy storage reactive power control model and the excitation regulation control model. Finally, a semi-physical simulation system is established, including EHVDC, photovoltaics, synchronous condenser, and grid-forming energy storage, to conduct comparative experiments on the effect of suppressing AC transient overvoltage under DC commutation failure. The results indicate that grid-forming energy storage and distributed synchronous condenser with the same capacity can achieve similar effects in terms of reactive transient response speed and the ability to suppress AC transient overvoltage.

随着光伏、储能等分布式电源广泛接入，导致配电网区域电压波动频繁。针对分布式电源分散接入带来的不确定性问题，提出了一种计及分布式电源集群不确定性的配电网分散鲁棒电压控制方法。将大规模分布式电源聚合成相互关联的集群，对电压控制进行分区域调节。首先，针对配电网结构复杂和分布式电源点多面广的问题，设计一种基于改进Louvain算法的配电网集群划分方案，利用模块度函数并兼顾了集群的电压灵敏度和分布式电源调控容量。然后，由于分布式电源接入后配电网潮流更加复杂多变，在划分集群的基础上提出一种考虑不确定性的分散鲁棒控制方法，协同各分布式电源集群的调控能力，抑制由于模型参数及功率波动等不确定性导致的配电网电压波动。最后，通过算例分析验证了所提方法的可行性和有效性。

随着并网光伏数量和容量的增加，中压配电网电压波动及网损过大等问题日益突出。为此计及中压配电网的通信条件与计算能力等特点，提出了一种面向中压配电网的分布式光伏集中调控优化策略，抑制中压配电网电压波动及网损过大。分析光伏并网对配电网电压及网损影响，构建了以中压配电网潮流平衡方程、节点电压、支路电流及系统运行为约束，以网损最小、电压波动最小和分布式电源消纳最大为目标的多目标优化控制模型；采用商用CPLEX对模型进行求解；最后结合算例仿真对模型进行了有效性验证。结果表明，所提优化控制模型可有效降低配电网电压波动，合理分配分布式电源出力，降低网络损耗，同时保证光伏利用率处于相对合理区间。

传统风电场跟随主站电压指令调节的方式容易导致站内无功源频繁波动、站内无功裕度不足，影响风电场的调压能力。为此提出了一种考虑风电运行轨迹与场景划分的场级主动调压优化控制策略。首先，基于风电场功率预测数据和有功–电压灵敏度曲线，绘制并网点电压波动轨迹，结合AVC子站接收到的电压指令，协调风机和SVG的无功输出，有效降低了无功设备的调节频次。其次，根据电压跌落幅度划分详细运行场景，通过调整SVG的控制模式，有效抑制了电网电压的大幅波动。最后，构建了包含AVC功率控制器的仿真测试平台，验证对比了所提方法相对于传统风电场AVC控制策略在降低无功调节频次、提升无功裕度、主动电压支撑方面的效果，为实现风电场主动调压提供了新的解决思路。

如何实现可再生能源的最大化消纳同时保证配电网的安全经济运行成为亟须解决的问题。首先，将节点上的可再生能源出力和负荷聚合为净负荷并以区间描述其不确定性，同时将系统中调节能力在节点上的映射以端点可优化的区间描述，以调节能力区间和净负荷扰动区间的公共部分反映该节点净负荷扰动的可接纳域。然后，基于优先目标规划，构建了以最大化净负荷扰动可接纳域、最小化配电网运行总成本、最小化电压偏差为目标的考虑净负荷不确定性的3层优化模型，进而得到协同考虑新能源最大化消纳、运行成本合理、节点电压波动最小化的优化方案，保证了配电网运行的安全性、可靠性与经济性。最后，基于改进的IEEE 33节点配网算例，验证了该模型和方法的有效性。

直流充电桩充电速度快、效率高的优点使得电动汽车负载可以频繁投切，但其作为直流系统具有惯性小、阻尼弱的特点。为降低电动汽车负载投切对直流侧电压扰动的影响，文中提出一种基于改进虚拟惯性(virtual inertia，VI)控制的直流充电桩控制方法。首先，类比虚拟同步机(virtual synchronous machine，VSM)技术推出VI控制，赋予直流系统一定的惯性与阻尼支撑。其次，采用指令滤波反推积分滑模(command filter backstepping integral sliding mode，CFBISM)控制对VI控制进行改进，即采用积分滑模(integral sliding mode，ISM)控制优化VI控制，增强系统的鲁棒性，并采用指令滤波反推控制对其中关键参数进行重构，避免控制器出现计算膨胀现象，同时对电流内环采用改进ISM控制从而进一步提升控制效果。然后，通过Lyapunov稳定性判据证明所提控制方法的稳定性。最后，通过仿真对比验证了文中所提控制方法可将直流侧电压波动限制在2 V以内，动态响应速度提高约0.1 s，关键参数在稳态时的扰动限制在1 V左右，从而验证了其响应速度快、鲁棒性好的特性。

电动汽车(electric vehicle, EV)的大规模发展，使得交通网转变为电动汽车和燃油车(gasoline vehicle, GV)随机混合出行的复杂网络；配电网也转变为供需双侧不确定、“源-网-站-储”高效互动的低碳型电网。在新型交通-配电网耦合系统下，亟需研究交通和配电网的联合规划方法，以满足EV时空充电需求，保障交通和配电网的安全可靠运行。为此，基于EV和GV的实时能耗特性差异，建立了混合交通流分配模型，以充分反映GV对EV出行和充电行为的影响，进而建立了混合交通流下的交通网多阶段规划模型。此外，考虑储能型柔性开关(energy storage integrated soft open points, E-SOP)的运行特性，协同“源-网-站-储”，建立了E-SOP影响的配电网多阶段规划模型。结合交通-配电网物理和“流量-功率”耦合约束，实现了交通-配电网的联合规划。根据Sioux Falls交通网和IEEE 69节点配电网组成的耦合系统算例测试，验证了所提联合规划模型比独立规划的总成本减少了7.21%，并且E-SOP的接入能减少系统无功出力和电压波动。

针对传统固定权重多目标无功优化在应对新型电力系统复杂多变的工况时无法针对实时工况做出最合适的控制决策的问题，提出一种自适应多目标无功优化控制策略。该策略以系统有功网损和并网点电压偏离量的加权最小作为目标函数，目标函数的权重系数根据并网点电压的偏离情况自适应调节。首先，分析海上风电场并网点电压波动与有功、无功输出的关系，建立相应的无功分配模型，并针对风电机组及静止无功发生器(static var generator，SVG)的输入输出特性，建立相应的无功控制模型。此外，考虑海上运行的功率约束、安全运行约束等，采用变惯性权重粒子群优化算法对无功控制策略进行求解。最后，在MATLAB中搭建海上风电场模型进行仿真验证，仿真算例表明：相较于传统固定权重多目标无功优化，自适应多目标无功优化控制策略可以根据电网实时工况，迅速调整各优化目标的优先级，较好地实现有功网损和并网点电压的协调优化。

弱电网下并网逆变器的鲁棒性较差、谐波较大，而模型预测控制十分依赖系统参数，这限制了其在弱电网中的应用。针对以上问题，提出适用于NPC（二极管中点钳位）型三电平并网逆变器的数据驱动型V-MFPC（基于虚拟电压矢量的无模型预测控制）策略。首先通过不同的开关序列构造大量虚拟电压矢量，然后利用代价函数预选降低控制算法的计算负担，最后选择合适的开关序列寻优抑制中性点电压波动。仿真结果表明，所提策略能有效抑制中性点电压波动和并网电流谐波，并具有较好的参数鲁棒性。

电力系统运行在非理想状态时，容易产生短暂的电压波动，此时并联有源电力滤波器(shunt active power filter, SAPF)采用无源控制策略无法高效、精确地调节电能质量，而常规滑模控制又容易引起抖振。针对上述情况，将无源控制和抗干扰能力更强的超螺旋二阶滑模控制相结合，提出了一种无源超螺旋二阶滑模控制策略。首先，根据有源电力滤波器的数学模型建立基于正负序分离的欧拉−拉格朗日模型；其次，对系统的模型进行了无源性分析，且根据其无源性设计了无源控制器，同时采用超螺旋二阶滑模控制对无源控制器进一步优化，提高了系统整体的鲁棒性和抗干扰能力；最后，在理想状态和负载突变、负载不平衡、电网电压不平衡、单相电压突变4种非理想状态下，通过仿真实验验证了无源超螺旋二阶滑模控制策略的有效性和优越性。