同步和异步运行电网暂态电压稳定性分析

随着直流输电快速发展,交直流混联电网暂态稳定问题越来越突出,将同步运行大电网通过直流线路实现异步互联成为一种新的思路。同步大电网异步运行后,暂态稳定问题尤其对于直流闭锁故障后引发的功角稳定问题有所好转,但异步运行后暂态电压稳定风险依然存在。本文从实际运行的大电网入手,建立了同步和异步运行2种交直流混联电网的等值模型,通过理论分析和仿真计算,揭示了直流故障和交流故障导致这2种电网暂态电压失稳的风险,并探讨了影响交直流混联电网暂态电压稳定性的因素。结果表明大电网异步运行能有效避免大面积电压失稳,但系统薄弱网架或潮流分布不均处仍可能存在局部电网功角失稳或电压失稳。     

GPS同步时钟用于电力系统暂态稳定控制的初步研究

本文提出了一种新的全局性的暂态稳定控制方法，它利用基于ＧＰＳ同步时钟的相量测量单元来测量各发电机的转子角度，并用它们来预测系统未来的摇摆情况，当预测出系统将失去稳定时进行切机控制以保持暂态稳定性。     

PLL-GFC型MMC-HVDC暂态同步稳定性研究

PLL-GFC（基于锁相环的构网型换流器）具备频率与电压调节能力，然而目前对其接入高压交流电网后的暂态同步稳定性缺乏深入了解。为此，对PLL-GFC型MMC-HVDC（模块化多电平换流器型高压直流输电）暂态同步稳定机理展开研究。首先，介绍PLL-GFC型MMC-HVDC控制策略并分析其功率响应特性。然后，建立MMC-HVDC并网系统暂态同步稳定模型，采用相图曲线方法分析电网故障后换流器失稳机理以及电网电流动态变化对其暂态同步稳定性的影响。研究发现稳定平衡点的存在是换流器并网系统故障后暂态稳定的关键因素，由此提出通过动态调节有功电流指令值来提升暂态同步稳定性的增强措施。最后，通过PSCAD/EMTDC搭建电磁暂态仿真模型，验证了失稳机理分析的正确性与增强措施的有效性。     

GPS同步时钟用于电力系统暂态稳定性预测和控制

提出了一种新的全局性的暂态稳定控制方法。它利用基于GPS同步时钟的相量测量 单元(PMU)来测量各发电 机的转子角度,从而预测系统未来的摇摆情况,当预测出系 统将失去稳定时进行切机控制以保持暂态稳定 性。对6机22节点系统进行了数字仿真试验 ,结果表明：所提出的控制方法对系统发生严重故障情况下的暂 态稳定性控制是有效的 ,且适应于系统的各种运行方式和故障情况。     

电力系统中统一潮流控制器控制暂态稳定的研究

电力系统在受到大干扰（如短路、断路等）后能经过暂态过程达到新的稳态或恢复原来的状态即具有暂态稳定性；若在受到大扰动后各发电机组转子间一直有相对运动，相对角不断增大，甚至发生振荡，则失去暂态稳定。如何提高系统暂态稳定能力是电力系统运行的一个重要的问题。     

基于混合储能的变惯量虚拟同步耦合控制技术

若混合储能设备的静止能量拓展为旋转惯量的能量来源,则灵活可控的虚拟同步耦合运行方式,会使电力电子化电力系统的暂态稳定更具可控性.为提高新能源高渗透系统的暂态稳定性,首先建立电池储能、电容储能与同步发电机旋转机械动能间的能量转化关系,使静止混合储能设备具有与系统同步耦合运行的能力.其次,分析由混合储能引入的虚拟惯量对频率稳定和阻尼特性的影响机理,并提出基于混合储能的变惯量虚拟同步耦合控制技术,使静止储能设备在更加灵活的同步耦合运行方式下,转移同步发电机承受的暂态能量,减小系统内旋转机械的频率及功角振荡.最后,利用MATLAB/Simulink搭建含光伏、混合储能高渗透的仿真系统.结果 表明,在所提控制策略下,含静止能量的储能设备可显著改善系统的暂态稳定性.     

基于虚拟轴耦合的虚拟同步发电机混合储能惯量-阻尼协调控制策略

将虚拟同步运行的混合储能装置与同步发电机通过虚拟轴耦合,可实现暂态能量的高效传递,提高可再生能源发电系统的暂态稳定性。建立了混合储能装置静态能量与同步发电机动能之间的转换关系。对混合储能装置中的虚拟惯量进行分析,以获得同步运行能力。为了从同步发电机中传递更多的暂态能量,在混合储能装置中引入新的虚拟轴,并分析混合储能装置与虚拟轴耦合对系统暂态稳定性的影响。利用哈密顿能量函数,推导混合储能装置暂态能量高效传递的必要条件,进而提出了混合储能装置虚拟轴的控制策略,以协调虚拟惯量和功率振荡抑制功能。算例仿真结果表明,所提控制策略能明显改善系统频率和功角的暂态稳定性。     

限流式SSSC提高DFIG型风火打捆系统暂态稳定分析

为降低风电并入对风火打捆系统暂态稳定的不利影响,提出将电阻型限流式静止同步串联补偿器SSSC(static synchronous series compensator)串联到风火打捆系统的联络线上,以提高风火打捆系统的暂态稳定性.通过借助双馈风电机组DFIG(doubly-fed induction generator)等值外特性参数来构造风火打捆系统暂态稳定数学模型,建立相应功率特性方程.在分析电阻型限流式SSSC工作原理的基础上,建立不同运行状态下含电阻型限流式SSSC的风火打捆系统功率特性方程,并借助功角特性曲线对系统进行暂态稳定的机理研究,最后进行仿真验证.结果表明,限流式SSSC有效地提高了风火打捆系统的暂态稳定性.     

提高湖南电网负荷中心暂态电压稳定水平的方式研究

湖南电网现有的网架结构和电源分布导致湘中地区的暂态电压稳定水平较低，严重威胁了系统的安全稳定运行。针对湘中地区的网络特点，提出通过打开220kV白马垅变电站的母联开关来提高湘中暂态电压稳定水平的方式，研究表明在这种运行方式下，湘中地区的暂态稳定水平得到了明显地提高。     

基于PLL同步的弱连接VSC在严重电网故障下的解析注入电流稳定域构建

针对弱连接条件下锁相环同步电压源变流器WG-VSC(weak grid connected voltage source converter)系统的暂态同步稳定问题,首先建立了适用于分析WG-VSC系统在严重电网故障期间的锁相环同步暂态稳定问题的等效转子摇摆方程模型。然后利用改进的等面积定则I-EAC(improved equal area criterion)揭示了弱连接条件下VSC并网系统在严重电网故障下的暂态同步失稳机理;在此基础上,给出了系统在严重电网故障等大扰动下的保证系统暂态稳定的注入电流暂态稳定域的解析边界,为故障期间注入电流策略的制定提供了理论依据。最后,在PSCAD/EMTDC搭建了WG-VSC系统的详细开关模型,仿真结果验证了等效转子摇摆方程模型以及注入电流稳定域的有效性。     

风电场柔性直流输电的故障穿越方法对风电机组的影响

柔性直流输电(VSC-HVDC)系统是大型风电场并网的较好选择,当发生交流系统故障时,故障穿越控制器可维持该系统的稳定性。然而,控制器会对风电机组造成一定影响。针对大型风电场VSC-HVDC系统接入的故障穿越问题,文中首先在PSCAD/EMTDC中建立了含有普通异步/双馈风电场详细模型的两端VSC-HVDC系统仿真模型,并验证了升频法和降压法两种典型的故障穿越方法。然后进一步研究了不同类型风电机组在不同的故障穿越方法下的特性和差异,从而得出风电场VSC-HVDC系统的故障穿越方法对风电机组的影响规律。研究得出的结论可以为不同类型的风电机组接入VSC-HVDC系统时故障穿越方法的选择提供一定的参考依据。     

风电场发电机动态等值问题的研究

在研究风电场对电网影响时,为节省仿真时间,常常利用简化的异步电机模型或通过多机等值来简化由多台风电机组组成的风电场模型.笔者提出基于同步发电机传递函数概念的多台异步发电机等值的参数辨识方法,并采用最小二乘法计算等值异步发电机的同步电抗、暂态电抗和转子时间常数.利用MATLAB/SIMULINK工具箱的仿真结果表明了该等值方法的有效性.     

转子励磁异步发电机的研究

本文从理论和实验方面完成了转子励磁异步发电机原理及功能的研究。研究表明在异步发电机转子上加入低频交流励磁后,电机具有良好的稳定性,同时也表明对电力系统运行来说有明显优于同步发电机的特性,特别是它的无功调节特性。     

风电场接入新疆某地区电网暂态电压稳定性研究

基于电网网络特性和三相短路故障等因素,通过对普通异步风力发电机和双馈风力发电机风电场接入新疆某地区电网的仿真计算,得出了风电场暂态电压极限功率,分析了系统的暂态电压稳定性。根据仿真结果可以得出,短路容量大的系统暂态电压稳定性越强;双馈风力发电机组能够通过转子变频器进行无功电压调节控制,所以在三相短路故障时其暂态电压稳定性比普通异步风力发电机组更稳定。     

STATCOM在风力发电场中的应用

在同步旋转坐标系下采用STATCOM(static synchronous compensator)和异步发电机风力发电系统的暂态数学模型,采用基于非线性反馈线性化的逆系统方法,构造出STATCOM的伪线性系统,然后采用滑模变结构控制理论设计出STATCOM的滑模变结构控制器。然后,以随机风和电网大扰动为例,采用STATCOM对并网风电场的电能质量和稳定性问题进行仿真。结果表明:采用该控制策略的STATCOM可很好地改善风电场的电能质量和稳定性。     

采用静止无功补偿器和异步发电机改善高压电力系统无功调节特性

文章在分析目前和将来电力系统发展的基础上提出了在电站中采用静止无功补偿器（SVC）与异步发电机相结合代替同步发电机的方案。首次提出了将电站高压侧母线电压及其联络线上所流动的无功电流作为SVC调节器的反馈信号，从而使异步发电机有了一定的无功调节特性，即“正调差系数”，实现了灵活的双向无功调节能力的控制策略。仿真研究表明：在电站中采用SVC和异步发电机组配合可改善高压电力系统的无功调节特性，并使系统具有良好的动态品质。     

双馈风力发电机组系统接入与稳定运行仿真

分析了包含大量异步风力发电机组的风电场并网运行后对电力系统静态和动态稳定性的影响。从系统接入和稳定运行的角度研究了双馈风力发电机组及普遍采用的定子磁链定向矢量控制策略在提高风电系统稳定性方面的优势与不足。以实际机组为例在PSCAD/EMTDC平台上建立了仿真模型，结果表明双馈风力发电机组在风速发生变化时不仅能够以变速恒频方式运行并追踪最大风能，且电网电压也比传统鼠笼式风力发电机组更为稳定。在系统发生最严重的三相接地故障时，风电场具有更好的暂态稳定性。     

搜寻者优化算法在含风电机组系统最优潮流中的应用

针对风力发电机组并网后电力系统的最优潮流(OPF)问题,将搜寻者优化算法(SOA)应用到最优潮流计算模型之中。通过分析风力发电机的稳态数学模型,根据功率守恒原理,得到异步风电机组有功无功出力的表达式,考虑到风电机组的特点,将其作为电压静特性节点处理。建立综合系统经济性和安全性的最优潮流计算的目标函数,该目标函数由网损和静态电压稳定裕度两部分组成,并将搜寻者优化算法运用到最优潮流模型的求解中,并制定该算法的计算流程。算例表明,提出的模型和算法是可行的。     

电力系统风电场节点模型研究及潮流计算

为解决风电场节点模型不够完善的问题,在传统RX模型的基础上提出了改进RX模型.将异步风力发电机滑差修正量引入到雅克比矩阵中,使潮流计算的迭代过程仍然保持牛顿-拉夫逊法所具有的平方收敛性;同时,考虑了节点电压对异步风力发电机吸收无功功率的影响.将所提出的改进RX模型应用于IEEE 14节点的测试系统潮流计算中,对潮流计算...     

STATCOM对风电场低电压穿越和保护的研究

在Matlab/Simulink中建立了含异步风力机的风电场和STATCOM仿真模型。根据目前风电场接入系统保护配置,针对采用STATCOM后的异步风电场对系统保护配置影响及其存在的问题进行研究。研究表明,加装STATCOM装置可提高风机风电场的低电压穿越能力。提出了合理的改善低电压穿越和继电保护相互配合的措施,尽可能减少风力机脱网,提高电网的安全、稳定性。