基于模型-数据混合驱动的风电场暂态过程等值方法

针对大规模风电场接入给电力系统安全稳定分析过程带来的方程高维性、计算效率低问题，提出了一种基于模型-数据混合驱动的风电场暂态过程等值方法。对整个风电场进行两阶段聚合，最终将含有多台风机的风电场等值为单台风机模型。第一阶段等值过程中基于物理模型驱动思想，通过获取不同风速下风机并网点有功暂态响应特性及出力特性，采用K-means方法将所有风机聚合为四台等效风机。第二阶段基于数据驱动策略，通过所建立风电场并网点有功偏差最小的多时段优化模型并结合长短期记忆网络(long short term memory, LSTM)训练，将四台等效风机聚合为单台风机模型，实现了整个风电场的暂态过程等值聚合。通过算例验证了所提等值方法能够有效地反映风电场的暂态过程特性，为电力系统安全稳定分析模型降维提供了一种实用化解决方案。     

直驱风机风电场与交流电网相互作用引发次同步振荡的机理与特性分析

近年来,国内许多地区的直驱风机风电场在附近电网没有串补的情况下出现了持续的次同步频率范围的功率振荡。为深入研究该问题,该文建立典型直驱风机风电场接入交流电网的等值系统模型,通过电磁暂态仿真、阻抗模型和小信号分析研究次同步振荡产生的机理;分析接入交流电网强弱、风机出力、并网风机台数、风机控制参数及动态无功补偿设备对振荡特性的影响;结果表明,多台直驱风机通过弱交流系统并网时会出现次同步振荡模态,直驱风机在该振荡模态频率上表现为"具有小值负电阻的容性阻抗",与交流电网的电感构成谐振回路,并因负电阻效应而导致危险的功率振荡现象。最后,讨论了这种次同步振荡问题的潜在危害及其防范措施。     

基于正交优选粒子群多机参数优化的风电SSO抑制方法

针对双馈风电场并网系统的次同步振荡的抑制问题,现有文献大多将整个风电场等值为一台机组进行研究,忽略了不同位置机组的个体差异性.计及场内风电机组的个体差异性,提出了一种双馈风电场多机控制参数协同优化的次同步振荡抑制方法.首先,建立了双馈风电场的多机等值模型,对比分析了不同机组的机侧变换器电流环比例参数对整个并网系统次同步振荡特性以及动态性能的影响.然后,提出了一种兼顾基频特性的基于正交实验优选、综合权重分析和粒子群算法的多机控制参数优化方法.结果表明,参数优化后在使系统具有较好基频动态特性基础上,有效提高了次同步频段稳定性.最后,通过仿真算例验证了多机参数优化方法的有效性和优越性.     

考虑风电随机性的直驱风机风电场等值模型评价方法

近年来,直驱风机风电场引发的电力系统次同步振荡现象成为了研究的热点。然而,尚未有文献对适用于次同步振荡研究的风电场等值模型进行研究。该文提出在考虑风电随机性的情况下评价等值模型适用性的方法。首先,以风电场等值模型与详细模型对应特征根的平均欧氏距离为判别依据,采用二次函数逼近的方法刻画该距离与注入风功率之间的非线性关系,然后利用高斯混合模型刻画风功率的概率分布,并利用高斯混合模型的性质求取上述平均欧氏距离的分布函数。通过计算这一分布的均值和方差可以对不同等值模型进行评价,均值和方差均较小的等值模型在风电随机变化的情况下能更准确地反映真实风电场的动态特性。最后,以聚合等值模型和基于输出倍乘的单机等值模型为例介绍了文中所提评价方法的应用流程。     

适用于次同步振荡研究的直驱风电场等值建模

针对当前直驱风电场次同步振荡研究缺乏合适的等值模型这一问题,首先对单台直驱风机并网系统进行小信号建模及参与因子分析,得到了影响直驱风机次同步振荡的主导参量;接着将这些主导参量作为直驱风电场等值建模的聚类指标,利用SOM神经网络聚类算法对风电机组进行聚类,并借鉴同调等值法原理整定了风电机群的运行状态。最后,在PSCAD/EMTDC上建立了风电场等值模型,通过比较等值模型对实际风电场的等值效果,验证了直驱风电场等值建模方法的合理性。     

不同位置子群风电场主导因素变化对次同步谐振特性影响程度比较

为了说明不同位置的子群风电场变化同样的参数范围对整个大型风电场的次同步特性的影响程度不同。以华北地区某大型风电场双馈风机串补系统为研究背景,采用3台风机来等效实际中处于不同位置的3个子风电场群,建立了整个系统的线性化模型,利用参与因子确定了系统中的次同步谐振模态。着重比较了各子风电场群中转速、输出功率、风机台数以及线路参数等主导因素变化对整个系统次同步谐振特性的影响。结果表明:离汇流母线电气距越近的子风电场,变化同样的参数范围,对系统的稳定性影响越大。子风电场群中投入的风机数量对于次同步谐振特性的影响与风机的转速有关,呈非线性关系。各个子风电场群与汇流变电站之间的输电线路阻抗增大时,系统的稳定性增强,系统的谐振频率增大。     

用于次同步振荡分析的直驱风电场等值模型

实际风电场具有风电场数量多、运行工况呈分散性等特点,对风电场进行恰当的等值建模具有实际工程意义。针对由电流内环主导的直驱风电场次同步振荡的等值建模问题,参考同步发电机组建模研究工作,结合K-means分群方法与相似变换原理建立多机并联直驱风电场主导振荡特性保持的等值模型。通过改变电流内环控制参数,对比分析详细模型（考虑风机并网台数,集电线路差异）与等值模型振荡特性差异。研究结果表明:基于相似变换原理搭建的直驱风电场等值模型可以准确反映系统主导振荡特性,有效降低模型阶数,提高仿真速度。     

基于双馈风机抗阻比的次同步振荡抑制策略

现有的抑制双馈风机次同步振荡(SSO)的方法大多以转子转速偏差信号作为输入,需要较大增益的同时可能会引起超同步振荡。利用双馈风电场-串联补偿输电系统的复频域阻抗模型,将基于双馈风机网侧变流器的阻尼控制等效为虚拟阻抗,解释了双馈风机在不同抗阻比以及不同补偿角度下的作用机理;基于以线路电流为输入的次同步阻尼控制方法,提出了改进的基于双馈风机抗阻比设计最佳补偿角度的阻尼控制策略及参数整定方法。以真实风电场SSO事件为算例,在MATLAB/Simulink平台搭建双馈风电场-串联补偿输电系统的等值模型,通过时域仿真验证了所提阻尼控制策略的效果。     

适用于系统次同步振荡分析的风电场等值建模方法综述

近年来,风电并网系统次同步振荡事故在全球多地均有报道发生,严重威胁了电力系统安全稳定运行。由于风电机组单机容量较小,一个风电场内通常具有数十台甚至数百台风电机组,造成风电场模型阶数高,风电机组之间耦合复杂,合理有效地对风电场进行等值建模,是研究风电并网系统振荡机理、特性与抑制的基础。本文在现阶段对风电接入引发电力系统次同步振荡原因认识的基础上,分析了现有较为成熟的风电场动态等值方法用于风电并网系统振荡稳定性分析的优势与不足,总结了现有风电场动态等值研究成果中的遗留问题,以期为未来针对风电汇集系统小干扰等值与风电并网系统次同步振荡展开进一步研究提供参考和借鉴。     

双馈-直驱混合风电场次同步振荡影响因素分析

本文以中国河北沽源双馈-直驱混合风电场2016年发生的次同步振荡事件为例,基于现场实测数据分析了次同步振荡特性及影响因素,并在理论上建立了双馈-直驱混合风电场小信号数学模型。通过振荡模态和相关因子分析,探究了混合风电场中影响次同步振荡的因素并对其进行了仿真验证。理论分析和仿真结果表明,风电场中双馈与直驱风机的比例、串联补偿水平以及风力发电机变流控制器参数等是影响次同步振荡的重要因素,且在不同的风机比例下起主要作用的影响因素不同。     

提高复杂拓扑风电场动态等值水平的增广路径标号算法*

随着风电场装机容量增加、规模扩大、拓扑结构日益复杂,风电场等值建模对电网仿真分析的影响越来越大。首先建立BPA风电场仿真模型以及两机电网模型,针对复杂拓扑风电场等值建模,提出采用增广路径标号算法分组识别大型风电场复杂拓扑结构特性,以集电参数功率损耗为等值建模原则,经过干线式和放射式接线组合的多次迭代后,完成复杂拓扑风电场的单机等值建模。最后,应用BPA程序仿真分析不同规模风电场的动态等值水平,比较并网点功率及频率特性,验证了所提出的等值方法能够解决复杂拓扑风电场等值问题,提高了动态等值水平。对于大规模风电场,此方法提高了并网点功率的适应性,但对暂态响应特性的适应性不足,仍须进行多机等值建模。     

风电场引发火电机组次同步振荡的机理及影响因素研究

风能资源的大规模开发利用是实现能源转型升级的必然途径。然而,大规模风电场并网稳定性问题逐渐凸显,实际系统中出现了风电场引发火电机组次同步振荡现象。建立了风火联合外送系统模型,应用谐波响应法和复转矩系数法分析了风电场引发火电机组次同步振荡的机理。在此基础上,分析了火电机组轴系扭振特性、风电场容量、风速、风机转子侧变频器内环增益系数以及风电场至火电机组的电气距离对次同步振荡的影响。结果表明,轴系扭振模态可观测度越高、风电场容量越大、风机风速越高、风机转子侧变频器内环增益系数越大以及风电场与火电机组的电气距离越远,火电机组次同步振荡越剧烈。通过IEEE第一基准模型和IEEE39节点系统的时域仿真验证了上述结论的有效性。     

大容量风电场柔直并网系统的送/受端次同步振荡分析与抑制

电力系统中风电渗透率不断升高,系统送/受端次同步振荡受到送端风电控制系统参数、送端风电场风速、受端发电机出力及交流线路长度等因素影响。为了通过抑制风电出力不确定性来降低以上因素导致系统出现送/受端次同步振荡的可能性,建立了大容量风电柔直送出、受端含常规机组的试验系统模型。基于特征值分析法对系统送/受端的振荡机理进行了分析,并对次同步振荡的产生原因和影响因素进行分析。最后,依托静止同步补偿器建立了基于H∞理论的鲁棒控制器用以抑制系统次同步振荡,并在DIgSILENT/PowerFactory仿真平台上搭建算例系统,仿真验证了无论风速为何值时所设计的控制器对送/受端次同步振荡均有较好的抑制效果。     

基于DDPG的风电场动态参数智能校核知识学习模型

随着风电渗透率的增加,电力电子化元件大量接入,风电场表现出的动态特性愈发复杂,传统的基于少量案例、解析的仿真验证方法面临挑战.以深度强化学习为代表的新一代人工智能在多领域的成功应用,为风电场动态参数智能校核提供了借鉴.在双馈风电场等值模型的基础上,基于深度确定性策略梯度(deep deterministic polic...     

用P-V分析法比较几种风电场静态等值建模

以多台鼠笼异步发电机组构成的风电场为研究对象,分别用容量加权单机等值法、改进加权单机等值法、参数变换单机等值法以及变尺度降阶多机等值法对风电场运行特性进行等值建模,并在等值过程中考虑了风电场集电系统和变压器参数。用P-V分析法比较不同等值模型的风电场静态电压稳定性裕度,并考察各种模型表示的电压崩溃点与真实的电压崩溃点的逼近程度。结果表明,变尺度降阶多机等值法更适合风电场内机组参数一致的场合,参数变换单机等值法更适合风电场内机组参数不一致的场合。     

Dynamic maximum available power of fixed-speed wind turbine at islanding operation

Increasing of wind power penetration at power systems requires the development of adequate wind turbine models and consequently useful indexes. Among different models, dynamic model has an important role as a fundamental part of wind farms for representing the dynamic behavior of wind farms at different operating conditions. In this paper, a suitable dynamic model is introduced for wind farms with fixed speed wind turbines. This model is proposed by aggregating the individual wind turbines into an equivalent wind turbine model that operates on an equivalent wind farm electric network. Thus, the system under study is modeled by a set of dynamic and algebraic equations. Based on proposed dynamic model a useful novel index is introduced for calculation of the injection power ability of the wind farm that is an urgent issue in the planning and operating of wind farms. This index is named Dynamic Maximum Available Power (DMAP). In addition, sensitivity analysis of DMAP with respect to effective parameters is carried out and the results are shown.     

采用VSC-HVDC并网的直驱风电场次/超同步振荡特性

风电、光伏经由高压直流输电系统并网外送已经成为大规模可再生能源基地的主要输送方式。对于风电引发的次/超同步振荡问题,尤其是直驱风电机组与柔性高压直流(VSC-HVDC)输电系统之间相互作用引发的次/超同步振荡问题值得深入研究。首先,分别建立直驱风电机组与VSC-HVDC的动态模型,并深入分析与推导两者之间的接口矩阵与接口动态方程,进而得到直驱风电机组经VSC-HVDC并网外送的完整动态模型。在此基础上,采用特征值分析法计算得到各振荡模式的参与因子,并根据模式参与因子判断出次/超同步振荡模式之间存在阻尼耦合。通过PSCAD/EMTDC进行时域仿真,验证了模型与特征值分析结果的正确性。进一步深入分析风电并网距离/阻抗、直驱风电机组机/网侧控制器与VSC-HVDC送/受端控制器参数对次/超同步振荡阻尼特性的影响,结果表明:同一个控制器参数可同时影响多个次/超同步模式,同一个次/超同步模式可同时受多个控制器参数影响,并且这种阻尼耦合的影响可能趋同(调节控制器参数,耦合的两种模式的阻尼比同向变化),可能趋反(调节控制器参数,耦合的两种模式的阻尼比反向变化),也可能趋同与趋反同时存在。     

风电场站单机聚合模型倍乘元件阻抗参数设计

现有较大规模风电场站等值模型中常采用倍乘方式实现机组聚合,以节省建模与仿真计算等资源。针对风电场站单机聚合模型倍乘元件在风电场建模中应用广泛、参数设置缺少规律性的现状,对倍乘元件阻抗参数在风电场等值建模中的影响展开研究。首先,以PSCAD软件官网的经典倍乘元件入手,分析各个自定义阻抗参数间的关系与重要程度。其次,搭建风电场基准测试模型并展开等值聚合,通过参数遍历测试,研究倍乘元件阻抗参数对等值误差的影响机理,依据稳态运行点等值误差、仿真步长两个方面的限制,提出倍乘元件阻抗参数选择方法。最后,选取稳态运行点、三相电压跌落、宽频振荡3个工况,对影响机理与推荐参数展开验证。从等值误差的角度,对大型风电场建模仿真中倍乘元件阻抗的参数设计提供了参考建议。     

混合型统一潮流控制器抑制风电次同步振荡控制策略

混合型统一潮流控制器(hybrid unified power flow controller,HUPFC)可以实现统一潮流控制器(unified power flow controller,UPFC)与移相变压器(‘Sen’ transformer,ST)的优势互补,广泛应用于系统潮流控制之中。但是,尚未有文献开展HUPFC抑制系统次同步振荡(sub-synchronous oscillation,SSO)的研究。针对双馈风机(double-fed induction generator,DFIG)经串补输电系统存在的SSO问题,提出一种HUPFC附加有源电阻控制(supplementary active resistance control,SARC)策略。首先,阐述了HUPFC的原理及其SSO抑制机理。然后,设计了SARC策略,该策略通过实时跟踪线路中的次同步电流信号,使HUPFC向输电线路叠加一个与次同步电流信号相位相同、幅值可变的次同步电压,进而实现系统等效正电阻,达到抑制SSO的目的。最后,给出了SARC的参数设计方法,在PSCAD/EMTDC仿真环境中,以华北某风电场为仿真算例,采用频率扫描与时域仿真相结合的方法,验证了所提HUPFC的SARC策略抑制双馈风机经串补输电系统SSO的有效性。     

大规模双馈风电场次同步谐振的分析与抑制

已有的运行经验表明,风电场接入含有固定串补的系统时,存在诱发次同步谐振(SSR)的风险.因此,有必要对风电场发生SSR现象的机理做深入分析,以便提出相应的抑制措施.文中首先根据国内某地区风电场的实际参数建立了应用于SSR分析的等值模型,通过仿真呈现了该模型发生SSR的情形;然后,利用特征值法分析了风速、并网风力发电机台数以及双馈感应发电机(DFIG)控制参数等对系统SSR频率和阻尼特性的影响;并进一步推导了等值模型用于SSR分析的等效电路,详细分析了风速、发电机台数和DFIG控制参数等影响SSR特性的机理;综合所有的分析指出,风电场的SSR现象与轴系扭振无关,是一种特殊的电气谐振.最后,提出了抑制风电场SSR的方案,并通过仿真和特征值分析进行了验证.