考虑系统故障响应轨迹的交直流混联电力系统暂态能量计算方法

为提升直接法分析交直流混联电力系统暂态稳定的准确性,提出了一种考虑系统近似轨迹的交直流混联电力系统暂态能量计算方法。通过对交直流混联电力系统等值模型仿真得到系统近似故障响应轨迹,根据系统轨迹上直流端口电压、相角以及直流电流的取值确定直流端口传输功率,进而沿系统轨迹对直流端口功率进行积分,计算直流系统势能,提升了交直流混联电力系统暂态能量计算结果的准确性。分别运用所提方法和不计系统响应轨迹的能量函数计算方法对交直流混联电力系统测试算例进行分析,并与PSD-BPA时域仿真结果对比,验证了所提方法的优越性。     

基于端口能量的含VSC-HVDC的交直流混合系统暂态稳定评估

提出一种基于端口能量的含电压源换流器型高压直流输电(VSC-HVDC)的交直流混合系统暂态稳定评估方法。将端口能量描述为端口状态变量和控制变量的函数,进而借助端口能量表征VSC-HVDC系统的暂态能量聚集效应,以避免VSC-HVDC内部复杂控制过程的建模,降低能量函数的构造难度,且可扩展到网络中任意含电力电子器件的端口;进一步,构建基于端口能量的全系统能量函数,通过迭代势能边界面法(IPEBS)进行暂态稳定评估,借助点积判据在系统失稳的转子运动轨迹上搜索势能最大值作为临界能量,确定极限切除时间,实现暂态稳定的快速判别;然后,研究VSC-HVDC接入及VSC-HVDC有功功率、无功功率传输容量对系统暂态稳定性的影响,并评估了不同故障位置对所提能量函数计算精度的影响。最后,通过对修改的IEEE-39节点系统、IEEE-68节点系统和厦门电网柔直工程算例进行仿真分析,验证该方法的准确性和有效性。     

考虑暂态稳定的风电穿透功率极限计算模型

为保证风电并网系统的稳定性,建立考虑暂态稳定的模糊随机机会约束规划模型计算风电穿透功率极限。针对风电出力和负荷的不确定性,模型中将两者作为模糊随机变量处理;模型中考虑暂态稳定约束时,根据发电机有功出力和转角的关系,通过时域仿真分析将系统的暂态稳定约束转化为发电机的出力限制约束。采用数学优化方法和时域仿真法相结合来求解所提模型。最后通过在IEEE14节点上仿真分析,证明了暂态稳定约束是风电穿透功率极限的关键约束条件之一。     

基于一维卷积神经网络的电力系统暂态稳定在线评估

传统电力系统暂态稳定评估基于时域仿真计算,计算复杂度高,难以在线应用。提出一种基于一维卷积神经网络的电力系统暂态稳定在线评估,可极大提升暂态稳定在线评估速度。通过马尔可夫链蒙特卡洛抽样算法进行电力系统运行状态模拟,生成大规模运行数据。通过电力系统时域仿真计算确定发电机最大功角差。将电力系统运行数据作为一维卷积神经网络的输入,发电机最大功角差作为输出,训练一维卷积神经网络。在线应用场景下,一维卷积神经网络可基于当前运行数据快速计算发电机最大功角差,实现暂态稳定性在线评估。新英格兰39节点系统验证了所提在线评估算法的可行性。     

含风电电力系统机电振荡局部阻尼评估方法

精细评估风电接入后电力系统的阻尼特性,对于构建以新能源为主体的新型电力系统至关重要.机电振荡过程中始终伴随着暂态能量的耗散,能量耗散是产生阻尼的根本原因.通过计算元件级阻尼耗散,提出了含风电电力系统机电振荡局部阻尼评估方法.首先根据机电振荡分析的能量方法构建了含双馈风机的电力系统暂态能量函数;在此基础上,解析了耗散能量的时域轨迹.通过元件能量耗散与阻尼的关系,建立了阻尼贡献因子指标,用以评价系统局部阻尼贡献;通过对数据进行预处理和Prony分析,建立了基于轨迹信息的阻尼贡献因子指标计算流程.最后,通过多情况仿真分析验证了所提出局部阻尼评估方法的有效性.     

基于实时戴维南等值参数估计的短路比分析

针对风电接入多场站电力系统暂态稳定问题,依托短路比对系统的暂态稳定性进行判定。首先,建立新能源并网系统等效模型,运用时域仿真的戴维南等值参数法来求解系统暂态的戴维南等值参数;在此基础上,计算交流系统短路容量,推导得出新能源并网系统短路比,并构建短路比与节点电压的代数关系,得到系统短路比关于节点电压的计算式;最后,基于系统最大传输功率计算得出临界短路比,通过对比实现对系统暂态稳定的实时评估。仿真结果表明,基于时域仿真的戴维南短路比计算准确,算法的适应性强。当短路比小于临界短路比时,系统处于特性不稳定区域,反之则处于稳定区域。     

TCSC提高大容量风电接入系统的稳定性及控制策略

大容量风电的接入使得系统的稳定性发生变化。本文推导出了含有大容量风电的网络暂态能量函数的表达式,分析了大容量基于双馈感应电机(DFIG)的风电机组接入系统后暂态能量在网络中的分布特性。根据大容量基于DFIG的风电机组接入系统,暂态能量的分布同样具有聚积性的特点,分析了可控串联补偿装置对系统暂态稳定性的影响,并以网络能量函数为依据提出了仅依赖于支路信息的控制策略。以单机无穷大系统和New England 10机39节点系统为算例进行了仿真计算,结果表明了所提控制策略可以有效提高系统暂态稳定性,并能改善风电场在电网发生故障后电压的恢复。     

基于改进信号能量法估计暂态稳定极限

信号能量法是一种基于时域仿真数据来快速求取电力系统暂态稳定极限的方法。它的基础是认为在给定故障条件下，暂态电压响应的信号能量将随着功率增加而渐近增长，其渐近线对应于暂态稳定极限，从而建立信号能量与传输功率和稳定极限的解析函数关系。另外，对于不同功率水平的暂态仿真数据可以得到该水平下的暂态电压数值信号能量。应用这些数值信号能量和解析信号能量表达式即可对稳定极限做出估计。文中提出了两种新的解析信号能量表达式，即1阶近似法和3阶近似法。在新英格兰系统和四川重庆系统中的应用证实了所提出方法的正确性，并且与原方法比较，所提出的方法适应性更强，更有效。特别是1阶近似法能够保持以较高精度确定系统的暂态稳定极限。     

一种基于故障轨迹的暂态能量裕度计算方法

基于系统故障轨迹求取系统暂态能量裕度可以解决暂态能量函数法的模型适应性问题,在电力系统暂态稳定评估中具有重要意义。深入研究了去掉线性路径假设导致的部分区间内无法沿故障轨迹计算暂态势能的问题,并提出以故障清除时刻为暂态势能参考点和补偿裕度的概念,给出了一种沿故障轨迹的暂态能量裕度计算方法。仿真计算表明了该方法的有效性。     

一种基于故障轨迹的暂态能量裕度计算方法

基于系统故障轨迹求取系统暂态能量裕度可以解决暂态能量函数法的模型适应性问题,在电力系统暂态稳定评估中具有重要意义.深入研究了去掉线性路径假设导致的部分区间内无法沿故障轨迹计算暂态势能的问题,并提出以故障清除时刻为暂态势能参考点和补偿裕度的概念,给出了一种沿故障轨迹的暂态能量裕度计算方法.仿真计算表明了该方法的有效性.     

双馈风电机组故障行为及对电力系统暂态稳定性的影响

由于双馈风电机组具有不同于同步发电机的运行特性,且不同型号双馈风电机组在实现故障穿越时采用不同的控制策略,造成大规模风电并网的电力系统暂态稳定性发生变化。文中通过对双馈风电机组控制特点及故障行为的深入研究,指出双馈风电机组的故障行为由故障穿越运行控制策略决定,并给出其等效外特性。基于等面积定则定性分析了双馈风电机组接入单端送电系统后,其故障行为对系统暂态稳定性影响的机理。在理论分析基础上进行了时域仿真验证,仿真结果表明,故障期间减小双馈风电机组有功给定值、增加无功注入控制比例系数有利于系统的暂态功角稳定性,故障清除后有功恢复控制对系统的暂态功角稳定性影响不大,验证了所提理论分析的正确性。     

基于遗传算法的直流电机风力发电系统最优励磁控制技术

针对风力发电系统发电机转速波动较频繁,难于同时对电压和频率的稳定性实施控制等特点,结合直流发电机的工作特性,提出了基于直流发电机的风力发电系统控制技术。采用基于遗传算法的最优励磁控制技术对发电机的励磁实施控制,使发电机获得了稳定的输出电压。从理论上分析了直流风力发电系统的可行性及其特点,重点分析和研究了基于遗传算法的直流风力发电机组最优励磁控制技术在稳定输出电压方面的性能,运用Matlab对该系统进行了仿真,并用直流电动机作原动机,通过调节电动机的转速模拟风速变化引起的风力机转速变化。在电力系统动态模拟试验室中进行了大量实验,通过比较和分析获取的数据和仿真结果,进一步验证了该方法的正确性和可行性。     

基于双馈风电机组有效储能的变参数虚拟惯量控制

双馈风电机组采用电力电子变流器控制使得机械部分与电气部分解耦,大规模风电并网后电力系统总有效转动惯量下降,增加了系统的调频压力。文中通过对双馈风电机组运行及控制特性的分析,研究给出了反映机组有效储能的等效虚拟惯性时间常数的计算方法,提出了基于双馈风电机组有效储能的变参数虚拟惯量控制策略。该控制策略通过检测电网频率变化以及动态识别机组运行状态,修改控制参数控制机组有功输出,释放或吸收机组有效动能,对电网提供动态频率支撑。在理论分析基础上进行时域仿真验证,仿真结果表明,双馈风电机组变参数虚拟惯量控制在机组各种运行工况下实现了对系统频率的有效支撑,提高了电力系统频率稳定性,且保证了机组调频过程中自身运行的稳定性。     

大容量风电场接入后电网电压稳定性的计算分析与控制策略

由于风电场容量较大,并位于电网末端,可能会对电网的电压稳定性产生较大的影响。为保证风电场投入后的安全,按大干扰下风功率的转换特性及异步发电机的运行特性建立了风电场与相关电网的数学模型,计算了风电场与相关电网发生短路故障后的电压稳定性。通过数值仿真计算,揭示了风电场接入导致电网电压稳定性被破坏的机理,指出机组转速是影响风力机和异步发电机这两个能量转换器工作特性的关键参数,控制风电场内风机的速度增量是保持大容量风电场接入后电压稳定性的关键,靠近故障点的风电单元容量、故障点位置和故障持续时间是影响短路后电压稳定性的主要因素,并提出了大容量风电场接入后保证电网电压稳定性的策略与措施。     

适用于弱电网的双馈风电机组新型故障穿越控制方法

弱电网下系统的电压稳定裕度较低,而风电场的故障穿越性能对系统的暂态电压稳定性有显著影响。传统的双馈风电机组故障穿越控制方法都是基于适用于强电网的定功率控制,不利于维持弱电网下的电压稳定性。提出一种适用于弱电网中双馈风电机组的新型故障穿越控制方法。这种新型控制方法基于同步控制,通过有功电流和无功电流下垂控制风电机组出口电压的角度和幅值,使双馈风电机组以可控电压源的外特性运行。该控制方法能使双馈风电机组在弱电网的对称故障和不对称故障中均提供无功和有功电流,并且能在故障清除后的重励磁暂态过程中提高系统的电压稳定性。该方法同样适用于需要在联网和孤网运行之间进行无缝切换的双馈风电机组。最后,通过双馈风电机组接入无穷大电网实际电网、孤网的仿真算例验证了该故障穿越控制方法的有效性及优越性。     

双馈风力发电机组快速电磁暂态仿真模型

双馈风电机组含变换器等电力电子设备,电磁暂态仿真步长小、速度慢。为实现双馈风电机组的快速电磁暂态仿真,利用开关函数平均化的思想,建立了考虑Crowbar保护电路投切、变换器闭锁暂态过程的受控源型变换器统一简化等效模型,并提出一种预测校正的调制量计算方法,基于该等效模型构建了完整的双馈风电机组快速电磁暂态仿真模型。最后,以1.5 MW双馈风力发电机组为例,基于PSCAD/EMTDC仿真软件搭建模型,从正确性、仿真步长适应性和仿真速度三方面对快速电磁暂态仿真模型进行验证。通过仿真结果比对分析,证明了该快速电磁暂态仿真模型不同应用场合的适用性。     

基于修正能量函数和可信性理论的风机极限穿透功率模型研究

建立了考虑暂态稳定约束和风速不确定性的风机极限穿透功率计算模型。采用修正能量函数法计算暂态稳定指标,建立暂态稳定约束条件。针对风电出力的不确定性,采用风速预测误差的模糊性表征风电出力的模糊性,并基于可信性理论建立了支路容量的模糊机会约束条件。结合暂态稳定约束,最终建立风电穿透功率的模糊机会约束模型。为了避免低效的模糊模拟求解,将模糊机会约束条件转化为其清晰等价类,简化模糊机会约束模型为易求解的混合整数线性规划模型。IEEE 30节点算例表明该方法可有效计算风机极限穿透功率。     

应用于高风电渗透率电网的风电调度实时控制方法与实现

为适应风电的快速波动,提出一种快速的风电实时控制方法,适用于高风电渗透率的电网。该方法根据自动发电控制机组的向下转旋备用、联络线功率调整偏差,在线计算电网可消纳风电裕度。然后,结合风电考核打分和网络安全约束,依据不同场景分别进行以消除断面越限为目标的校正控制、以消纳最大风电并兼顾公平调度为目标的最小弃风控制以及系统安全裕度充足下的风电自由发控制。基于所提出的方法,开发了相应系统并在某省级电网投运。测试系统的仿真和实际系统的实际运行结果证明了该方法的有效性。     

双馈风力发电系统无功功率的控制

双馈式发电机无功功率的控制研究是变速恒频风力发电系统的关键技术。阐述了变速恒频风力发电系统的工作原理,在分析双馈感应电机的动态功率模型以及定子磁链定向矢量控制的基础上,介绍了一种有效的无功功率控制方法,并结合软件仿真,提出了一种合适的无功补偿方案,提高了系统运行的稳定性。     

电池储能系统用于改善并网风电场电能质量和稳定性的研究

建立了基于等效电路的电池储能系统和基于异步发电机风力发电系统的整体动态数学模型,设计了相应的控制策略,并以随机风和电网大扰动为例,采用电池储能系统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电池储能系统可很好地改善并网风电场的电能质量和稳定性。