基于改进型PEM和L指标的含风电场电力系统静态电压稳定评估

快速、准确地评估系统电压稳定性对于大规模风电并网后电力系统安全运行具有重要意义。为此,提出一种基于改进型点估计法(point estimate method,PEM)和局部电压稳定指标(L指标)的含风电场电力系统静态电压稳定评估方法。首先,提出一种改进型PEM计算L指标各阶矩和半不变量,并结合Cornish-Fisher级数展开获得其概率分布,相比于传统2n+1法,在无须涉及更高阶矩等复杂计算下可提升L指标分布的拟合精度;然后,利用风险偏好型效用函数定义计算各节点电压失稳风险度,完成含风电场电力系统静态电压稳定评估,识别系统电压稳定薄弱节点;最后,基于该风险度引入风电并网电压稳定因子,并由此分析风电对系统静态电压稳定的影响。采用改进的IEEE-14和39节点系统算例验证了所提方法的可行性和有效性。     

考虑风电概率特征的静态电压稳定在线评估方法

随着我国风电场装机容量的不断增加,风电场并网对电网静态电压安全的不利影响开始凸显,迫切需要对大规模风电并网情况下电力系统静态电压稳定的安全性进行评估。针对上述问题,提出了考虑风电概率特征的电压安全评估方法。首先,统计风电波动的概率特征,获取系统运行状态的概率分布;然后,应用基于广域测量下的戴维南等值方法计算各风电随机出力状态下各节点戴维南等值参数;最后,依据戴维南等值参数求取静态电压稳定裕度指标评估系统静态电压稳定状况。该方法将静态电压安全与概率分析充分结合,仅依据单状态断面即可评估系统静态电压稳定裕度,计算简单、迅速,适用于含风场电力系统静态电压安全稳定的在线监测。利用IEEE 9节点算例验证了所提方法的可行性和有效性。     

风电并网的静态电压稳定性研究

应用P-V曲线法对含风电场（基于变速恒频机组构成）的电力系统的静态电压稳定问题进行研究。提出基于连续潮流法的灵敏度指标来分析风电场并网后系统的静态电压稳定裕度及与相关支路的参与程度情况。通过含有变速恒频机组的风电场并网的简化模型算例进行了仿真研究,结果表明在电压稳定极限点附近,风电功率注入使得风电场及其附近节点成为电压不稳定的关键区域。     

风电场并网在线预警系统研究

目前国内的风电调度管理技术尚不成熟,研究风电并网的在线预警系统对含大规模风电并网的电力系统安全稳定运行具有重要的现实意义。基于风电并网的功率预测、潮流计算、无功优化等关键问题研究,提出了风电并网在线预警系统的设计构想,并以DIgSILENT/PowerFactory软件为计算核心,完成该系统的研制与开发。所开发的的风电并网预警系统能预测风电并网区域主要监测节点电压以及线路潮流趋势并作安全评估,如果线路潮流越限,系统预警并进行风电场有功调节计算;如果节点电压越限,系统预警并进行风电场无功优化计算。算例分析以     

计及源-荷功率波动性的静态电压稳定故障快速筛选和排序方法

为有效分析新能源发电与负荷的随机波动下设备故障对电压稳定性的影响,基于局部电压稳定指标(L指标)提出了一种计及源-荷功率波动性的静态电压稳定故障快速筛选和排序方法。首先,推导了L指标及其变量的全微分方程,进而给出了系统网络拓扑结构和节点注入功率变化时L指标的线性化计算公式;其次,选取基准运行方式进行潮流计算获得初始状态值,并提出采用带校正的线性化方法计算各预想事故下的L指标进而筛选得到严重故障集;然后,结合新能源与负荷功率曲线值与基准运行点的偏差,计算严重故障集内的L指标并进行故障的时段排序;最后,综合比较时序分析结果得到最终的故障排序。算例结果验证了所提方法的可行性和有效性,与现有方法相比可以在保证故障排序结果准确度前提下显著提升计算效率,对含新能源电力系统静态电压稳定故障快速筛选和排序具有一定参考和借鉴意义。     

基于源流路径电气剖分法的电压仿真分析

伴随着大规模风电场不断并网,风电并网容量不断攀升,含大规模风电并网的电力系统结构将发生重大变化,给风电电力系统的建模仿真带来一系列困难。提出基于源流路径电气剖分信息的风电系统关键节点识别方法,研究了含大规模风电的电力系统的简化方法,并分析了典型含风电场的风电电力系统电压运行情况,为风电电力系统的建模提供借鉴。     

考虑风电随机性的静态电压稳定概率评估

提出了一种考虑风电随机性的静态电压稳定概率评估方法。选用L指标评估各节点的电压稳定性,推导了L指标对节点注入功率的灵敏度。根据风电功率的概率密度函数计算其半不变量,再根据L指标和节点注入功率的近似线性关系计算L指标的半不变量。然后按Gram-Charlier级数展开计算L指标的概率密度函数,结合静态电压失稳严重度计算各节点的静态电压失稳风险,评估系统静态电压稳定性并识别薄弱节点。仿真结果验证了方法的有效性,可用于风电并网情况下的静态电压稳定概率评估。     

风电场静态电压稳定研究

大量风电并网运行将会影响电力系统的静态电压稳定性。不同的风机类型对系统电压稳定的影响差别很大。建立了风电场两种主流风机的数学模型,分析了风电场静态电压稳定的特点,通过连续潮流计算得到了风电场关键节点电压随风电场有功功率变化的P-V曲线,计算了一定条件些下的电压稳定极限,比较了不同风机类型对系统电压稳定极限的影响,分析了影响风电场静态电压稳定极限的主要因素。结果表明,影响风电场静态电压稳定性的主要因素为风机类型,接入线路参数R/X,机端补偿电容等。基于双馈异步发电机风电场静态电压稳定性要明显好于基于普通异步     

风电并网后系统电压稳定薄弱节点研究

基于连续潮流分析方法,利用提出的节点电压灵敏度指标来分析风电场并网后系统的静态电压稳定问题。通过含有变速恒频机组的风电场并网的简化模型算例进行了仿真研究,结果表明,在电压稳定极限点附近,风电功率注入使得风电场及其附近节点是电压不稳定的关键区域,模态分析得到的结果验证了该方法的有效性。     

基于Gram-Charlier级数的含风电电力系统静态电压稳定概率评估

可再生能源的波动性和随机性加剧了传统电力系统静态电压稳定评估的难度。为了有效计及风电出力不确定性对静态电压稳定评估的影响,提出了一种计及风电出力不确定性的静态电压稳定概率评估方法。首先,借助电力系统负荷裕度,推导各节点负荷裕度对风电注入功率的灵敏度,进而求解负荷裕度的各阶半不变量和负荷裕度的各阶矩。然后,结合风电所连节点注入功率的各阶矩和半不变量,对负荷裕度各阶矩进行Gram-Charlier展开,以求取计及风电不确定性的负荷裕度概率分布,进而实现电力系统静态电压稳定概率评估。最后,通过IEEE30节点系统验证所提方法的准确性和有效性。     

平均近似估计法在电容器组优化调度中的应用

为研究大规模风电场并网运行对电容器组优化调度的影响,提出了含风电场功率机会约束的电容器组调度二阶段优化模型。采用平均近似估计法将二阶段模型转换为确定性模型,使用拟蒙特卡罗Halton采样法和场景削减技术处理风功率的波动性。求解一种电容器组调度方案,充分利用现有的电容器组资源,使系统在风功率波动时仍能保持较大的静态电压稳定临界功率。最后,以IEEE-30、IEEE-118节点系统为例,分别计算不同置信概率条件下系统的临界功率期望值及相应的电容器组调度方案。结果表明所提方法得到的调度方案可靠有效,鲁棒性强,应用前景广阔。     

风电场出力随机扰动下的电网概率脆弱性评估

在风电大规模接入电力系统的发展趋势下,系统将经受更复杂的随机性影响,给系统的可靠稳定运行带来极大挑战。在综合考虑了不同规模和不同并网点的风电场随机扰动性、发电机的随机故障停运率以及负荷的随机波动的前提下,基于半不变量和Gram-Charlier级数(CGC)的输电网概率潮流方法,并结合系统的临界电压和极限传输功率,提出一种新的概率脆弱性评估方法,以此来筛选出风电场并网后电力系统的脆弱节点和脆弱支路。对所提方法在IEEE-30母线系统中通过不同规模风电场、不同接入点条件下进行仿真验证,及其与基于支路势能函数法的传统评估方法进行对比,结果证明该方法能够给出可靠有效的评估结论,有助于为进一步探索不同规模风电场并网下的电力系统脆弱性提供思路。     

基于特征结构分析法的风电系统静态电压稳定分析

针对风电场(基于异步风电机组构成)并网对原有电力系统静态电压稳定性的影响,结合异步发电机组的无功-电压特性,采用收敛潮流雅克比矩阵特征结构分析法,分析风电场的接入对系统静态电压稳定性的影响。在标准IEEE-30节点系统中并入风电场进行仿真分析,研究表明风电场的接入使得原有系统静态稳定裕度降低,弱稳区域扩大,负荷裕度降低。与其他方法相比此方法更好的实用性和灵活性,适用于大型电力系统。     

大规模风电接入对电力系统暂态稳定风险的影响研究

大规模风电接入电网可能影响电网运行状态,造成系统暂态稳定特性改变,量化大规模风电接入对电力系统暂态稳定风险的影响,是保证风电消纳和电网安全的重要课题。在研究系统暂态稳定性分析中的风电模型和电网故障严重程度的基础上,提出一种评估大规模风电接入的电力系统暂态稳定风险评估方法。该方法充分计及风电出力与系统故障状态的随机性,并基于效用理论,以调度员对功角偏差的感知效用为度量指标,建立用非线性效用函数量化故障的严重程度,同时对系统暂态稳定风险指标的计算方法与流程进行了详细研究。将该方法应用于新英格兰39节点系统,对比研究了不同并网容量和并网点对暂态稳定风险的影响,仿真结果证明了所提方法的正确性和有效性。     

含分布式发电的有源配电网电压稳态指标计算研究

针对分布式电源接入配电网带来的电压静态稳定性问题,主要研究含分布式发电的有源配电网电压稳定性。首先提出了根据潮流解来计算整个配电网的电压稳定性指标方法以反映系统各节点的电压稳定性,然后考虑分布式发电作为一个负的负荷直接注入,分别建立了不同类型分布式电源在配电网潮流计算的模型。最后,以分布式电源中典型风电为例,对IEEE-33节点有源配电网进行仿真,分析了不同风机出力、风机接入及有功出力波动对有源配电网系统电压稳定的影响,仿真实验表明分布式电源的接入可以有效提高系统的电压稳定性。     

大规模风电场对电力系统稳定性影响的研究

风电机组由于其自身特点,风电机组与传统发电机组有不同的稳态和暂态特性,大规模风力发电接入电网后,电网的电压稳定性、暂态稳定性及频率稳定性都会发生变化。主要针对基于普通异步感应电机和基于双馈式感应电机风电机组的风电场对电网稳定性影响进行深入研究,使得对风电场接入电网后,给电网稳定性带来的问题有更全面、更深入的认识,有利于我国风力发电快速、健康发展。     

多级联H桥STATCOM在风电场中的应用

大规模风电场接入电网会对电网稳定性产生巨大影响,风电场出力变化会引起电网电压波动,严重时会导致系统电压崩溃.静止同步补偿器(STATCOM)可提供感性和容性无功功率,对改善风电场电压稳定具有重要作用.采用链式STATCOM作为风电场的无功补偿装置,针对链式结构直流侧电容电压不平衡问题采用了改进的直流侧电压平衡控制方法.最后,通过仿真结果验证了所采用链式STATCOM直流侧电压平衡控制策略正确可行,同时验证了STATCOM对风电场低电压穿越(LVRT)能力的改善.     

计及动态无功控制影响的大规模风电汇集地区电压稳定性分析

为了进一步分析大规模风电汇集地区电压稳定性,提出应考虑风电场动态无功控制的影响。基于电压-无功灵敏度法解释了动态无功补偿装置的恒无功控制方式所带来的汇集地区电压上升问题。利用小扰动稳定法,分析出采用高压侧恒电压控制的风电场内动态无功补偿装置之间存在很强的相互作用,并会引起不稳定的电压振荡。以华北某风电汇集地区为例,在PSS/E中比较分析区内所有风电场内动态无功补偿装置分别采用恒无功、高压侧恒电压和低压侧恒电压三种控制方式时受到小扰动后的电压变化。仿真结果验证了分析结论,表明在研究风电汇集地区电压稳定性问题上,考虑风电场的动态无功控制影响是必要的。