风电机组脱网的风险评估(英文)

随着风电机组大规模并网,风电对电力系统的影响逐渐显现。我国多次发生风电机组连锁脱网事故,影响了电力系统的运行。为了预警风电机组脱网,保证电力系统的安全运行,提出风电机组脱网的风险评估模型。由于故障组合数量爆炸,不可能在线分析所有的可能故障。因此,建立风电机组脱网指标,来衡量发生故障时风电机组的脱网概率。该指标不但考虑电力系统故障,同时也考虑了风电场内部故障。根据脱网指标和风电场到故障点的电气距离,对预想故障进行排序和筛选,生成有效预想故障子集;仅对有效故障集内的可能故障进行在线风险评估和风电机组脱网预警。该模型可以给出风电机组脱网容量。对某省电网在线数据仿真分析,验证了理论方法的正确性和预警模型有效性。     

风电基地连锁脱网风险评估方法及送出能力研究

风电机组连锁脱网是限制大型风电基地安全送出的一个重要因素,提出了一种考虑风电预测误差分布和线路故障概率的风电机组连锁脱网风险评估方法及风电基地送出能力确定方法。采用t-location scale(TLS)分布描述风电功率预测误差分布,采用暂态仿真方法评估短路故障发生后电网运行状态,统计分析了风电机组脱网容量、母线电压越限、线路潮流越限和系统频率越限等风险指标。引入风险阈值计算方法,直观地确定了考虑风电机组连锁脱网风险的风电基地安全送出能力。最后,以国内某大型风电基地为例,验证所提的风险评估方法及送出能力确定方法,与静态电压稳定、N-1等方法确定的送出能力相比更符合实际,分析了无功补偿配置和风电接入方案对风电机组连锁脱网风险的影响,验证了所提方法的有效性和实用性。     

基于PSS/E的大规模风机连锁脱网事故仿真

频繁发生的大规模风机连锁脱网事故是阻碍国内风电可持续发展关键因素之一,针对由短路故障引发的风机连锁脱网问题,对事故的典型发展过程进行了详细分析。首先,介绍了张北沽源地区风电汇集系统结构,列举了PSS/E中双馈风机模型及动态无功补偿装置控制模块的工作原理,最后基于PSS/E搭建了张北沽源地区风电汇集系统模型,模拟了由故障引起的风机连锁脱网事故的典型过程。     

大规模风力发电机脱网故障模型研究与展望

对大规模风力发电机（以下简称风机）脱网事故进行分析并对故障模型进行综述.比较了常规电厂和风电场的区别,分析总结风机种类及其故障特征,在此基础上探讨风电发展及其并网技术,并对风机低电压穿越能力进行分析.通过研究国内外风电并网技术,对风机脱网事故原因进行分析,阐述了各种风机脱网故障模型的仿真效果,最后针对风机脱网故障模型问题提出总结及展望,认为应加强风电机组电磁暂态通用模型研究.     

大规模风电机组脱网原因分析及对策

针对酒泉风电基地2011年发生的几次大规模风机脱网事故,根据现场调查和录波数据分析得出起因是风电场电气设备故障引发相间短路故障,引起站内和系统电压跌落,在此期间大量风机因不具备低电压穿越能力而脱网;故障切除后系统电压恢复,各风电场的无功补偿装置无法及时进行自动电压调整,引起系统电压升高,导致部分风机因过电压保护动作脱网。据此从工程实用角度提出了改造风电机组、完善风电场集电系统及保护配置等措施,并结合大型风电基地特点提出可以合理避免大规模脱网事故进一步研究的问题。     

风电直流外送系统风机高压脱网的风险评估北大核心CSCD

风电集中接入的直流外送系统发生线路故障、换相失败及直流闭锁等问题时,可能引起风机大规模高压脱网,对其风险进行评估意义重大。在风机高压脱网原因分析的基础上,文中建立了衡量故障发生可能性的概率模型,对不同故障严重程度下的脱网容量、电压越限等量化指标进行计算,进而提出了系统直流侧故障引起风机高压脱网的风险评估方法。在上述工作基础上,文中基于PSCAD/EMTDC软件搭建了典型风电直流外送系统的电磁暂态仿真模型,获得了不同故障下系统暂态特性及各故障的后果严重程度,利用所提方法量化评估了系统不同运行条件下的风机高压脱网风险。结果表明,距离送端换流站电气距离越近的风电场受到直流侧故障影响的程度越高,风机出力水平越高其高压脱网的风险越大,交流侧火电支撑和动态无功补偿可有效降低风机高压脱网风险。研究结果对风电直流外送系统的安全运行具有指导意义。     

大规模风电机组连锁脱网仿真分析及对策

近年来,中国风电有了很大的发展,但是风电在并网过程中对系统安全稳定性影响也产生了许多新的问题,大规模风电机组连锁脱网就是其中之一.为使风电机组在满足电网规范要求的电网故障下不脱网运行,需要对其保护配置及方案进行深入研究.分析了风电连锁脱网事故的典型发展过程,并基于实际电网参数模拟了风电机组在电网故障情况下的低电压脱网和过电压脱网过程,探讨了大规模风电脱网对电网电压波动的影响,最后通过分析提出了相应的改善措施.     

大规模风电脱网事故的几点思考

至2010年底,我国风电装机总容量达到44.733GW,风电在高速发展中的问题开始集中出现。2011年,风机脱网事故频发,几个风电基地相继发生大规模风电脱网事故,对风电场和电网的安全运行带来了严重影响。通过介绍2011年几次大的风电脱网事故情况,对事故中暴露出的问题进行了分析,同时对中外风机性能进行了对比,最后提出了发展风电的一些建议。     

动态无功补偿对风电场暂态电压的影响及控制策略

近年来大规模风电机组连锁脱网事故频发,严重威胁电网安全稳定运行,风电机组脱网机理与防御控制策略需深入研究。首先从理论上分析了含动态无功补偿装置的风电场在电网故障期间风机机端高电压现象的机理,仿真分析了静止无功补偿器(static var compensator,SVC)响应时间对风电场暂态电压特性的影响,指出SVC暂态无功调节的滞后性是导致故障下风电机组因高电压脱网的主要因素,并提出了电网故障下风电场的无功协调控制策略:即通过协调SVC与风机自身无功出力,在故障发生时紧急闭锁SVC,投入风机跨接器(Crow bar保护电路),在故障清除后经一定延时重新投入SVC,从而提高风电机组的故障穿越能力。仿真结果表明该文提出的控制策略能有效抑制故障下风机高电压脱网问题。     

抑制大规模连锁脱网的风电汇集区域电压预防控制策略

风电场连锁脱网事故给风电并网带来了新的挑战。传统无功优化虽能得到较好的优化控制量,但当风电场N-1脱网,并且在风电场慢无功补偿设备未能快速动作的情况下,系统潮流重新进行分布,从而导致节点电压不能满足安全约束条件。因此,文中建立了带风电场安全约束条件的无功优化模型,以最大化风电安全接纳量和最小化系统网损为目标,保证系统电压在正常情况下和N-1脱网后均能满足安全性要求。其次,采用Benders分解算法求解该优化模型,将优化模型分为主问题和若干子问题,通过主、子问题的交互迭代得到最优解。采用某风电基地9个风电场的实际算例对所提方法进行验证和分析,与传统无功优化的对比结果表明安全约束无功优化能保证系统正常和故障下的电压安全性,是抑制风电场连锁脱网的一种有效预防控制措施。此外,详细分析了风电场容量、风电机组无功调节容量与最大风电接纳量间的关系,为风电场运行调度提供支持。     

改善连锁脱网的风电场群电压无功紧急控制策略

针对大规模风电场动态电压问题可能导致的连锁脱网事故,首先分析并仿真验证了风电场连锁脱网的演化机理及时空特性;在对风电场内的无功源及双馈风电机组的调节特性进行分析的基础上,提出了协调静止无功补偿器(SVC)和双馈感应发电机(DFIG)机组的电压无功紧急控制策略,控制的原理是利用DFIG的有功、无功解耦控制,在故障时由SVC和风电机组共同输出容性无功功率,提高故障中的风电机组端电压,同时对DFIG的有功功率进行限幅;故障清除后,风电机组依据电压情况迅速输出一定的感性无功功率,以抵消SVC的滞后效应。仿真结果表明,所提紧急控制策略能够很好地抑制大规模风电场的连锁脱网事故。     

大型风电场建模综述

风电场建模是研究风电场接入电网运行和控制的基础。随着我国千万千瓦级风电场陆续投入电网运行,建立描述大型风电场的稳态和动态行为的数学模型是一个关键课题。对现有风电场建模研究成果从风速—功率关系模型、稳态潮流计算模型、动态模型和暂态模型四方面进行分析和总结;并针对近期出现的大型风电场连锁切机事故,提出了风电场连锁动态过程建模的概念和必要性。通过对现有风电场建模方法的综述,旨在指出目前大规模风电场建模存在的问题和需要进一步研究的方向。     

考虑暂态波形特征的风电机组高电压脱网智能故障溯源方法

大规模风电机组高电压脱网会对电力系统的电能质量和安全稳定运行产生影响。提出了一种风电机组高电压脱网故障溯源方法,后续可配合保护设备以快速切除故障,减少风电机组高电压脱网对系统产生的影响。首先基于风电机组高电压脱网时输出波形进行特征分析,构造了风电机组高电压脱网故障特征指标体系;然后采用Gini指数-最大相关最小冗余法对原始指标体系进行筛选,降低了原始指标体系的冗余度;最后采用遗传算法-蚁群优化算法-粒子群优化算法对BP神经网络的权重、偏差初值进行优化,从而保证BP神经网络的溯源准确率。在西北电网中进行了算例分析,验证了所提方法的有效性。与传统机器学习方法相比,所提方法具有更好的故障溯源性能。     

预防大规模风机连锁脱网事故的区域自动电压控制协调控制策略

大规模风电机组连锁脱网事故是当前国内风电迅速发展过程中出现的新问题之一。针对甘肃酒泉风电基地发生的风电机组连锁脱网事故,分析其典型发展过程及时空尺度,找出导致事故发生的主要原因。在此基础上,针对风电出力的波动性和固定无功补偿投切引起的电压阶跃调整,提出区域自动电压控制（automatic voltage control,AVC）协调控制模式及策略。以河西电网实际运行数据进行电网稳态电压分析以及采用酒泉＂2-24＂脱网事故重演与控制效果仿真验证了该控制模式及策略的有效性和正确性。     

大规模风电机组连锁脱网事故机理初探

风电机组连锁脱网事故是集群风电迅速发展过程中出现的新问题之一。针对中国频繁发生的风电机组连锁脱网事故,对事故机理进行初步研究。首先,分析连锁脱网事故的典型发展过程及时空尺度;然后,构造集群风电接入系统的理论原型,研究风电机组共模跳闸机理及事故演化发展主导因素;最后,基于实际电网参数及拓扑结构,重演风电机组连锁脱网事故,从重载工况下网架结构电压稳定性、双馈风电机组运行方式2个角度分析风电机组连锁脱网事故频发的原因,提出相应改善措施。     

双馈型风电机群近满载工况下连锁脱网事件分析

对一个双馈型风电机群在近满载状态下发生的连锁脱网事件进行了分析,揭示了这类风电机群连锁脱网的机理,分析了风电机组运行状态、电网电压陷落扰动、风电机组Crowbar保护定值等因素在连锁脱网中的作用,提出了降低此类连锁脱网风险的技术措施建议。仿真结果说明了分析方法和抑制措施的有效性。     

基于低电压穿越去磁控制的风电场内部故障等值建模方法

风电场内部故障引起的区域性、多风电场连锁脱网事故会对电网造成严重影响。文中基于低电压穿越(LVRT)去磁控制,以故障后Crowbar投切为机群划分依据进行风电场等值。首先,考虑转子侧控制器的影响,并且在不忽略转子电流的情况下,通过状态方程计算故障后、Crowbar投入前这段时间的定子磁链。然后,结合去磁控制的投切判据,计算转子所需去磁电流,从而判断Crowbar是否投切,并以此对风电场机组进行分群。分析风电场内部故障特点,不改变集电网络结构与参数,通过非线性规划确定等值机组接入集电网络的位置。算例与仿真结果表明,所提方法能够准确反映故障前后的风电场特性。     

支撑大规模风电集中接入的自律协同电压控制技术

国内多个风电汇集区域具有大规模风电汇集馈入电网薄弱环节的典型特征,由此带来了电压波动和连锁脱网等运行挑战。文中提出了自律协同的电压控制框架,利用风电场侧自律控制协调静止无功补偿器/静止无功发生器/风电机组/电容电抗器等不同时间常数的调节设备,从而抑制间歇性风电出力诱发的电压波动;在系统级实现协同控制,在正常情况下通过可自适应于风功率变化的敏捷二级电压控制减小电压波动,在脱网风险较大时利用基于安全约束最优潮流(SCOPF)的预防控制保证汇集区域正常且安全的运行状态。该架构的若干关键技术已经在国内多个风电基地和风电场应用,现场运行结果表明了其控制有效性。     

基于调相机与SVC协调的抑制高压直流送端风机脱网的控制策略

在大规模风电接入的高压直流送端电网中,针对发生直流故障后送端交流电压大幅波动导致的风机连锁脱网问题,探讨了直流故障导致风机连锁脱网的内在机理,分析了调相机和静止无功补偿器(SVC)在换相失败和闭锁过程中的动态无功响应特性;在此基础上,提出一种基于换流站侧调相机与风电场侧SVC协调的抑制高压直流送端风机脱网的控制策略:在换相失败和直流闭锁的不同时期,根据送端电压变化特点,分时发挥调相机自发无功响应能力、励磁控制能力和SVC无功调节能力,以抑制暂态压降或暂态压升的幅度超过风机脱网的保护阈值.最后,通过对测试系统和实际电网的仿真,验证了所提控制策略可有效抑制直流故障后送端暂态电压变化,降低风机连锁脱网的风险.     

计及大规模风电并网的交直流电网连锁故障熵特征研究

随着风电并网容量的不断提升和网内直流输电工程的日益增多,大量的电力电子化设备接入使得系统发生连锁故障模式以及演化过程出现了一些新的特征.从影响因素和发展过程等方面对比分析了电网传统连锁故障相继开断过程和计及大规模风电并网后的连锁故障过程的差异.在传统连锁故障潮流熵分析方法的基础上,引入了在相继开断中可能导致风机故障脱网的电压熵和频率熵,构建了其计算公式,并提出了评估连锁故障发展影响因素的综合熵向量,给出了连锁故障影响因素的判别方法与相应的流程,为对大规模风电并网后连锁故障的影响因素定量分析和评估提供了技术手段.通过对就地消纳型和外送型两种典型系统进行仿真,结果表明,所提的方法能够有效地反映电网发生连锁故障的原因以及发展过程.提出了相应的连锁故障防控措施.