互联电网失稳模式演化现象及其影响因素分析

随着电网规模的扩大,一些非常见的动态行为引起了关注。基于扩展等面积准则(EEAC)识别主导模式及多摆失稳的理论,分析了局部地区短路故障导致跨大区互联电网首摆和第2摆两种失稳模式之间变化的现象,阐明了随着系统参数、控制策略变化的系统失稳模式演化机理。分析了领前群内非同调特性对切机控制效果的影响,指出短路点近区机组加速导致大区电网内负荷功率和直流外送功率减小,恶化了大区机组的稳定性。通过实际算例仿真验证了分析结论。     

机组惯量对暂态功角稳定性影响的复杂性

随着能源转型的推进,风电及光伏发电大规模入网引起的电力系统惯量水平降低对暂态功角稳定性的影响成为业界关注的热点。从电网送、受端的视角来界别机组惯量对暂态功角稳定性的定性影响,并不符合问题的本质。文中基于扩展等面积准则(EEAC),分析互补两群等值惯量的变化对主导映象系统暂态稳定裕度的影响。由于故障场景对两群映象系统暂态潮流的不同影响,以及上述两种影响的交互作用,造成机组惯量对暂态功角稳定性影响的复杂性。通过对两机哈密顿系统的解析分析及数值仿真,讨论了其规律。     

基于广域信息的发电机电压控制抑制区间低频振荡方法

为了在线抑制区间低频振荡,提出了一种基于广域信息的发电机电压控制方法。在发电机机端电压调整对系统振荡模式阻尼影响机理基础上,分析了电压控制对局部振荡模式和区域振荡模式的影响。基于发电机主导振荡模式下参与因子计算进行控制点选取;通过参与振荡的发电机分群计算两群机组振荡相角的均值,判别相角均值大的机群为领前群并提升领前群机组的电压;基于机组的调度区域属性区分局部振荡模式和区域振荡模式。南方电网算例分析结果表明,该方法能有效抑制低频振荡,证明了方法的正确性和有效性。     

不同类型风电场对电网暂态稳定性的影响

研究了采用笼式和双馈式感应发电机的大规模风电场接入对电力系统暂态稳定性的影响。从理论上分析了笼式和双馈式感应电机的稳定机理;基于不同风电场和相关电网的数学模型,计算了电网发生故障后以故障临界切除时间表征的系统暂态稳定性;通过仿真计算,揭示了不同类型风电场对电网稳定性的影响,验证了理论分析结果。最后得出结论:笼式机组风电场的接入由于吸收无功而削弱了系统的稳定性;双馈式机组风电场接入对系统稳定性的影响,主要取决于接入点、电网结构、运行方式、故障类型等多种因素,其稳定性必须经具体的仿真计算才能确定。     

含高渗透率风电的送端系统电网暂态稳定研究

对含高渗透率风电的送端电网系统暂态稳定性进行了研究.从理论上分析了变速恒频机组模型结构及其对电网暂态稳定性的影响;应用风电场短路试验的实测数据验证了仿真模型及仿真数据的准确性:仿真分析了不同运行方式、不同故障位置、火电与风电不同配比条件下对系统暂态稳定性的影响,提出了针对送端系统外送线路稳定水平的影响,风电出力的影响要小于火电机组,而针对送端电网内部火电厂出口线路的稳定水平主要取决于火电厂本身,而风电出力对其的影响还要受网架结构、运行方式等因素影响.     

系统惯性时间常数对互联电网暂态稳定水平的影响

由于区域电网的互联,整个系统的惯性时间常数将会发生明显变化,继而会影响整网的暂态稳定水平。基于暂态能量函数法,通过对等值2机系统进行数学推导并作暂态稳定分析,研究了系统在各种运行方式下,2端机组惯量变化对电力系统暂态稳定水平产生的影响,比较了两端机组惯量变化分别对系统暂态稳定性的影响,并发现了系统机组惯性时间常数对系统暂态稳定水平造成的影响与系统的负荷水平及初始工况有关。在理论分析的基础上,结合相关算例在各种运行方式下进行了仿真研究,仿真结果验证了分析结果的正确性。     

含非同步机电源交流电网暂态稳定性的电磁暂态仿真研究

随着非化石能源占一次能源比重和电能占终端能源比重的大幅度提升,大量非同步机电源通过电力电子换流器并网,导致同步机电源在电网中的主导地位被打破,使原本复杂的电力系统稳定性问题变得更加复杂。针对包含非同步机电源的交流电网的暂态稳定性问题,基于电磁暂态仿真软件PSCAD/EMTDC,在2区域4机系统中,通过逐步等容量替换同步机电源,仿真研究分析了交流系统临界清除时间随非同步机电源比例、非同步机电源同步机制、非同步机电源并网位置、故障类型和故障位置5个影响因素的变化趋势。仿真结果表明,随着系统中非同步机电源占比的增加,系统的暂态稳定性逐渐增强。当系统中非同步机电源占比相同时,非同步机电源分散并网可以同时增强所在区域的暂态稳定性;在非同步机电源占主导的交流电网遭受故障时,暂态响应快,故障恢复时间短,不会表现出同步机电源的功角特性。     

电力系统频率模式特征辨识及仿真分析

基于云南电网工程实践,建立含直流外送的4机2区系统模型,通过特征值计算和时域仿真校验,分析了调速器模型、直流模型和运行方式对频率模式的影响,以及模态分析法应用在频率模式分析中的关键问题。进一步,对比分析了频率模式和功角模式的频域、时域特征,频率模式由调速器和原动机主导,表现为频率的同调变化;功角模式由PSS和励磁系统主导,表现为功角的相对摇摆;若系统同时存在负阻尼的频率模式与功角模式,时域上会表现为频率和功角拍频振荡现象。最后,应用模态分析法辨识了大电网中的不同振荡模式,指导了相关机组的参数调整,为揭示大电网振荡机理和制定抑制措施提供了技术支持。     

超临界机组调门快关提升暂态稳定性影响因素分析

为定量分析电气侧系统参数和运行工况对调门快关作用效果的影响,以及为超临界机组快关功能整定优化提供理论依据,提升机组与电网的运行可靠性和安全性,基于PSCAD/EMTDC仿真平台,以贵州兴义电厂1号机组为研究对象,建立包含汽轮机、发电机、励磁系统和等值电网在内的"源-网"联合仿真模型;仿真计算不同影响因素下的故障临界切除时间,以之作为暂态功角稳定性指标,分析并总结了发电厂送出线路长度、发电机有功与无功出力、短路故障类型与快关动作延时等因素对提升暂态稳定性作用效果的影响。综合分析各影响后得出:快关提升故障临界清除时间的相对数与故障短路容量的倒数间存在较好的线性回归关系。     

一种多频振荡场景下的失稳模式划分方法

将多机系统在大扰动下的运动划分为机群间的相对运动和机群内各机组间的相对运动,据此将全系统的暂态能量分解为群间暂态能量和群内暂态能量。通过分析原系统群间暂态能量的变化规律并根据能量壁垒准则得到原系统的失稳时间tm;通过分析子系统群间暂态能量的变化规律得到子系统的临界解列时间tn;通过比较tm和tn与故障清除时间tc之间的关系将多频场景下的失稳模式划分为相继两群失稳、严格多群失稳及不严格多群失稳3种模式。此外,还针对不同的失稳模式给出了相应的解列方法,对多频场景下的解列策略具有一定的指导意义。最后,通过实际电网模型对以上分析结果进行了仿真验证。     

风力发电机组轴系扭振模式稳定性分析

针对带串联补偿装置的并网双馈风力发电机组轴系扭振模式的稳定性,搭建了风力发电机轴系的三质量块等效模型,用小扰动法分析了轴系不同质块间的扭振模式。基于矩阵束算法辨识串联补偿度对风电场发电机组轴系扭转模式稳定性的影响,分析表明在故障情况机组轴系可能发生暂态扭矩放大。在PSCAD/EMTDC中搭建了某实际风电场中风力机轴系和发电机电磁暂态模型以及电网其它部分模型。仿真结果表明:电网故障会引发轴时系扭振模式不稳定现象,同时验证了串联补偿影响轴系扭振模式的稳定性。     

含双馈风电机组风水电联合系统的稳定性分析

介绍了风电场接入电网运行后对电力系统稳定性的影响。结合三门峡地区电网的实际情况,在具体算例数据的基础上建立相关系统元件的数学模型,采用模型仿真与数据分析相结合的方法对含双馈风电机组风水电联合系统的稳定性进行了研究。结果表明双馈风电机组的接入降低了系统原有的阻尼,为系统引入了相关的振荡模态,分析研究成果对三门峡地区电网调度运行具有指导意义。     

柔性直流接入对弱受端电网恢复特性的影响及优化措施

随着柔性直流输电系统电压等级和输电容量不断提升,采用电压源型换流器的柔性直流输电技术在我国得到了大量应用,同时其对电网的影响也进一步增强。文中基于PSD-BPA机电暂态仿真软件中新开发的计及故障穿越策略的柔性直流控制系统,比较了不同直流接入方案下弱受端电网受扰恢复特性的差异。在此基础上,分析了柔性直流控制方式、直流传输功率大小以及故障穿越控制策略等因素对换流站动态有功和无功功率特性的影响。最后针对西藏弱受端电网电压稳定问题提出了优化方案,仿真结果表明优化柔性直流故障穿越控制关键参数可以改善弱受端电网故障后的恢复性能。     

大型核电机组接入电网的稳定性研究

核电机组具有单机容量大、核安全要求高,且对电网扰动敏感等特征。以大型压水堆核电机组为研究对象。建立了压水堆模型,利用时域仿真法及暂态能量函数法研究了核电接入电网的暂态稳定性．以三门核电机组接人浙江电网的枯水季节最大运行方式作了算例分析。仿真计算了电网短路故障和N-2故障类型扰动下的系统及核电机组的暂态稳定性。结果表明,三门核电机组能承受电网的一般故障且接人对电网暂态稳定的影响很小,电网具有较强的稳定性。     

双馈风机虚拟惯量控制对电力系统暂态稳定的影响

双馈风力发电机(DFIG)虚拟惯量控制在满足系统调频需求的前提下,其快速响应特性也会对系统暂态稳定造成影响。首先分析了DFIG机端母线电压不同跌落深度条件下DFIG的暂态有功响应特性,指出DFIG虚拟惯量控制影响系统暂态稳定的条件。基于此,结合拓展等面积定则分析了带有虚拟惯量控制的DFIG对电力系统暂态稳定的影响机理,最后进行时域仿真验证,结果表明,故障后若未触发DFIG低电压穿越控制,则含虚拟惯量控制的DFIG在S机群时可改善系统暂态稳定性, 而在R机群并网时会恶化系统暂态稳定性。研究结果为DFIG虚拟惯量控制的应用和优化提供参考。     

主导互补群的群内非同调性影响稳定裕度的途径

数值积分技术可以定性地分析电力系统的模型及扰动场景(统称为参量)对稳定性的影响,但既难以量化其影响程度,又无法揭示相应的机理。扩展等面积准则(EEAC)通过在高维空间中对仿真轨迹的模式解耦,及对时变单机映象系统能量演变的分析,可以量化对应案例的稳定性。在以映象转子角为横轴、以映象功率为纵轴的平面上,可以用适当的面积来量化映象系统的稳定裕度,进而揭示群内非同调性影响稳定裕度的途径及机理。据此,文中从能量的视角出发,揭示了能域中的稳定裕度及其各组分与时域中的群内非同调性之间的相关性,并通过仿真算例分别显示了群内分离型及相趋型的非同调对稳定裕度影响的复杂性。     

基于XGBOOST-PSO提高受端电网电压暂态稳定的发电机无功优化方法

考虑发电机稳态输出无功对其支撑暂态电压恢复稳定能力的影响,基于机器学习研究优化发电机稳态输出无功提高电压对故障扰动保持暂态稳定能力的预防控制方法。该方法采用加权多二元表暂态稳定裕度指标量化母线暂态电压对不同预想故障扰动的综合稳定裕度,并基于指标排序确定稳定裕度薄弱母线。同时基于发电机无功调节对预想故障下各薄弱母线电压暂态稳定裕度综合作用灵敏度排序,选择作用灵敏发电机。在利用XGBoost建立根据系统稳态特征向量预测薄弱母线暂态电压稳定的分类模型基础上,以系统对预想故障扰动保持暂态电压稳定为约束、以减小发电机稳态无功调节对网损产生影响为目标,基于潮流计算寻优灵敏发电机稳态输出无功,以提高薄弱母线的暂态电压稳定性。最后采用雅湖直流接入江西电网的PSASP计算模型验证了所提方法的有效性。     

风电接入对电力系统的影响

研究了大规模风电接入对电力系统的影响。通过对基于双馈感应电机的风电机组进行动态建模以及对包含风电场的电力系统进行仿真计算，研究了风电接入对电网电压及输电线路传输功率的影响、风电场的短路电流贡献及其对电网短路容量的影响和风电接入后电网暂态稳定性的变化。研究结果表明大规模的风电接入可能会使电网出现线路传输功率越限、短路容量增加及电力系统稳定性发生变化等问题。最后针对上述问题提出了相应的改善措施。