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（Crowbar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。     

大规模风电基地风机脱网分析

风电场的大规模建设,给电网规划和运行都带来了挑战。自2011年年初,各地风机大规模脱网事件频发。华北电网所辖风电场自1月1日至4月17日出现脱网超过300 MW的故障共计12次,给运行调度带来很大困难。文章以百万千瓦级风电基地佳鑫风电场35 kV线路故障引起的一次大规模风机脱网事件为例,详细分析了事故经过、事故原因,并对于防止此类事故的发生提出了建议。     

大规模风电高压脱网分析及协调预防控制策略

由于受扰系统在故障切除后恢复过程中出现高电压引起风电机组大规模脱网的事故近年来频发,因此基于近年来已发生的大规模风电机群脱网事故,从风电机组故障穿越期间动态无功控制策略和风电场附加无功补偿装置控制特性两个方面分析了受扰后电网发生高电压现象的主要原因,并通过现场测试验证了机组动态无功控制策略对机端电压的影响。在此基础上,提出了避免风电机组高电压脱网的协调预防控制策略,即风电机组在满足高电压穿越要求的前提下根据电压变化参与系统无功调节,风电场附加无功补偿装置根据并网点电压以及场内机组脱网情况实现快速调节和退出。最后,通过仿真验证了协调预防控制策略的有效性。     

风电场高电压故障的原因分析及仿真研究

近几年某些风电场出现了大规模风机在电压跌落故障清除后却因为高电压保护动作而切机的事故。本文针对风电场低电压穿越之后因高电压故障造成大规模风机脱网的现象进行了原因分析,并给出了合理的治理措施。在PSCAD仿真平台上建立了包含动态无功补偿装置SVC的典型风电场模型,仿真风电场在发生三相短路故障之后电压的恢复情况,一一验证了所提出的原因分析和改善措施的合理性。     

撬棒保护与电网交直流控制协调的风电机组脱网抑制方法

多次发生的大规模风电机组相继脱网事故严重影响集群风电并网消纳和电网安全。撬棒保护电路是目前在风电场中广泛运用的一种低电压穿越方式,但其大范围投入可能造成风电场从电网吸收过多无功功率而导致电网暂态电压稳定恶化。文中提出一种综合风电机组撬棒保护、直流系统功率调制和交流系统紧急电压控制来抑制风电机组相继脱网的方法,其核心是利用撬棒保护提高风电机组低电压穿越能力,降低风电机组在故障期间的低压脱网代价;通过风电场近区大容量直流的功率快速调制并协同交流侧紧急电压调控手段,改善风电送出通道的潮流分布,以提高故障后电网暂态电压稳定性。对实际电网的时域仿真结果验证了该方法的有效性。     

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.     

大型风电基地连锁故障在线预警系统研究与开发

针对大规模风电连锁脱网事故频发,研究并开发了大型风电基地连锁故障在线预警系统。首先分析风电连锁故障的事故特征,确定建立风电连锁故障在线预警系统的关键环节,完善风机模型、建立风机保护模型和无功补偿模型。然后基于在线动态安全评估技术,提出了适合于大型风电基地的连锁故障在线安全预警的方案和基本结构,包括在线数据整合与预想故障集,风电场连锁脱网事故搜索方法,连锁故障严重性评估方法和连锁故障在线预警并行计算方案。研发的系统在电网中进行了实际应用,验证了所提方法的合理性和有效性。     

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。     

一起电缆故障引起的大规模风电机组脱网事故

随着大规模风电基地的建设,风电场电力设备的故障已直接威胁到整个风电基地和电网的安全稳定运行.以某风电场为研究对象,针对该风电场一起由于35 kV电缆头绝缘击穿,使系统电压降低,进而引发的大规模风电机组脱网事故的原因进行了分析,并提出了具体的防范措施.     

风电场内风电机组连锁脱网机理与低电压穿越能力研究

在江苏地区各风电场相关参数及低电压穿越能力测试数据的基础上,在DIgSILENT中对基于双馈风电机组的大规模风电场进行建模,可详细描述风电场内各风机低电压穿越的动态特性。在不同的电压跌落场景下,对风电场内部各风电机组的不同故障反应特性进行比较分析,确定整个风电场的低电压穿越能力并得出规律性结论。通过严重故障仿真得到风电场内部风机的脱网时序分布,分析了风机之间交互影响机理与连锁脱网的详细过程。最后,提出适当提高撬棒保护整定值、网侧变换器灵活运行和采用SVC等装置进行动态无功补偿可以提高风电场低电压穿越能力。     

变压器空投引起风机脱网分析

随着风电并网容量的大规模增加,风电机组脱网问题对电网安全稳定运行产生了较大威胁。从变压器空投时造成风机脱网的实例出发开展研究,对比分析变压器空投引起的系统电压波动、有功功率和无功功率变化的过程,计算脱网风电场电压不平衡度和电流不平衡度,探寻了对周边风场冲击大小的影响因素,初步判断出了风机脱网的原因。     

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。     

Analysis of Wind Turbines' Trip-off from Grid Caused by Transformer Magnetizing

随着风电并网容量的大规模增加,风电机组脱网问题对电网安全稳定运行产生了较大威胁.从变压器空投时造成风机脱网的实例出发开展研究,对比分析变压器空投引起的系统电压波动、有功功率和无功功率变化的过程,计算脱网风电场电压不平衡度和电流不平衡度,探寻了对周边风场冲击大小的影响因素,初步判断出了风机脱网的原因.     

新能源因电压异常脱网的控制策略研究

为了研究风电机组因电压异常导致的大规模脱网问题,通过对宁夏电网的电源分布和网架结构进行了计算建模,从风电场配置动态无功补偿装置和改进风机耐高压定值两方面仿真分析了电压异常对风机脱网的影响。仿真结果表明,性能良好的动态无功补偿装置和较好的风机短时耐高压性能可降低风电机组因电网电压异常而脱网的风险。     

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44.733 GW,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。     

综合FACTS和HVDC协调优化的大规模风电脱网控制方法

随着交直流混联电力系统的快速发展,目前灵活柔性交流输电系统(FACTS)和特高压直流输电系统在我国电力系统中已得到广泛应用,为近年来我国风电大规模脱网问题提供了新的控制技术和有效手段。分析了系统交直流故障后的风电脱网场景,表明抑制故障后系统电压大幅波动是减少风电大规模脱网的关键。在此基础上,阐述了事故前FACTS优化配置和事故后采取HVDC紧急功率支援协调抑制风电大规模脱网的必要性。并基于对风电场汇集母线电压波动的改善灵敏度,以保证系统安全性为前提,通过协调优化事故前FACTS动态无功补偿设备布点、容量配置和事故后直流紧急功率支援,提出一种风电脱网控制代价最小的FACTS和HVDC的协调优化方法,实现风电脱网的抑制和电网的经济运行。最后,以实际规划电网进行了仿真验证,证明了该方法的有效性。     

大规模并网风电场的无功电压紧急控制策略

近年来频发大规模风电机组连锁脱网事故,需要深入研究事故发生的机理以及防御该类事故的措施和方法。文中首先基于实际风电外送电网拓扑和参数建模,仿真重演了风电机组连锁脱网事故的暂态过程;分析了该暂态过程中风电机组和无功补偿装置的动态无功响应能力。提出了综合考虑以上动态无功响应能力的大规模风电场全过程无功电压紧急控制策略:在电压跌落期间,风电机组网侧变流器基于电压变化量提供实时动态无功支撑,以缓解电压跌落;在故障切除之前,主动切除部分无功补偿装置来抑制暂态过电压;在故障恢复阶段,根据电压判据重新投入无功补偿装置,为系统提供无功调节能力。最后,通过仿真验证了所述策略的可行性和有效性。     

应对风电机组高压脱网的继电保护策略

在数次大规模风电机组脱网事故中,部分机组脱网是由于系统电压超过了机组过电压保护定值。此类事故一定程度上暴露出风电机组和无功补偿装置电压保护定值未能合理配合的问题,为解决此问题,应协调升压站电容器组和机组过电压保护定值,通过保护时限和保护定值两方面对二者进行配合。梳理了风电场无功补偿电容器组和风电机组的过电压保护的整定原则,研究了不同工况下机组电压与升压站母线电压的关系。通过简化和推理,提出了一种机组和升压站之间电压差值的工程计算方法,可用于风电场内过电压保护的整定。最后给出了风电机组和电容器组过电压保护定值的整定原则和配合策略。     

大规模风电接入对继电保护的影响与对策

酒泉风电基地2011年发生了几次大规模风机脱网事故,结合大规模风电及其接线特点和继电保护配置,调查了存在的问题。在此基础上进一步分析了风电出力、故障地点和过渡电阻的不确定性的特点和对各元件所配继电保护的影响,提出了完善风电场集电系统、改进保护装置和做好风电及其并网和送出系统事故数据收集及分析工作等对策,并探讨了适应风电不确定性的故障分析手段、故障分量提取、重合闸策略等进一步研究的问题。