负荷特性对特高压紧急直流功率支援的影响

采用互补群能量壁垒/扩展等面积准则分析多机系统中特高压直流紧急直流功率支援(EDCPS)提高暂态稳定性的机理,研究了大扰动下恒阻抗—恒电流—恒功率(ZIP)静态负荷模型、感应电动机(IM)负荷模型对特高压EDCPS效果的影响,深入分析了送、受端网区ZIP静态负荷模型中不同比例的恒功率有功负荷、恒电流有功负荷、恒阻抗有功负荷及其不同比例感应电动机动态负荷对特高压EDCPS策略的影响。研究表明,大扰动下IM比ZIP负荷吸收更多有功。送、受端IM负荷对大扰动后EDCPS下的功角稳定性影响是相反的,送端改善其支援效果而受端则恶化其效果;至于全网采用综合模型后相对于ZIP模型对功角的影响,要衡量送、受端网区负荷量的大小,若送端负荷小于受端负荷则恶化支援下的功角稳定性,需适当增大直流提升量或适时提前投入功率支援。     

河南电网送端和受端负荷模型对稳定极限的影响

分析了感应电动机负荷和恒阻抗负荷在暂态过程中的动态响应特性，说明负荷模型主要是通过有功特性对功角稳定性产生影响。通过对河南电网送端和受端负荷模型的调整及断面稳定极限的仿真计算，指出受暂态功角稳定性影响的送、受端断面稳定极限随电动机负荷的比例及定子电抗参数的变化而变化，且当相同的模型分别处于送端和受端时，其对暂态功角稳定性的影响不同。介绍了河南电网负荷特性数据库的建设和负荷模型测辨结果的应用情况，对今后的负荷模型分析和实测工作进行了展望。     

综合灵敏度和静态电压稳定裕度的直流受端交流系统电压薄弱区域评估方法

提出综合无功-电压灵敏度与静态电压稳定裕度的直流受端交流系统电压薄弱区域评估方法,并在灵敏度及静态电压稳定计算中计及了负荷静态电压特性。以计及负荷静态电压特性的交直流电力系统潮流方程为基础,计算交流节点电压相对于直流落点无功功率的灵敏度;基于连续潮流法,计算计及负荷静态电压特性的直流受端交流系统静态电压稳定裕度,综合这2个指标识别电压薄弱区域。并进一步地比较了不同ZIP负荷占比、不同直流控制方式对直流落点近区交流系统电压薄弱区域评估的影响。     

送端感应电动机负荷无功特性对送出极限的影响

通过分析计及转子电磁暂态的三阶感应电动机负荷模型在定子三相接地过程中的响应,指出位于系统送端的感应电动机负荷的无功倒送特性在一定时段内对系统送端电压有一定的支撑作用。分析了电压支撑作用对系统送出极限的影响。将华北电网典型送端张家口地区实测综合负荷模型(以感应电动机为主)应用于沙岭-昌平线极限切除时间的计算,并与采用不同比例ZIP负荷模型的计算结果进行比较,验证了理论分析的结果。说明张家口地区(送端)负荷模型对系统送出极限的灵敏度很高;动态负荷模型具有静态负荷模型难以模拟的特性。强调了在电网稳定计算中采用动态负荷的必要性,从无功角度研究了负荷模型在暂态稳定计算中的应用,提供了新的思路。     

考虑负荷特性的静态电压稳定性分析

电压稳定性在很大程度上受负荷特性的影响。本文分析了采用ZIP负荷模型改变了潮流方程,继而影响了电压的稳定性,通过IEEE30节点系统的仿真分析了ZIP负荷的不同比重对最大负荷因子、临界电压及相对应负荷功率变化情况的影响,得出临界电压值和相对应的功率不是单调的变化。说明了采用ZPI负荷模型相对于恒功率负荷而言,负荷的静态...     

提高送端多直流落点系统暂态稳定性的L2增益控制

提出了一种改善送端多直流落点系统暂态稳定性的L2增益控制。首先将送端直流线路传送的有功功率简化为送端系统的正的有功负荷,构造送端多直流落点系统非线性微分代数方程模型;然后采用预置反馈的方法,得到包含多条直流线路的结构保持模型的拟哈密尔顿实现;最后基于拟哈密尔顿实现,针对系统外界干扰,通过非线性干扰抑制方法,得到高压直流...     

一种考虑感应电动机的节点静态电压稳定指标

针对电压稳定性指标,提出了一种考虑感应电动机的节点静态电压稳定性指标。该指标利用感应电动机临界电压和临界滑差和潮流方程解存在定理,对感应电动机分量的静态电压稳定性进行评估,同时计及了感应电动机分量、ZIP负荷分量对节点静态电压稳定性的影响。IEEE 30节点系统的仿真表明,本文所提指标具有计算量小,速度快等特点,可用于电力系统电压稳定性的实时监视。     

不同模型参数的感应电动机功率电压特性分析

针对负荷模型参数选取不当而造成感应电动机功率电压特性计算不准确导致电压失稳的问题,通过解析计算和PSD-BPA时域仿真,得到感应电动机的静态稳定临界电压指标和功率电压特性曲线,为电压稳定分析和选择感应电动机负荷模型参数提供依据。结果表明:采用本文方法计算的感应电动机负荷静态功率电压特性比传统的ZIP负荷模型模拟感应电动机负荷静态功率电压特性精度要高。     

含负荷模型的次同步谐振分析

首先推导了同步电机dq坐标系下的5阶感应电动机动态方程,此方程能够与含电磁暂态的次同步谐振分析的同步电机及网络方程接口。同时分别推导了5阶感应电动机及恒阻抗(Z)、恒电流(I)、恒功率(P)等负荷模型线性化方程。应用IEEE第一标准模型建立了包含上述负荷的次同步谐振分析的线性化模型,分析了ZIP等静态负荷以及感应电动机与恒阻抗构成的综合负荷对扭振模态阻尼特性的影响。分析结果表明,上述不同负荷模型导致了不同的扭振模态失稳,不考虑负荷模型的分析结果可能过于乐观,也不能找到一种负荷模型确保分析结果保守。     

受端负荷模型对交直流系统稳定性的影响

分析负荷模型对多馈入交直流系统功角稳定性的影响。在远方电源向负荷中心送电的多馈入交直流系统中，受端负荷为动态负荷或恒功率负荷时，系统的功角稳定性差；受端负荷为恒电流负荷，特别是恒阻抗负荷时，系统稳定性较好。同时分析了负荷模型对采用直流简单模型进行快速扫描的精度影响。通过量化分析方法揭示了上述现象的机理。     

直流馈入受端电网暂态电压与频率稳定紧急协调控制策略

为应对多直流馈入受端电网直流闭锁故障导致的暂态电压和暂态频率稳定问题,提出一种综合考虑直流功率紧急提升、调相机紧急控制和切负荷的紧急协调控制策略。首先,采用了基于多二元表的暂态稳定裕度指标,分析了直流功率紧急提升和调相机紧急控制对受端电网暂态电压稳定的影响,提出了受端电网多控制手段紧急协调控制方案。其次,基于该控制方案,计及暂态电压和暂态频率稳定约束,以控制代价最小为目标,建立了多控制手段下受端电网紧急协调控制优化模型。然后,采用灵敏度法将模型线性化,考虑了直流功率紧急提升对暂态电压稳定的负面影响,并采用逐次线性规划方法求解。最后,通过华东电网实际案例结果验证了所提控制策略的有效性。     

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。     

含跟网型VSC的交流系统暂态稳定解析模型及协调控制

电压源换流器(VSC)型高压直流输电系统接入,可能引起交流系统暂态稳定特性发生变化。因此,针对含跟网型VSC的交流系统开展暂态稳定解析分析。建立了故障前、故障期间和故障后系统的暂态稳定解析模型,并提出了一种基于离散积分的系统故障临界清除时间解析计算方法。基于解析模型,分析了故障期间VSC注入电流相位和幅值、故障位置对交流系统暂态稳定的影响。提出了一种增强交流系统暂态稳定性的协调控制策略,其利用广域测量系统获取临界同步机群的转子角频率,实现VSC的有功、无功电流动态调制。基于PSCAD/EMTDC搭建的多机系统电磁暂态仿真模型,验证了理论分析的正确性、所提控制策略的有效性和鲁棒性。     

适用于暂态稳定分析的代表性静态负载模型研究

负载模型对电力系统动态分析和控制具有重要影响。目前,静态负载模型仍然在工业界有着广泛的应用,而动态负载模型因其能够描述负载的动态行为,被学术界和工业界推荐以提高动态分析和控制的准确性。基于在线测量数据,评估了采用静态负载模型进行暂态稳定分析的准确性。采用多组在线测量数据,推导了三种静态负载模型的模型参数,比较了这三种模型的有功功率和无功功率模拟特性。数值研究表明,静态负载模型与感应马达模型相比,能够可靠地描述扰动过程中有功功率的特性,因而适用于暂态稳定分析。     

改善基于双馈感应发电机的并网风电场暂态电压稳定性研究

提出了改善基于双馈感应发电机的并网风电场暂态电压稳定性的措施以实现风电场的低电压穿越(low voltage ride through, LVRT)功能。目前，大部分基于双馈感应发电机的变速风电机组不具有故障情况下的暂态电压支持能力，当电网侧发生严重短路故障时，风电场的暂态电压稳定能力会影响到电网安全稳定。该文在DIgSILENT/PowerFactory中建立了具有暂态电压支持能力的变速风电机组转子侧变频器控制模型及用于故障后稳定控制的桨距角控制模型，通过包含风电场的电力系统仿真计算验证了模型的有效性及其对风电机组和电网暂态电压稳定性的贡献。仿真结果表明，当电网侧发生三相短路故障时，风电机组转子侧变频器暂态电压控制能够控制风电机组发出无功功率支持电网电压；桨距角控制能有效降低变速风电机组机械转矩，避免出现风电机组超速及电压失稳。得出结论：采用变频器暂态电压控制及桨距角控制能够改善基于双馈感应发电机的并网风电场的暂态电压稳定性，确保风电机组低电压穿越(LVRT)功能的实现及电网安全稳定。     

直流系统无功动态特性及其对受端电网暂态电压稳定的影响

对交流系统大扰动后的直流系统无功动态特性进行了深入的分析,提出了直流系统无功源-荷转换的新观点。从动态无功平衡的角度分析了直流系统无功源-荷转换对受端电网暂态电压稳定的影响机理和途径,并提出了定量刻画临界暂态电压稳定时直流系统无功动态特性的解析方法。在此基础上,综合考虑直流系统无功源-荷转换特性、无功网络传递特性和直流落点电压支撑强度,构建了一种用于评估直流系统对受端电网暂态电压稳定影响的解析指标。与临界切除时间变化量指标所得结果相比,南方电网的相关仿真结果验证了所提指标的有效性和实用性。     

提高系统暂态稳定性的柔性直流受端电网故障穿越策略整定

随着大容量柔性直流输电技术日趋成熟,其在大电网中的应用愈发广泛。充分利用柔性直流灵活、快速的调节性能,设计合理的控制策略,有利于提升系统的安全稳定特性。文中重点针对柔性直流的交流故障穿越策略,利用扩展等面积法则(EEAC)分析了其影响系统暂态稳定性的机理。提出一种提高系统暂态稳定性的故障穿越策略工程优化整定方法。通过优化柔直在故障穿越期间的无功控制目标、低穿电压阈值、故障穿越期间的有功和无功电流限值以及故障穿越的恢复电压阈值,可显著提升柔性直流接入系统的暂态稳定特性。在规划系统仿真中验证了所提方法的有效性,可为实际柔性直流接入系统的控制策略优化及方式安排提供技术支撑。     

Analytical Comparison of Static and Dynamic Reactive Power Compensation in Isolated Wind–Diesel System Using Dynamic Load Interaction Model

This article presents static and dynamic reactive power compensators together for a self-excited induction generator and synchronous generator based isolated hybrid power system. Reactive power is required for excitation of the induction machine and for load under steady-state and transient state operations in an isolated hybrid power system. For small perturbation of load reactive power and input wind power, the use of a dynamic compensator alone may give better voltage stability but at a high cost; in contrast, the static compensator reduces the cost on compromising with the voltage stability. The proper rating selection of both compensators used may give the optimum solution between the voltage stability as system performance and cost of compensation. The fixed costs and voltage profiles are compared for the different participations of the fixed capacitor bank and STATCOM. The interaction of the dynamic load model is also introduced to make the system more reliable and hence a new power balance equation is derived. A 10% step disturbance in the dynamic load model as well as wind power input is considered for the system study. Four different cases designed for unique participation of static and dynamic reactive power compensators are presented. The analytical comparison is based on cost, rating selection, and voltage stability under transient condition.     

含有多馈入直流的交直流混合电网高压直流建模研究

讨论了目前研究交、直流混合电网时在直流建模方面存在的模型过度简化及模型选用不恰当问题；分析了稳定性研究中直流建模的一般方法，指出了简单模型、响应模型和详细模型的基本特征；基于NETOMAC环境，以中国南方电网为原型对改进的直流响应模型和直流详细模型进行了建模和仿真对比研究，分析了两种模型的优、缺点和适应性；对含有多馈入直流且直流落点邻近的南方电网，探讨了现有HVDC建模方法在研究大扰动下交直流相互影响及直流换相失败对邻近交直流系统的影响方面存在的明显不足。从基于动态相量法计及电压畸变的新直流相量模型研究和基于机电／电磁暂态模型的交直流混合仿真算法研究两个截然不同的角度提出了可行的直流建模研究思路。研究成果为含有多馈入直流的交直流混合电网的安全稳定分析提供了建模依据和参考，也为仿真分析多直流逆变站的连锁换相失败问题提供了新的解决思路。