考虑线路及网侧阻抗的多台储能变流器稳定性影响分析

为保证储能电站能够安全稳定运行,本文研究网侧阻抗、多机并联线路阻抗和并联机组数对储能电站安全稳定运行的影响,通过建立系统数学模型并通过特征值根轨迹方法验证系统稳定性。首先建立三相并网模型,然后运用诺顿等效原理,建立单台及多台储能变流器（PCS）并网等效电路,分析得出决定考虑线路及网侧阻抗情况下的多机并联模型传递函数,据此分析得出并联台数、线路阻抗、网侧阻抗等参数变化对系统稳定性的影响,并通过在Simulink平台下搭建多PCS并联仿真模型,验证了理论的正确性。     

基于阻抗特性的次/超同步振荡风电场振荡源识别及切机策略

风电场接入弱电网或经串补线路并网受扰后易引发电力系统的次/超同步振荡,切除有功率振荡的风电场是从源头上抑制系统振荡的重要控制措施。首先给出了振荡源的识别方法,分析了次/超同步振荡期间风机阻抗特性以证明识别方法的正确性,分析了次/超同步振荡期间风电场阻抗特性,然后提出了优先切除振荡源策略。最终,通过实例仿真验证了所提风电场振荡源识别及切机策略能高效抑制次/超同步振荡,保障电网安全稳定运行。     

一种电力系统振荡抑制方法的探讨

为了保证电力系统安全稳定运行,对电力系统振荡抑制方法进行探讨。基于系统振荡发生机理,在变压器中压侧串入限流电抗器,通过改变系统总阻抗以调节振荡阻尼,从而解决了系统振荡问题。工程实例应用效果表明,该方法能快速有效地抑制电力系统振荡,确保了发电机与系统同步运行。但串入电抗器后会增加变压器中压侧出口至中压侧母线的阻抗,需要修改下级线路保护整定值。     

考虑频率耦合的MMC序阻抗建模及附加陷波器阻抗重塑方法

模块化多电平变流器(modular multilevel converter, MMC)与电网间的频率耦合会影响变流器的阻抗特性,常规研究未考虑频率耦合造成的阻抗模型不准确,对分析系统阻抗特性造成了困扰。针对此问题,建立考虑频率耦合下MMC的全阶阻抗模型,进而分析系统稳定性。在此基础上提出一种基于陷波滤波器的MMC阻抗优化方案,解决弱电网互联系统的稳定问题。在分析MMC传统阻抗建模不能有效发现实际低频段振荡的原因基础上,研究频率耦合在MMC建模中的产生机理和影响程度。根据频率耦合的产生机理,建立小信号模型及变量关系,推导出频率耦合下的MMC全阶阻抗模型。依据全阶模型,提出一种基于陷波器的系统阻抗优化方案,有效解决了MMC弱网互联系统的低频振荡及稳定分析问题。仿真结果验证了耦合下MMC全阶阻抗模型的准确性及低频振荡阻抗优化的可行性。     

基于阻抗辨识的沽源地区风电并网系统次同步振荡控制策略

大规模风电集群与系统交互作用引发的次同步振荡严重威胁电网运行安全。文中提出一种基于系统阻抗辨识的次同步振荡控制实现框架及计算方法。通过辨识电网侧和风场支路阻抗得到系统序阻抗，基于系统序阻抗实部值的变化来判定稳控系统切除不同风场馈线的有效性，考虑不同风场对系统阻抗的影响大小并基于最小切除量原则制定次同步振荡控制策略。针对实际电网中电网侧阻抗及风场支路阻抗难以辨识的难点，提出电网侧阻抗极限值预估和风场支路阻抗在线测量方法。基于PSCAD/EMTDC仿真平台构建沽源地区实际风场群并网系统模型，验证了所提次同步振荡控制策略的有效性。     

计及闭环策略的并网逆变器集群阻抗特性比较分析

以逆变器集群为接口的新能源大规模接入改变了电网的动态特性,次/超同步振荡现象频发,制约了新能源的并网消纳。为深入研究该类型振荡的抑制方法,以单台并网逆变器输出阻抗为最小建模单元,引入谐波线性法推导了PI控制和准PR控制策略下逆变器闭环系统的序阻抗模型,在此基础上建立考虑多台逆变器并联运行的等效阻抗模型。通过对比两种闭环控制策略下逆变器集群输出阻抗的低频段动态特性和接入弱电网后的系统稳定性,在电流内环具有相同稳定裕度的情况下,相较于PI控制,逆变器集群采用准PR控制时互联系统稳定裕度更大,可以降低系统发生次/超同步振荡风险。最后在Matlab/Simulink仿真平台搭建逆变器集群并网仿真模型,模拟了不同强弱电网环境下的并网稳定与失稳现象,从而验证理论分析结果。     

基于传递函数辨识的双侧频差直流调制抑制研究

随着电网互联规模的不断扩大,区间低频振荡已成为危及电网安全稳定运行的突出问题。应用Prony方法,可以辨识系统的振荡模式,从而找出对系统影响较大的区间低频振荡模式,同时在考虑系统初始状态影响条件下可以辨识得到系统的降阶传递函数,采用极点配置法结合辨识结果调整双侧频差直流调制器参数,用双侧频差直流调制阻尼区间低频振荡。仿真结果表明,通过合理地配置直流附加控制器参数,双侧频差直流调制可以有效改善系统阻尼,抑制系统区间低频振荡,提高系统动态稳定性。     

直流调制对电网区间低频振荡的抑制作用

随着电网规模的不断扩大,区域间低频振荡已成为危及电网安全稳定运行的主要问题之一。以国内某大型交直流并行电网为算例,采用基于隐式重启动Arnoldi算法IRA（implicitly restarted arnoldi）编制的SSAP软件,结合Prony模式辨识方法,对该系统进行小干扰稳定分析,找出存在的弱阻尼区间振荡模式。采用整流侧的直流功率调制和逆变侧的熄弧角调制来阻尼并行交流线路上的区间低频振荡。特征值计算结果表明,通过合理地配置直流附加控制器参数,直流调制可以有效改善系统阻尼,增加系统动态稳定性,     

计及频率耦合特性的LCC-HVDC送端系统阻抗建模与稳定性分析

随着双馈风电和高压直流输电(high-voltage direct-current,HVDC)在电力系统中的比例越来越大,电网换相换流器型HVDC(line-commutated converter based HVDC,LCC-HVDC)与双馈风电场、弱电网互联时会存在交互稳定问题,且振荡频率会呈现频率耦合特征。针对LCC-HVDC整流站存在的频率耦合现象,采用3-D傅里叶变换建立阻抗模型,分析LCC产生频率耦合现象的机理,进行各个影响因素对LCC频率耦合程度的敏感性分析。最后,研究频率耦合特性对LCC整流站、双馈风场、弱电网互联系统稳定性分析的影响,并通过时域仿真验证所得结论。     

基于阻抗分析的LCL型并网逆变器多谐振控制

弱电网条件下,由于电网阻抗与逆变器阻抗失配,并网电流容易发生谐波振荡,破坏了系统的稳定性.基于阻抗分析法,建立了考虑锁相环(PLL)和控制延时的单相LCL并网逆变器的小信号模型,通过阻抗稳定判据分析了弱电网在常规控制策略下的失稳机理,提出了一种基于多谐振控制器的电压前馈控制来独立控制公共耦合点(PCC)电压基频分量和谐波分量,增强系统稳定性的同时显著提升并网电能质量.该方法从阻抗角度分析PLL及电压前馈对逆变系统稳定性的影响,为抑制低频次谐波设计了多谐振控制器,并基于阻抗稳定准则详细推导实现方法和参数设计过程,最后仿真结果验证了所提控制方法的有效性和可行性.     

单输电通道中输电断面静稳极限的快速估算

为快速估算互联电力系统输电断面的静稳极限,应用短路电流计算等值阻抗,在此基础上提出了快速估算单输电通道静稳极限的方法。分别求取输电断面联络线两端母线的短路电流和短路容量,并据此将互联的大系统等值成为简单的两机系统。为考虑励磁影响,给出了等值系统机端电压修正方案。将修正后的等值系统机端电压和等值阻抗代入输电断面功率传输极限公式,即可得到输电断面静稳极限。算例结果验证了该方法的有效性。     

基于超越方程极点分布间接判定的分布式电站谐波不稳定分析方法

线路分布参数模型的引入导致系统极点方程为含复数双曲函数的超越方程,极点分布难以确定,且忽略dq轴耦合可能导致系统稳定性误判。建立并验证了同时计及dq轴耦合及线路分布参数的分布式电站阻抗模型。提出基于广义奈奎斯特稳定判据的极点分布间接判定方法,利用回率矩阵特性间接判定超越方程极点分布,解决了超越方程极点分布求解难题。给出稳定判据应用过程中回率矩阵构造和稳定条件判定的详细过程。分析结果表明忽略线路分布参数或dq轴耦合均可能造成稳定性误判,且忽略前者还将导致遗漏高频谐波放大点。所提方法能准确分析该系统稳定性,并可准确评估系统潜在谐波放大点。最后,仿真验证了所提方法的准确性和有效性。     

新疆与西北主网互联后电网小干扰稳定性和系统扰动试验特性

新疆电网以750 kV电压等级线路接入西北主网后,互联电网的动态特性、振荡模式发生了变化,新增了一个新疆电网对西北主网的区域间振荡模式。新疆内部和西北主网内部主要断面的动态稳定水平没有下降,新疆电网内部局部地区仍存在弱阻尼振荡模式。通过协调优化新疆电网内部北疆西部地区部分机组的励磁系统自动电压调节器(automatic voltage regulator,AVR)和电力系统稳定器(power system stabilizer,PSS)参数,可提高系统的阻尼水平,并在一定程度上解决了该地区水电窝电现象。开展了实际互联电网系统扰动试验,实测数据验证了仿真计算结果的准确性,通过扰动试验掌握了互联电网的动态特性和系统阻尼水平。研究综合运用了时域和频域的方法,并以频率计算为主,辅以时域分析校验。     

三相并网逆变器闭环输出阻抗建模及其优化

变压器漏感、线路阻抗等导致实际电网存在阻抗,并网逆变器输出阻抗与电网阻抗不匹配容易导致并网逆变器的稳定性变差,甚至不稳定。采用阻抗稳定判据对系统稳定性分析时,研究并网逆变器的闭环输出阻抗特性至关重要。首先在静止坐标系中建立了并网逆变器的闭环输出阻抗模型,并对电网存在阻抗情况下系统稳定性机理进行了研究。针对数字控制系统中计算延时和PWM调制等效延时对闭环输出阻抗的影响,提出了一种阻抗优化方法,以增大闭环输出阻抗幅值,提高系统的稳定性。采用改进阻抗的方法,以网侧存在RLC阻抗为例,对并网逆变器的稳定性进行了分析以及实验验证,结果表明所提出方法的正确性和有效性。     

基于阻抗测量的多逆变器系统稳定性校验方法

随着接入电网的电力电子逆变器的增多,逆变器与电网交互导致的稳定性问题越来越突出.逆变器在接入电网之前有必要进行稳定性校验,以确保逆变器接入电网之后系统能安全稳定运行.为此,文中提出一种基于阻抗测量的多逆变器系统稳定性校验方法,用于多个逆变器接入电网前的稳定性校验.同时,还提出利用主动式阻抗灵敏度分析方法识别造成系统失稳的主导逆变器,为确定并网方案提供依据.应用案例研究表明所提方法适用于多逆变器系统稳定性校验分析,仿真和实验验证了所提方法的有效性.     

基于改进广义导抗法的独立电力系统静态稳定性分析

系统稳定性是独立电力系统设计和运行时需要被重点考虑的因素。由于现有稳定性判据的保守性,使得独立电力系统在设计时为保证稳定运行而付出了更多代价,对电力电子装置级联的条件提出了更严格的限制。为此提出同时考虑增益裕度约束和相位裕度约束的改进广义导抗稳定性分析方法,推导了具有更小禁止域的稳定性判据,用以计算多运行点系统的电源广义阻抗约束集和负载广义导纳集。以某同步整流发电机带恒功率负载的独立电力系统为例,验证了所提出的稳定性分析方法的正确性。与现有方法相比,该方法有效降低了保守性,提高了分析精度。     

毕节新能源送出电网故障分析及送电能力提高措施分析

电网稳控系统作为整个电力系统的重要保护手段，可以避免电网故障进而引发大范围停电的情况发生，是保证电网安全稳定运行的重要防线。首先，分析了毕节新能源建设工程情况；其次，根据该区域电网2023年网架情况，对该区域内电网交流系统进行了详细的稳定计算，分析系统存在的稳定问题和薄弱环节；最后，针对不同的交流线路故障，提出提高毕节新能源送出的措施建议，为该区域大电网安全运行提供保障。     

弱电网中基于调节器重构的多机并网稳定性研究

多逆变器并联并网的方式常见于光伏电站,以满足大规模发电的实际需求。但在弱电网中,由于电网阻抗不可忽略,导致多机并网系统的稳定性受到严重威胁。针对弱电网中多机并网稳定性问题,将弱电网下的三相LCL型并网逆变器作为研究对象,建立多机并网模型,分析了电网阻抗对系统稳定性的影响机理,由此提出一种基于调节器重构的控制策略,调整多机并网系统的零极点分布以提高系统的稳定性,最后研制了两台参数相同的三相LCL型并网逆变器实物平台,通过实验对该控制策略的正确性和有效性进行了验证。     

弱电网下电压控制型逆变器的自适应快速功率控制策略

电压控制型逆变器（voltage-controlled inverters, VCI）在弱电网下表现出更强的稳定性,有望在可再生能源发电中得到更广泛的应用。然而,VCI的有功功率控制带宽通常低于电流控制并网逆变器（current-controlled inverter, CCI）。随着电网阻抗增大和电网强度进一步降低,其调节时间甚至将长达数秒,难以满足可再生能源发电最大功率点跟踪（maximum power point tracking, MPPT）的要求。此外,现有的以功率环改造为特点的VCI有功功率快速控制方法,则可能导致弱电网下VCI稳定性损失。针对这一问题,本文的主要贡献如下：1）建立了VCI并网系统的详细输入-输出模型,揭示了弱电网下VCI功率环改造法面临稳定性和快速性矛盾的根源;2）提出一种基于外环改造和功率指令前置滤波的VCI有功功率快速控制方法,能够有效提升VCI有功功率控制带宽,且不影响其弱电网下稳定性,进一步实现了基于VCI的MPPT控制;3）针对短路容量比和电网阻抗大幅波动对所提控制的影响,提出一种基于电网阻抗在线辨识的VCI有功功率快速控制自适应方法。最后,实验结果验证了所提方法的有效性。     

华中电网的直流紧急功率支援问题

研究了1 000 kV交流特高压试验示范线建成后,直流输电调制对华北—华中互联电网运行安全稳定的作用。分析了直流紧急功率支援的机制以及实现方法,并对华中电网内直流系统发生双极闭锁故障时,华北—华中互联电网和特高压交流输电通道承受故障冲击的能力及系统的安全稳定水平进行了仿真分析。通过一回直流双极闭锁故障时,华中电网中4回直流输电线路之间紧急功率支援的仿真研究结果表明,采用直流输电系统紧急功率支援对保持互联系统稳定性和供电可靠性具有良好的效果。