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。     

贵州某区域电网风机脱网事故反演与分析

近年来贵州省大力发展风电,但其大部分风电场远离负荷中心,从地区电网末端接入,存在局部电网稳定性相对薄弱的情况。针对贵州某区域电网发生的大规模风电机组连锁脱网事故,在DIgSILENT/PowerFactory平台上采用实际参数搭建风场及电网模型,并进行事故反演仿真。基于该反演仿真,进一步梳理了事故中大规模风电机组脱网的发展过程,分析了风机脱网对该区域电网电压和频率稳定的影响。最后,基于该区域电网模型,对提高风电机组低/高电压穿越能力、应对大规模风机脱网的策略进行了验证分析,仿真实验结果表明以上策略应用到该区域电网中的具有有效性及局限性,可为研究其他区域电网类似问题提供参考。     

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。     

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。     

风电汇集系统连锁脱网事故影响因素分析

我国风电以集中接入、远距离输送为主要开发方式,随着风电并网容量快速增长,风电运行事故也呈现上升的态势,特别是近年,已发生多起连锁脱网事故。以某典型风电汇集系统发生的连锁脱网事故为研究案例,从系统网架结构、设备性能、运行方式、无功电压控制等因素着手,系统地分析它们对连锁脱网事故的影响,及相互递进关系,分析结果对于风电汇集系统连锁脱网研究和防范具有参考意义。     

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。     

大规模风电集中接入弱电网后的无功电压紧急控制初探

针对大规模风电集中接入弱电网后的地区电网无功电压控制问题,归纳了风电机组大规模脱网事故集中暴露的问题及事后改进情况,提出了暂态电压偏移越限是风电机组具备故障穿越能力后仍然会不同程度脱网的重要原因,分析了暂态电压偏移的机理,探讨了抑制暂态电压偏移越限的无功电压紧急控制措施。     

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。     

DFIG型风电场连锁脱网及改善措施分析

大面积的风电场连锁脱网事故对系统的安全稳定运行带来了严重影响。首先对连锁脱网事故的发生、发展过程进行详细介绍,着重分析了事故的演化机理,指出其核心问题,并基于此提出了改善风电场连锁脱网的控制措施。最后在DIgSILENT/PowerFactory仿真软件上搭建模型,很好地模拟了风电场的连锁脱网事故,并对风电场连锁脱网及其改善措施进行详细比较,旨在对风电场连锁脱网事故进行初步探索和分析。     

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。     

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。     

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。     

以并网点电压和机端电压平稳性为目标的风电场无功电压协调控制

现有的风电场无功电压控制方法均没有同时以风电场并网点和各机端电压为控制目标,因而不能完备地解决机端电压因扰动而发生偏移越界的问题。提出一种适用于变速恒频风电机组风电场的多目标无功电压控制方法。该方法通过调节风电机组及风电场内快速无功补偿装置优化风电场并网点及场内机组端电压,降低机组因电压越限而导致的脱网事故。以实际双馈风电机组的大型风电场为例,在RT-Lab实时仿真平台上验证了所提控制方法的有效性。     

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。     

大规模风电汇集地区风电机组高电压脱网机理

大规模风电场接入弱电网时会降低电网的电压稳定裕度,增加电压调整控制的难度。从实际发生的某次风电机组高电压脱网故障出发,探讨大规模风电经远距离输电线路送出时并网点出现高电压过程的机理,建立风电场远距离并网的等效单机无穷大系统模型,得出风电场并网点电压与送出功率及无功补偿之间的关系,推导出在风电机组恒功率特性下风电并网点电压对电容补偿的灵敏度,证明当风电送出功率增大时其并网点电压的灵敏度也随之增大,说明在风电大发时投入电容补偿后会引起较大的电压增幅,存在风电机组高电压脱网的风险。通过DIgSILENT软件对某实际风电场接入地区电网进行仿真分析,验证上述结论的正确性。