含分频风电的电力系统潮流计算方法以及稳态特性分析

对含分频风电的电力系统潮流计算方法以及稳态特性进行了分析.首先,给出了分频风电系统中的核心设备——交交变频器的潮流稳态模型.其次,根据上述模型,提出了一种利用统一迭代法计算含分频风电的电力系统潮流的新方法.该方法在传统的牛顿-拉夫逊潮流算法中增加了交交变频器模型,对雅可比矩阵进行了扩展.同时,分析了交交变频器控制参数对系统潮流的影响,并通过算例进行了验证.最后,针对2015年四川规划电网,利用潮流程序,对含分频风电的电力系统电压波动以及无功需求两个稳态指标进行了计算与分析.特别地,着重对低频侧采用变频率策略的分频系统与采用恒定频率策略的分频系统进行了比较.对典型日的分析表明,由于风电场主要运行在中低风速区域,因此采用变频率策略的分频系统的总体稳态指标会占优.     

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。     

基于永磁直驱同步风电机组的分频海上风电系统控制策略

海上风电经分频输电线路传输的研究近年来引起国内外的关注。由去除机端换流器的多台基于永磁直驱同步发电机(PMSG)的风电机组、海底电缆和交交变频器组成的分频海上风电系统,可通过线路末端的交交变频器控制PMSG的转速捕获风能,可节省初始投资和运行维护费用。考虑变压器和输电线路的影响后,推导出分频海上风电系统的准稳态模型,基于转子平均磁链定向给出多机矢量控制器的设计原理;从曲线拟合的角度,给出多机组运行频率的求解方法;以4台PMSG为例,搭建了分频海上风电系统仿真模型。结果表明采用多机矢量控制方法,在不同风速条件下,风电机组的转速均能够跟随指令值,并实现风能的最优捕获。     

含风电-SMES的电力系统暂态稳定概率评估

大规模风电并网给电力系统的稳定运行带来了新的挑战,储能是应对这一挑战的技术之一。以超导磁储能(SMES)为例,提出了含风电-SMES储能的电力系统暂态稳定概率评估方法。首先搭建了一个含有风电和储能的仿真测试平台,其中：风电场采用双馈型风力发电机等值模拟,储能的模型采用SMES的三阶模型。在此基础上,研究了含风电和SMES的电力系统暂态稳定概率评估的方法,重点考虑了故障扰动和风速波动等随机因素,故障扰动包括故障位置、故障类型、故障持续时间以及重合闸成功与否等。基于二分法和蒙特卡罗仿真,量化了系统失稳的风险,建立了风电场的渗透率、储能容量和系统稳定性之间的定量关系。最后,结合SMES的技术经济性分析,给出了最优储能容量计算方法。     

短路故障下单机无穷大系统的暂态稳定仿真分析

电力系统暂态稳定性是评估电力系统安全稳定运行的重要指标。短路故障是电力系统暂态稳定分析中最常见的大干扰信号,因此着重分析短路故障情况下电力系统暂态稳定变化特性。当系统发生短路故障时,根据发电机转速变化曲线可判断系统暂态稳定性。通过改进欧拉法对发电机转子运动方程进行数值求解,获得发电机转速的数学计算模型。采用单机无穷大系统模拟实际电力系统,建立短路故障下暂态仿真模型,从切除故障时间和调节发电机励磁系统两个方面分析电力系统暂态稳定性,结果发现通过快速切除故障和调节励磁放大系数均可保障系统的稳定性。研究成果可为电力系统稳定性的分析和控制提供有力的支持。     

计及风电随机激励的电力系统暂态稳定分析

为了探讨风电随机激励对电力系统暂态稳定的影响,提出一种基于随机微分理论对含风电电力系统进行建模和稳定分析的方法。首先将异步风机机械功率作为随机激励,在暂态过程中利用伊藤型随机微分方程对异步风机的转子运动方程进行建模,将传统的微分代数方程模型扩展成随机微分代数方程模型;然后针对新的模型,通过时域仿真进行求解,分析风电功率随机波动对电力系统暂态过程的影响。算例结果表明:相比于确定性和概率性暂态稳定分析方法,所提方法能够更好地揭示风电不确定性对电力系统暂态稳定性的影响。     

基于临界惯量和预想故障的含风电电力系统暂态功角稳定在线预警

大规模风电接入使得电力系统惯量水平降低,暂态功角失稳风险加剧,开展含风电电力系统故障前的暂态功角稳定在线预警对保障其安全稳定至关重要。提出了基于临界惯量和预想故障的含风电电力系统暂态功角稳定在线预警方法。首先,通过理论分析得到风电场在故障清除后短时间的功率恢复过程不能忽略的推论,并建立等效外特性模型,进而基于扩展等面积定则构建了计及风电场多阶段外特性的暂稳数学模型。其次,定义了含风电系统暂态功角稳定的临界等效惯量,并通过匀加速分段等效提出了实用化的求解方法,进一步提出了暂态临界惯量指数,实现稳定裕度量化分析并给出风险等级。最后,以含风电接入的四机两区域系统和IEEE39节点系统为例,仿真验证了所提方法的有效性和适用性。     

电力系统振荡动静态网络分析及功率传输特性EI北大核心CSCD

以同步发电机为主的传统电力系统发生低频振荡时,通常采用机电暂态模型来分析与计算,网络使用准稳态模型,潮流关系满足代数方程。但对于其次同步振荡或者电力电子化电力系统宽频振荡时,通常采用电磁暂态模型来分析与计算,网络使用动态模型,潮流关系满足微分方程。文中针对电力系统小扰动失稳后的一般化统一振荡形式,建立以传统电力系统中的同步发电机和电力电子化电力系统中的电压源型变换器为代表的发电设备外部特性的统一描述形式。推导动态和静态网络描述的功率特性方程,建立功率与振荡频率依赖关系的物理图像,发现其可被划分为低频区(10Hz以下)、谐振区(10~200Hz)和高频区(200Hz以上),证明了低频振荡时静态网络描述的适用性,而对于次同步振荡和高频振荡,网络则须使用详细的电磁暂态模型。推导结果在两机系统和多机系统中得到仿真验证。     

高风电渗透互联系统的功角暂态稳定分析与惯性综合控制

具备虚拟惯性的变速风电机组接入电网,互联系统的暂态稳定控制将因惯性可控而更加灵活.首先推导含风电的两区域互联电力系统的线性化状态方程,分析风电机组的虚拟惯性作为系统运行可控参数对暂态功角特性的影响机理.其次,针对互联系统两侧区域电网,分别提出基于惯性调节的系统功角暂态稳定控制策略,通过协调两侧子区域惯性,提高系统功角暂态稳定.最后,通过建立高风电渗透下的两区域电网的仿真模型,验证所提控制策略通过灵活调节风电惯性,可显著改善区域互联系统的功角暂态稳定性.     

全功率永磁直驱风电机组暂态稳定性研究

基于矢量解耦控制策略,建立了适用于电力系统暂态稳定分析的直驱风力发电机组在d-q轴坐标下暂态数学模型,其中包含了对直驱风电机组暂态性能有影响的传动链模型;搭建了发电机侧控制策略和网侧控制策略.利用MATLAB/Simulink软件搭建了包含传动链的并网型直驱风力发电机组的暂态仿真模型,对直驱风力发电机组进行暂态稳定性仿真.结果表明:当电网电压骤降时,实现了有功、无功解耦控制;当电网发生故障时,发电机转速、有功功率、无功功率和机端电压有一定的波动;直驱机组直流电压升高,因此风电机组需要对直驱风电机组电力电子元件的保护;当电网电压跌落时,直驱风电机组具有发出无功的能力,有利于故障时电网电压快速恢复,从而提高电力系统的安全和稳定性.     

电力系统暂态稳定计算算法

描述了电力系统暂态稳定计算中一些主要方法,即数值算法、直接法、正规形算法.分析了一些方法的原理,用文字进行了说明.最后对电力系统暂态稳定计算的发展做出了一些预测.     

电力系统暂态稳定概率

在电力系统概率安全性评估中,预想事故下系统暂态失稳概率的计算是一个基本环节.文中基于安全域的研究成果,提出了一个离散和连续相结合的暂态失稳概率模型.其中除计及了节点注入功率不确定性、沿线事故发生地点的不确定性以及事故清除时间的不确定性外,还计及了负荷模型的不确定性.同时,采用以半不变量为基础的Gram-Charlier级数法计算截断正态分布随机变量的联合概率分布,使概率分布的考虑更加符合实际.算例表明该方法具有较高的计算效率.     

电力系统机电暂态实时仿真系统

开发了一种基于机电暂态计算的电力系统实时仿真系统,研究了该仿真系统各部分的构成、工作原理以及仿真实现过程中涉及的接口问题。采用电力系统励磁和继电保护的模拟装置对仿真系统的功能进行了测试,验证了该系统实时仿真结果的正确性。该系统还能够满足实时性的要求。     

对于电力系统暂态稳定分析的几点认识

电力系统暂态稳定分析与控制的研究已进行多年,取得了一定的成果,而新的运行环境也对系统的暂态稳定性提出更高要求的情况下,有必要对现今暂态稳定分析与控制的现状作一总体性的认识,明确其中存在的问题,认清目前的主要任务和今后研究工作的着眼点,本文从几个角度分析了几种暂态稳定分析手段及其中遇到的问题.     

基于能量函数法的电网暂态稳定性分析

为将能量函数更好地应用于工程实践,提出了一种适用于暂态稳定分析的具有良好精度的动态实用模型。该模型通过区域等值构造2机等值系统后,利用转子加速度方程得到等效单机无穷大系统。基于此模型构造等效暂态能量函数,求解新的稳定平衡点后计算出临界能量。通过暂态能量与临界能量的比较以及稳定域2种方式可判断系统稳定性,并通过PSASP...     

电力系统暂态变量的Prony分析

电力系统暂态过程中,各类变量由衰减直流分量与衰减交流分量(基波,谐波)组成。确定暂态信号中的各分量对电力系统控制和保护至关重要。Prony分析可以直接提供按指数规律衰减信号中各种分量的频率和幅值,更切合电力系统暂态变量的特点,并可用最小二乘法得到高精度的拟合。本文采用两个算例来说明该方法的有效性,第一个算例对石洞口二厂600MW汽轮发电机静止励磁系统实测阶跃响应进行Prony分析并作误差分析,第二个算例对发电机空载三相短路电流进行Prony分析,得到短路电流各分量。     

基于广域相量测量的暂态稳定快速评估方法

由于不可能在系统所有节点都安装相量测量单元(PMU),因此如何以较少的关键量测信息分析系统稳定性就成为迫切需要解决的问题。提出一种直接将等面积准则(EAC)应用于多机系统稳定评估的方法:捕捉故障后最超前和最滞后的相对摇摆最厉害的机组对,通过拟合其相对功角特性曲线并应用EAC进行暂态稳定类型的快速判别和稳定性指标的快速计算。该方法无需对多机电力系统进行机群划分、机群凝聚等值,对实际系统信息需求量少,计算时间短,且可取得与时域仿真方法等同的分析精度。算例结果验证了该方法的正确性。     

电力系统暂态稳定方法综述

介绍了目前工程和学术界研究和分析电力系统暂态稳定问题的方法,分析了各自的适用性及优缺点。     

基于多频段电力系统稳定器的电力系统暂态稳定性优化策略

针对风电场接入互联系统后产生的暂态稳定性问题,分析了低频振荡产生的原因,提出将多频段电力系统稳定器(multi-band power system stabilizer,MB-PSS)与静止无功补偿器(static var compensator,SVC)联合运行的控制策略,并对二者设置目标函数进行优化,从而提高系统运行的稳定性。将风电场接入IEEE两区域四机互联系统,在MATALB仿真平台对4种工况进行了仿真验证,结果表明所提策略在抑制区间低频振荡和稳定系统电压方面性能优越,能有效提高电力系统的暂态稳定性和电能质量。     

电力系统暂态稳定分析的能量函数法

介绍暂态能量函数法（ＴＥＦ）的一种新型解算方法,其运算速度、数值鲁棒性、适用问题大小及模型多样性方面可以满足生产实际的需要。这种方法具有以下两个主要特点：使用网络结构保持模型,充分利用稀疏矩阵法。其基础是主导不稳定平衡点的求解、自动变阶变步长积分法及主导不稳定平衡点的新求法。用本方法编制的程序通过ＥＰＲＩ６机试验系统的求解得到了满意的结果。