DFIG并网对电网低频振荡特性的影响研究

风电装机容量的增长使其对电力系统的影响更加明显,因此研究风电并网对电力系统低频振荡特性的影响,对确保电网的稳定运行具有重要意义。文中建立了完整的3机9节点电力系统模型,运用改进Fast ICA与Prony算法相结合的方法研究双馈风电机组并网对电力系统低频振荡特性的影响。分析结果表明,风电机组的接入为系统引入一个新的低频振荡模式,并且随着风电机组接入容量与接入位置的不同,振荡模式的阻尼特性也随之发生变化。     

双馈风电机组对电力系统低频振荡特性的影响

风电装机容鼍的增长使其对电力系统的影响更加明显,因此研究风电对电力系统小干扰稳定及低频振荡特性的影响,对确保电网的稳定运行具有重要意义.建立了完整的双馈风力发电机组(doubly fed induction generator,DFIG)模型,以WSCC 3机9节点电力系统为例,采用特征值分析方法,分析了双馈风电机组并网后对电力系统低频振荡特性的影响.分析结果表明,双馈风电机组在3种小同的运行模式下接入电网时,其出力和机端电压控制环节对电力系统低频振荡模态特性的影响在趋势和程度上均具有明显差异;合理设计风电机组机端电压控制环节的参数会有助于改善区域问振荡模态的阻尼.     

大规模风电接入对电力系统区域间振荡模式影响研究

随着风力发电的快速发展,电网安全约束逐渐成为限制风电接纳能力的瓶颈,而区域间弱阻尼振荡是其中一个重要方面。本文建立了包含风电场的电力系统等效模型,通过频域分析和时域仿真,研究大规模风电接入对电网区域间振荡模式的影响,并分析主要影响因素。研究表明,风电场替代送端同步机组,将改善区域间振荡模式的阻尼特性,而改善程度取决于所替代同步机组在该振荡模式中的参与因子模值。该结论在新疆—西北联网系统振荡模式中得到验证,为电网规划运行提供了参考借鉴。     

基于EWT和改进Prony算法的含风电区域电网低频振荡模态及影响因素研究

区域电网风电渗透率的提高使得电力系统的惯量降低,同时由于风电的随机波动性及不确定性增加,使得区域电网间联络线传输功率变动范围扩大,因此含风电区域电网低频振荡模态辨识方法及影响因素有待深入研究。文中提出一种基于经验小波变换方法(EWT)与改进Prony方法相结合的低频振荡模式辨识方法;在扩展四机两区域系统中,分析了含风电区域电网惯量变化和风电功率波动对区域间振荡模态的影响,基于极限传输功率下分析了双馈风电机组虚拟惯量控制参数对振荡模式的影响,给出了抑制含风电区域电网低频振荡的虚拟惯量参数设定值。     

构网型直驱风电机组间控制相互作用研究

构网型风电控制技术具有很好的弱电网适应性,可以有效避免风电并网次超同步振荡问题。但是虚拟同步控制引入固有的低频特征模式,接入强电网时会发生低频振荡,同时多台构网型风电机组并联运行时存在控制器相互作用。针对此问题,采用特征模式分析方法,研究了基于虚拟同步控制方法的构网型直驱风电机组并联运行时的控制相互作用及主导低频特征模式稳定性。揭示了虚拟惯量控制参数及系统运行方式对构网型风电机组并联运行低频振荡特性的影响。通过详细时域仿真验证了分析结果的正确性。     

基于区域极点配置的风电系统弱阻尼低频振荡模式抑制

风电并网不仅影响原有低频振荡模式,而且可能引入新的模式。改善单个低频振荡模式,可能削弱其他模式阻尼。基于双馈风电机组详细建模,建立风电系统状态空间方程,选择控制变量和输出变量。考虑双馈风电机组出力变化,分析弱阻尼低频模式区域极点配置的必要性。兼顾电网原有及新引入弱阻尼低频模式,构建降阶模型。采用基于线性矩阵不等式的区域极点配置法,设计输出反馈控制器,将所有弱阻尼低频模式配置在设定区域,提高其阻尼比,并增加系统稳定裕度。算例分析表明,所设计控制器有效提高所有弱阻尼低频模式的阻尼,改善了风电系统振荡特性。     

基于惯量响应的双馈风电机组动态协调机理研究

大规模风力发电联网挤占了具有转动惯量的同步发电机组容量空间,削弱了电力系统惯量水平与调频能力,迫切需要风力发电参与系统频率调节。基于双馈风电机组频率响应模型,解析得到惯量表达式,并分析锁相环控制参数对双馈风电机组惯量特性影响,提出当系统发生不平衡功率扰动时,可通过优化锁相环控制参数实现双馈风电机组惯量响应。以2台双馈风电机组并联系统为例,分析惯量响应期间不平衡功率在各双馈风电机组间的分配规律,并拓展到多机并联系统。建立双馈风电机组、同步机组联网系统频率响应模型,分析系统发生功率扰动各阶段频率响应特性。最后,通过时域仿真验证了理论分析的有效性。     

双馈风电场并网对系统低频振荡阻尼影响的分析与研究

在电力系统仿真软件中建立了双馈风电场和仿真电力系统模型,分析了双馈风电场并网后对低频振荡阻尼模式的影响,双馈风电场并网后出力变化、双馈风电场从不同位置并网对系统低频振荡模式阻尼的影响,仿真结果表明双馈风电机组接入系统后会引入新的振荡模式,随着双馈风电场出力增加,系统阻尼降低。双馈风电场从不同位置接入电网,不会改变系统的振荡模式,但是会改变系统在某些振荡模式下阻尼的性质。     

基于惯量响应的双馈风电机组动态协调机理研究

大规模风力发电联网挤占了具有转动惯量的同步发电机组容量空间,削弱了电力系统惯量水平与调频能力,迫切需要风力发电参与系统频率调节。基于双馈风电机组频率响应模型,解析得到惯量表达式,并分析锁相环控制参数对双馈风电机组惯量特性影响,提出当系统发生不平衡功率扰动时,可通过优化锁相环控制参数实现双馈风电机组惯量响应。以2台双馈风电机组并联系统为例,分析惯量响应期间不平衡功率在各双馈风电机组间的分配规律,并拓展到多机并联系统。建立双馈风电机组、同步机组联网系统频率响应模型,分析系统发生功率扰动各阶段频率响应特性。最后,通过时域仿真验证了理论分析的有效性。     

风电场并网对互联系统小干扰稳定及低频振荡特性的影响

为研究风电并网对互联系统低频振荡的影响,基于完整的双馈风电机组模型,定性分析了两区域互联系统在风电机组并网前后阻尼特性的变化情况.从双馈风电机组并网输送距离、并网容量、互联系统联络线传送功率、是否加装电力系统稳定器等多个方面,多角度分析了风电场并网对互联系统小干扰稳定及低频振荡特性的影响.之后,以两个包括两个区域的电力系统为例,进行了系统的计算分析和比较.结果表明,有双馈风电机组接入的互联电力系统,在不同运行模式下,双馈风电机组的并网输送距离、出力水平、联络线传送功率对低频振荡模式的影响在趋势和程度上均有显著差异,这样在对风电场进行入网规划、设计和运行时就需要综合考虑这些因素的影响.     

面向低频振荡分析的直驱风电机组阻尼转矩建模

针对直驱风电机组直流电压环和锁相环失稳问题,基于直驱风电机组电流源型线性化模型,分析了电网强度、直流电容输入功率以及控制参数对直驱风电机组稳定性的影响;建立了适用于直流电压环和锁相环稳定性分析的电流源型阻尼转矩模型,通过阻尼转矩法揭示了直驱风电机组失稳机理;进一步地将阻尼转矩法拓展至多机并联系统。研究结果表明：电网强度的减小、直流电容输入功率的增加、控制参数(直流电压环比例参数、锁相环比例参数)的减小会降低直驱风电机组低频振荡模式(直流电压环模式、锁相环模式)的阻尼系数,当阻尼系数小于0时,该模式下系统失稳,表现为直驱风电机组发生低频振荡。     

虚拟同步发电机对低频振荡的影响建模与特性分析

虚拟同步发电机(VSG)控制可模拟同步发电机(SG)的运行特性,帮助逆变电源克服惯量小、阻尼低的缺点,但VSG控制可能使逆变电源参与大电网机间或区域低频振荡。针对该问题,文中构建适用于电网低频振荡特性研究的VSG-SG互联系统小信号模型,并以此为基础,对比研究VSG和SG影响系统低频振荡模态的区别与联系,揭示VSG参与电网低频振荡的机理,辨析VSG各控制环节对低频振荡模态的影响力,分析不同类型VSG的低频振荡风险。最后,通过RT-LAB平台进行实验,验证了小信号模型分析的结果。     

低频振荡时的汽轮机调速控制方式在线调整策略

现场运行证明,若汽轮发电机组发生低频振荡,则可尝试改变调速系统控制方式以抑制振荡。已有研究表明,若电网侧的低频电功率振荡扰动引起机械功率共振,会使转子角振幅大幅增加。因此,分析了汽轮发电机组调速系统在串级比例—积分（PI）和2种单级PI控制方式下的阻尼特性和频率特性,提出了控制方式的调整策略,以避开共振频率点。仿真表明,发生共振时,通过调整调速系统的控制方式,能有效地降低转子振幅。该方法依托调速系统的现有功能进行低频振荡抑制,便捷有效且能在线调整,对系统的稳定运行具有现实意义。     

基于矩阵的迹的弱电网下永磁直驱风电场直流电压时间尺度小扰动振荡稳定性分析

弱电网下锁相环与直流电压环强交互作用给并网永磁直驱风电场稳定运行带来了安全隐患,以往研究主要采用基于具体仿真算例的模式分析法研究弱电网下风电场系统的锁相环或直流电压环稳定性规律,无法揭示所得稳定规律的内在机理。为此,建立考虑直流电压环和锁相环动态的并网永磁直驱风电场降阶模型,推导出系统状态矩阵的迹的数学表达式,从理论分析的角度揭示了弱电网下永磁直驱风电场的直流电压时间尺度小扰动稳定性规律。分析结果表明在风机控制参数固定不变的条件下,当系统运行参数如线路电抗、风电场无功出力或风机数量增大时矩阵的迹向正方向移动,这表明考虑锁相环动态影响时由直流电压动态主导的永磁直驱风电场系统至少有一个模式的阻尼变弱。     

液力变矩型同步风力发电机低电压穿越的控制原理及测试分析

液力变矩型同步风力发电机是一种基于液力变矩器和无刷同步发电机耦合的前端调速式风力发电机组,关键技术在于采用前端调速技术,使发电机转速恒定可以实现同步并网。风机在低速传动链上采用转速模糊闭环控制,高速传动链上采用液力变矩技术闭环控制转矩平衡,使风机在发生低电压穿越时转速与转矩控制的动态响应速度和精准度得到了较大改善。同时,同步发电机励磁系统采用强励模式,迅速提高发电机电动势及时补偿电磁功率的损失,并为电网提供无功能量支撑维持电网稳定。该机型低电压穿越性能经过现场实地认证测试,结果充分验证了其控制策略的有效性和可行性。     

基于抑制电力系统低频振荡的火电机组控制方式优化

电力系统低频振荡事件的发生有一定的随机性,目前火电机组热工控制方式不能有效抑制低频振荡。结合两个具体案例,分析火电机组参与低频振荡的过程,总结得到共同点;基于振荡期间汽轮机转速信号与电网频率信号的显著差异这一特点,提出了可抑制强迫振荡的火电机组控制方式优化方法,并建议使用电网频率信号代替转速信号用于一次调频回路。     

基于同伦函数的直驱永磁同步风电机组次同步振荡特征值分析

为了研究直驱永磁同步风电机组的次同步振荡问题,建立了典型的风电系统数学模型。在使用传统特征值分析法的基础上,利用同伦函数代替参与因子法,准确且直观地辨识出系统振荡模态特征值对应的状态变量。在此基础上进一步分析状态变量对应的参数对系统振荡模态特征值的影响。最后,通过PSCAD/EMTDC平台进行时域仿真。结果表明:直流电压控制外环积分系数和电流控制内环比例系数对系统的次同步振荡有很大影响。     

电力系统调频控制相关的频率振荡问题

电网中多次出现不同于传统低频振荡的频率振荡问题,和调频控制过程强相关。基于一个三区域系统,采用特征值分析和时域仿真的方法,分析了系统中不同类型的振荡模式及其表现。除功角振荡模式外,系统中包含超低频的一次调频(PFR)模式和振荡频率更低的自动发电控制(AGC)模式。功角振荡模式下,机组转速和区域电网频率相对振荡,而PFR模式和AGC模式下电网频率整体振荡,是频率振荡模式的一个根本特征。根据分析结果,PFR模式下主要是PFR参与动作,而AGC模式下主要是AGC参与动作,并提出了根据不同变量参与因子辨别频率振荡模式并区分PFR模式和AGC模式的方法。分析结果初步厘清了不同类型频率振荡模式的表现和区别。