不对称短路时电抗型故障限流器对暂态稳定性的影响

针对单机对无穷大系统,提出了在输电线路不同位置发生不对称短路故障时,故障限流器(FCL)投入电抗后对暂态稳定性影响的分析方法.基于功角特性曲线分别详细分析了在单相接地短路、两相接地短路和两相短路故障下电抗型FCL对暂态稳定的影响情况.通过对接入电抗型FCL的电力系统进行不同类型故障下的暂态稳定时域仿真研究,验证了分析结论.     

电抗型超导故障限流器对两机系统暂态稳定影响

针对两机系统,提出了在输电线路不同位置发生三相短路故障时,超导故障限流器(SFCL)投入电抗后对暂态稳定性影响的分析方法.基于功角特性曲线分别详细分析了在三相短路故障下电抗型SFCL对暂态稳定的影响情况.通过时接入电抗型SFCL的电力系统进行故障下的暂态稳定时域仿真研究,验证了分析结论.     

线路电抗对系统小干扰稳定性的影响

针对输电线路电抗对系统小干扰稳定性的影响,采用发电机经典二阶模型,通过特征值灵敏度计算,指出对系统小干扰稳定性影响最大的线路往往是两互联系统联络线,同时提出了计算转折点处电抗值(X=0.041)的方法,系统受到微小扰动后,当X=0.044时发电机功角呈增幅振荡趋势;当X=0.041时,发电机功角呈减幅振荡趋势。为线路安装可控电抗器提供参考依据。     

电阻型超导限流器对电力系统暂态稳定的影响分析

加装超导限流器是目前最理想的限流措施之一,超导限流器接入电网后,改变了系统固有参数,影响电力系统暂态稳定性能。利用PSCAD/EMTDC仿真软件,搭建了单机无穷大系统及3机9节点系统,对不同场景下系统发生三相短路故障时的发电机功角摇摆曲线进行仿真分析。通过对比系统安装SFCL和未安装SFCL时功角的摇摆曲线,得出了SFCL对暂态稳定性的影响规律。     

限流式UPFC对电力系统暂态稳定性的影响

现今对于统一潮流控制器提高电力系统稳定性的研究都是基于系统故障切除后通过改变其控制策略来提高系统暂态稳定性。从限流式统一潮流控制器在故障发生和故障切除的2个限流阶段,针对限流器模块分析其对电力系统暂态稳定性的影响,并在标准的220 k V三机九节点系统中进行仿真研究。PSCAD对比仿真结果表明,故障发生后限流式统一潮流控制器能够即刻减小系统发电机输入输出功率的不平衡,提高系统功角稳定性;还能够降低系统电压跌落的幅值,提高系统电压稳定性。     

三相重合时序对系统暂态稳定性影响的机理分析

发现合于永久故障时,三相重合闸时序对系统暂态稳定性有较大的影响,以单机无穷大系统为例探讨其机理.考虑故障点位置变化.计算分析了交流线路从发生三相短路至三相断路器跳闸、三相重合于永久故障直到后加速三跳的整个过程中发电机至无穷大系统间的等值电抗,进而推导出系统电磁功率的解析表达式.由此发现合于永久故障时,系统复合序网的构成与连接、系统转移电抗及电磁功率幅值均取决于重合时序. 利用等面积法则从机理上剖析了三相重合时序对系统功角稳定性的影响.并据此提出了由等值电抗较小一侧首先重合的策略.鉴于多机系统中转移电抗求取面临一定困难,提出了离线计算与在线整定相结合的实用整定策略,仿真结果表明该策略正确、有效.     

电流补偿型故障限流器对电力系统暂态稳定性的影响研究

以一种电流补偿型故障限流器为对象,研究了其对电力系统暂态稳定性的影响。在概述该型限流设备的拓扑结构及工作原理的基础上,计及不同的故障工况探讨了其对系统暂态稳定性的强化机制。进而利用MATLAB/SIMULINK电磁暂态仿真程序,构建了涵盖故障限流器的单机无穷大系统详细模型,通过模拟多种场景下的系统运行特性,检验了理论研究的有效性。结果表明,此型限流器的引入可明显抑制发电机功角振荡、延长故障切除时间、提高系统应对短路冲击的强壮性。     

无功调控对暂态功角稳定性的影响

单机无穷大系统和实际电网的仿真算例表明,在发电机有功出力不变的情况下,通过增加临界群发电机组的无功出力可提高电力系统的暂态功角稳定性和输电功率极限。运用等面积法则对其机理进行详细分析并得出结论:增加发电机的无功出力对系统功角稳定的影响随故障切除时间的改变而改变,当在故障后的恢复曲线高于初始机械功率时,其对功角稳定的影响效果明显,并随着故障切除时间的延迟将逐渐增大,而切除时间很短时,增加发电机无功的初始出力对系统功角稳定的影响并不大。仿真结果证明了其正确性和合理性,从而为电力系统的稳定运行提供了一种灵活的控制手段。     

远距离输电线路不同位置单相短路故障对比研究

为了研究远距离输电线路不同位置单相短路故障对发电机及线路电气量的影响,利用PSD-BPA系统分析软件对输电线路在不同位置发生单相接地短路故障进行了仿真研究,得出了发电机功角、转速及线路电流的变化情况,重点对不同长度输电线路不同位置发生短路时的线路冲击电流特征进行了对比研究。结果表明,线路不同位置发生单相突然短路故障时,短路后线路的最大冲击电流与稳态电流的比值从首段至末端呈先减小后增大的变化规律,利用短路后线路电流最大冲击值与稳态值的比值,可快速有效地判断短路故障发生位置,为线路故障定位分析提供了必要参考。     

特高压半波长与直流混联系统的暂态建模与稳定性分析

为研究特高压半波长与直流混联系统的暂态稳定性,根据半波长输电系统准稳态模型建立的特高压半波长与直流混联系统的稳定分析模型,分析了半波长输电线路的稳定运行区域,讨论了直流换相失败和直流闭锁时混联系统的功角稳定性;分别基于二阶系统的冲击响应模型和阶跃响应模型,揭示了直流换相失败和直流闭锁故障后的功率变化对半波长输电系统功率波动的影响机理;研究了利用直流输电系统传输功率的快速响应特性,采用直流功率调制对系统提供紧急功率支援,以提高含半波长互联系统的暂态稳定性的可行性。混联系统的机电暂态仿真验证了直流换相失败和直流闭锁故障对系统功率波动影响的分析方法的正确性以及直流输电系统对半波长线路提供紧急功率支援的有效性。研究表明:半波长线路功率波动峰值在系统直流换相失败时与振荡频率有关,而在闭锁故障时闭锁功率越少,阻尼越大,波动峰值越小;直流功率调制可提高异步联网系统的暂态稳定性。     

基于虚拟阻抗优化的VSG暂态功角稳定自适应控制策略

在电网短路故障发生的情况下,虚拟同步发电机系统不仅会发生暂态功角失稳,同时还可能会出现过流。为了提升虚拟同步发电机的暂态功角稳定性及故障电流限制性能,首先建立了包含电压和电流控制环、虚拟阻抗及功率控制环结构的虚拟同步发电机系统的总体控制结构,给出了虚拟阻抗功率模型建立的理论依据。对无功功率控制环路恶化暂态功角稳定性,提出了设置电压增量自由控制支路来实现提高暂态功角稳定性的方法。其次,在无功功率控制环路及电压增量自由控制支路的共同作用下,对“不考虑切除故障”和“考虑切除故障”两种不同的运行工况,提出了能够同时满足暂态功角稳定性和故障电流限制的虚拟阻抗优化方法。最后提出了虚拟同步发电机的暂态功角失稳控制和故障电流限制的自适应控制算法,以满足实际运行工况的需求,通过Simulink仿真模型验证了所提自适应控制策略的有效性和可行性。     

单相重合时序对系统暂态稳定的影响

以单机无穷大系统为例,分析了系统下列故障暂态过程:单相接地短路;单相断路器动作,切除故障相;故障相投入单相重合闸;三相断路器动作,切除故障线路。以等面积法则为理论依据,从机理上分析了线路两端单相重合闸投入的顺序对系统暂态稳定性的影响,得出了由非故障侧首先投入单相重合闸可增加发电机转子在暂态运动过程中的减速面积、提高系统暂态稳定性的结论。对某电网500 kV线路发生单相故障进行了仿真:故障侧先重合,暂态功角稳定裕度在90.71%～100%间变化;非故障侧先重合,暂态功角稳定裕度于0.9、1.0、1.1 s重合时均保持在98.43%;在重合时间为1.1s时,故障侧先重合,暂态电压稳定裕度为11.52%,非故障侧先重合,暂态电压稳定裕度为98.73%,电压稳定裕度提高了7.57倍;在重合时间为1.2 s时,故障侧先重合,系统的暂态频率稳定裕度为30.20%,非故障侧先重合,系统的暂态频率稳定裕度为49.12%,频率稳定裕度提高了62.65%。     

直驱式风电场对电力系统的暂态稳定性影响分析

为研究大容量直驱式风电场并入对电力系统暂态稳定性的影响,建立了风速、风力机、轴系、直驱永磁同步发电机、全功率变流器的数学模型;研究了变流器控制策略和桨距角控制策略;并搭建直驱式风电场并网的仿真模型.以风电场并网点电压为研究对象,用电压跌落深度、电压冲击幅值、暂态电压恢复时间三个指标,对风电场出口故障、风电场突然切出、在同一点发生三相短路故障时不同风电场容量及三相短路故障发生在线路不同位置时对系统暂态稳定性的影响进行了分析.仿真结果表明直驱式风电场具有一定的低电压穿越能力;风电场突然切出时,并网点电压有小额增幅;风电场接入会改善系统的暂态电压稳定性,但当容量增大到一定程度时系统稳定性下降;随着故障点与风电场电气距离的增大,系统的暂态电压稳定性逐渐改善.     

固相气流切除雷击短路故障下电力系统暂态稳定性分析EI北大核心CSCD

随着我国电力负荷的不断增加,各种新能源、新技术的不断投运,电力系统的稳定性问题也愈发的复杂。系统在受到大扰动后,断路器难以在极限切除时间和极限切除角内切除故障。雷击引起短路故障是系统发生大扰动的原因之一,然而当线路安装固相气流灭弧防雷设备之后,可通过快速灭弧方式切断短路故障。为分析固相气流灭弧防雷间隙切除雷击短路故障对电力系统暂态稳定性的影响,利用固相气流灭弧防雷间隙改进后的Mayer电弧模型作为短路点的等效接地电阻,将该模型与传统发电机转子状态方程结合,求解了两者耦合后的微分方程,并详细介绍了该方程基于改进欧拉法在MATLAB仿真环境中的程序设计,求解出功角与相对角速度的摇摆曲线,并与传统的断路器切除方式对比,得出固相气流灭弧防雷间隙切除雷击短路故障可大幅度提高了电力系统暂态稳定性。     

考虑故障限流的VSG暂态功角稳定控制方法

当电网发生严重故障时,虚拟同步发电机(VSG)易发生功角失稳并导致故障电流越限,现有方法大多忽略功角失稳与故障过流之间的内在关联性而将二者单独处理,导致二者难以同时解决。为此,分析了VSG的暂态功角特性和故障电流特性,阐释了产生上述问题的原因及相互关系;基于相图理论分析了多影响因素下VSG的暂态功角稳定性,提出了一种考虑故障限流的VSG暂态功角稳定控制方法,该方法在自适应调节有功功率指令以保持功角稳定的基础上联合调节无功调压系数,并引入准静态近似虚拟阻抗,同时实现了故障期间VSG的暂态功角稳定和全故障限流。仿真和实验结果验证了理论分析的正确性及所提控制方法的有效性。     

单相重合时序对特高压交直流并联系统暂稳影响的机理分析

重合闸时序对特高压交直流并联系统暂态稳定性有较大的影响,为探讨其内在机理,构造了单机特高压交直流并联输电无穷大系统,采用开关函数法推导出直流系统的等值交流阻抗,得到了系统电磁功率的解析表达式.通过分析一回交流线路发生单相永久接地故障、故障相跳闸、故障相重合于永久故障、三相跳闸的整个过程中发电机的功角变化特性,利用等面积法则从机理上阐述了重合时序对系统功角稳定性的影响.提出了单相重合时序设置判据,即使系统等值阻抗较小的一侧首先重合,以期减小系统的加速面积,提高并联系统的暂态功角稳定性.在单机特高压交直流并联无穷大系统和2010年南方电网中,对该判据的正确性和有效性进行了仿真验证.     

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。     

磁通耦合型限流器对电力系统暂态稳定性的影响

磁通耦合型限流器能快速动作抑制故障大电流,且在结构上易于实现,其可行性和经济性已被分析和验证。该型限流器对系统暂态稳定性的影响是个值得研究的课题。介绍了磁通耦合型限流器的结构和原理,从理论上分析了其运行阻抗对发电机功角曲线的影响,并仿真研究了含磁通耦合型限流器的单机无穷大系统的功角特性。结果表明,该型限流器可以减小系统在暂态时域内的发电机转子的加速面积,提高系统的暂态稳定性;并延长极限切除时间,为继电保护的正确动作提供更大的时间裕度。     

不同接入方式下限流电抗器参数计算方法研究

为了限制短路电流水平,电力系统中多采用线路中串联限流电抗器的方法来限制短路电流,限流电抗的参数直接影响到短路电流水平。通过计算系统需要接入的电抗值,选择合适的电抗器参数,可以使短路电流保持在供电系统能够接受的范围。针对电力系统中限流电抗器的两种不同接入方式,对包含限流电抗器的配电网短路过程进行分析,根据不同接入方式下系统短路暂态过程中电流变化规律,结合故障时系统能够承受的最大电流水平,计算出限流电抗器需要提供的阻抗值,推导出限流电抗器参数阻抗值选择计算方法。结果表明在不同接入方式下,所需接入的电抗值不同,经故障限流器接入时,电抗器接入系统时间滞后于短路发生时间,因此为了获得相同的限流效果,需要选择阻抗值更高的限流电抗器。     

复合型FCL改善风火打捆系统暂态稳定性研究

为改善风火打捆系统的暂态稳定性,提出将具有串补功能的复合型故障限流器（Fault Current Limiter,FCL）接入到风火打捆系统中。将双馈风电机组(Doubly-Fed Induction Generator,DFIG)对系统的影响用等效外特性参数表示,在分析DFIG接入系统对暂态稳定的影响和复合型FCL工作原理的基础上,分析带复合型FCL的风火打捆系统的功率特性方程,通过分析在不同运行状态下复合型FCL对功率特性方程中输入阻抗、转移阻抗的影响,确定其对传输功率极限的作用,分析其提高暂态稳定性的机理。制定了故障发生前、中、后不同阶段,复合型FCL提高风火打捆系统暂态稳定性的控制策略。正常运行及故障切除后发挥复合型FCL的串补功能;故障状态下通过确定目标功率差与触发角之间的关系,通过控制限流电抗,发挥FCL限制短路电流、提高母线电压的作用,达到提高功率输送能力,改善暂态稳定性的目的。仿真分析表明机理分析和所提控制策略的有效性。