考虑支路随机断线的概率潮流方法及应用

采用交流概率潮流方法,综合考虑负荷的随机波动、发电机的随机停运以及支路的随机故障对系统潮流的影响,并应用于系统的静态安全分析。为提高计算效率,采用线性化的潮流方程,并利用潮流计算中的灵敏度矩阵,在网络的相应节点上引入随机补偿功率来模拟支路的随机开断,结合半不变量和Gram-Charlier级数展开的方法来求取各节点电压和各支路潮流的概率分布,避免了复杂的卷积运算。同时采用故障排序技术,根据预想事故严重程度的顺序对各支路进行随机开断分析,减少了计算量。分别采用IEEE30节点系统和IEEE118节点系统进行概率潮流分析,得到系统静态安全评估的概率指标,并与蒙特卡罗法进行比较,验证了该方法的快速性和准确性。     

考虑支路随机断线的概率潮流方法及应用

采用交流概率潮流方法,综合考虑负荷的随机波动、发电机的随机停运以及支路的随机故障对系统潮流的影响,并应用于系统的静态安全分析.为提高计算效率,采用线性化的潮流方程,并利用潮流计算中的灵敏度矩阵,在网络的相应节点上引入随机补偿功率来模拟支路的随机开断,结合半不变量和Gram-Charlier级数展开的方法来求取各节点电压和各支路潮流的概率分布,避免了复杂的卷积运算.同时采用故障排序技术,根据预想事故严重程度的顺序对各支路进行随机开断分析,减少了计算量.分别采用IEEE30节点系统和IEEE118节点系统进行概率潮流分析,得到系统静态安全评估的概率指标,并与蒙特卡罗法进行比较,验证了该方法的快速性和准确性.     

含电动汽车和分布式电源的配电网动态概率潮流计算

分析了电动汽车、风力发电机和光伏组件的动态概率模型,考虑了输入变量间的相关性。采用基于拉丁超立方采样的蒙特卡罗法进行动态概率潮流计算,得到节点电压和支路潮流的数字特征,应用非参数核密度估计得到概率分布曲线。针对IEEE33节点配电网系统,进行仿真测试,验证了算法的正确性和高效性。     

风速的互补性对概率潮流的影响

以大规模风电并网为背景,以实现有效接纳风电为目的,通过概率潮流计算,对地理位置不同的风电场之间风速的互补性进行分析。为模拟不同风电场之间风速的互补性,提出采用FrankCopula函数构建风电场之间风速的联合概率分布,选取Spearman秩相关系数作为风电场之间风速的互补性测度。采用云南电网实际数据作为算例,重点分析了风速的互补性对节点电压、支路潮流及线损的影响。研究结果表明,考虑风速的互补性可以更合理地评估风电场对系统的影响,有利于更好地进行风电场选址及电网规划。     

考虑风速相关性的概率潮流计算及影响分析

不同风电场之间风速的相关性会影响概率潮流计算的结果。通过对多维独立随机样本进行线性变换,得到具有任意相关性的多维随机样本,从而可计算考虑风速相关性的概率潮流;针对风电场异步发电机吸收无功的特性,提出了一种描述该特性的变系数二次多项式模型。在计及负荷随机扰动的同时,研究并分析了风速相关性的变化对节点电压概率密度和支路潮流概率分布的影响规律,以及考虑相关性后对风电场并网点无功补偿容量的配置。研究算例表明文中方法是有效可行的,考虑风速相关性可以更合理的分析评估风电场对系统静态电压和支路传输功率的影响,从而可为系统规划和运行方式的确定提供更准确完善的参考信息。     

考虑天气因素的含风电场电力系统的概率潮流分析

概率潮流是分析电力系统不确定性的重要工具.为了有效研究不同天气状况下含风电场电力系统的潮流变化情况,引入三状态天气模型模拟天气状况对架空输电线和风力机强迫停运的影响,并推导出计及风力机出力与风速非线性关系和风力机故障的风电场出力概率模型,以更准确地描述风速波动较大时风电场输出功率的概率特性.采用基于半不变量的概率潮流法求解问题,通过Gram-Charlier级数和VonMises法分别得到待求状态变量的连续部分和离散部分.对IEEE RTS 24节点系统的测试表明:计及风力机出力与风速非线性关系和风力机故障的风电场出力模型是必要且合理的,天气因素对含风电场电力系统的潮流概率分布有重要影响.     

基于数字网系方法的概率最优潮流计算

风电场和光伏电站的大规模接入使得在进行电力系统最优潮流计算时需要考虑风电场和光伏电站出力的随机性。传统的蒙特卡洛法耗时长、占用内存大,文中提出一种利用数字网系(DN)的采样值具有等分布这一特性来改善输入随机变量分布空间覆盖程度的方法,并将该方法用于含风电场和光伏电站的电力系统概率最优潮流计算中。以IEEE 30节点系统对所提方法的准确性与有效性进行了验证,仿真结果表明:DN方法可以较好地估计输出随机变量的概率分布,能有效地处理电力市场中的不确定性问题。将该方法用于IEEE 300节点系统,研究了系统接入不同容量光伏电站对节点电价的影响。同时,还将风电场和光伏混合系统与单独风电场系统进行对比,得到前者的节点电价、网损和支路功率波动更小的结论。     

基于半不变量法的含风电场电力系统随机潮流分析

提出了一种基于半不变量法与Edgeworth级数法相结合的随机潮流分析方法,并将其应用于含目前主流风电机组——双馈风电机组组成的风电场的电力系统潮流分析中。本文使用两参数Weibull函数拟合风速分布,由风电机组风速功率特性确定风电机组的概率模型,并基于线性化交流潮流模型,对含风电场的IEEE 30节点系统进行了计算,最后与蒙特卡洛模拟方法对比分析了风电并网对电力系统运行的影响。     

含风电场的电力系统节点电压脆弱性评估

含风电场的电力系统节点电压脆弱性的研究,重点在于节点电压脆弱度指标的计算。将并网运行的风电场视作具有随机性的扰动源,根据风速变化将风电场运行划分成不同的扰动状态,通过潮流计算得出含风电场的电力系统在不同风速条件下的节点电压值,并采用引入优化乘子的保留非线性潮流法（preserving nonlinear flow algorithm,PNFA）计算节点临界电压,进而求取节点电压脆弱度指标。对引入风电场的IEEE14母线系统进行仿真计算,并通过对比求得的节点电压脆弱度指标以及不同并网点对脆弱度及脆弱度排序的影响,充分评估风电场的并网运行对系统节点电压脆弱性的影响。     

含风电场的电力系统节点电压脆弱性评估

含风电场的电力系统节点电压脆弱性的研究,重点在于节点电压脆弱度指标的计算.将并网运行的风电场视作具有随机性的扰动源,根据风速变化将风电场运行划分成不同的扰动状态,通过潮流计算得出含风电场的电力系统在不同风速条件下的节点电压值,并采用引入优化乘子的保留非线性潮流法(preserving nonlinear flow algorithm,PNFA)计算节点临界电压,进而求取节点电压脆弱度指标.对引入风电场的IEEE14母线系统进行仿真计算,并通过对比求得的节点电压脆弱度指标以及不同并网点对脆弱度及脆弱度排序的影响,充分评估风电场的并网运行对系统节点电压脆弱性的影响.     

风电机组电磁暂态建模及验证

风电机组暂态响应特性对新能源基地及近区电网的安全稳定运行影响很大,建立准确的风电机组模型对新能源并网具有重要意义。现有风电机组模型大多采用典型模型,与风电机组实际响应特性有一定差距,不能满足电力系统仿真需求。提出“现场试验—控制硬件在环（control hardware in the loop, CHIL）—动态链接库（dynamic link library, DLL）建模”的风电机组电磁暂态建模方案。构建基于现场可编程门阵列(FPGA)的CHIL仿真平台,并以风电机组暂态特性现场试验为基准,验证CHIL建模的准确性。提出以DLL为核心的“去控制器”数字建模方法,将风电机组的源控制代码封装后接入数字模型,实现风电机组电磁暂态建模,并以CHIL为基准进行校验。通过上述两级时域一致性验证,证明了所提建模方案的可行性和准确性。     

直驱式永磁同步风力发电机稳态模型与最大功率跟踪控制

针对直驱式永磁同步风力发电系统最大功率点跟踪问题,通过风力机、永磁同步发电机、三相不控整流桥、DC-DC变换器等的等效电路分析,建立了系统的稳态数学模型,推导出交流侧电功率的计算、最大功率点的捕获与直流电压等的相关计算公式,进而采用功率信号反馈(PSF)算法实现最大功率点跟踪(MPPT)控制,然后在Matlab/Sim...     

基于混合Copula函数的风电场可用惯量评估方法

针对风电场可用惯量值与标称值可能存在较大误差的问题,提出一种考虑风机风速分布和机组运行工况的可用惯量概率化评估算法.通过对物理影响因素的分析得到风电场平均风速的时空分布特性,进而利用混合Copula函数构建大气湍流影响下的瞬时风速条件概率分布模型;基于双馈风电机组虚拟惯量控制建立风机可用惯量和惯性功率增量的估算模型,并考虑风电场各风机的实际运行状况,得到基于一定置信度下全风电场的可用惯量区间评估曲线.以实际风电场的结构及运行数据为例进行单个风电场的可用惯量评估,利用统计数据验证了置信区间评估结果的有效性.     

变速直驱永磁风力发电机控制系统的研究

在直驱永磁风力发电系统中,永磁发电机的输出电压的幅值和频率随风速的波动而变化,不可直接并网。根据风力机运行特性和最佳风能利用原理,本文设计了由不可控AC/DC整流器和可控DC/AC逆变器组成的控制系统,通过控制逆变器的输出电压或电流实时跟踪给定值,来控制永磁发电机电磁转矩,实现最大风能的获取和无功功率可调。本文在理论上分析了方案的可行性,并搭建了基于DSPTMS320LF2407的实验室硬件平台。     

孤立系统的风电接入容量及低电压穿越特性的仿真分析

重点研究了孤立系统的风电接入容量及低电压穿越特性.结合国内第1座海上风电站项目,基于电磁暂态仿真软件PSCAD/EMTDC,搭建了海上油田平台的直驱永磁风电机组、燃气轮机发电机组、平台负载等的详细动态模型.通过仿真,研究了该孤立系统的最大风电接入容量,以及在此系统配置下,当公共联络点发生短路故障时整个孤立系统的低电压穿越能力.仿真结果表明,该孤立系统风电接入容量最大占负荷的21.6%,这为后续的示范应用提供了参考.     

风力发电机组轴系扭振模式稳定性分析

针对带串联补偿装置的并网双馈风力发电机组轴系扭振模式的稳定性,搭建了风力发电机轴系的三质量块等效模型,用小扰动法分析了轴系不同质块间的扭振模式。基于矩阵束算法辨识串联补偿度对风电场发电机组轴系扭转模式稳定性的影响,分析表明在故障情况机组轴系可能发生暂态扭矩放大。在PSCAD/EMTDC中搭建了某实际风电场中风力机轴系和发电机电磁暂态模型以及电网其它部分模型。仿真结果表明:电网故障会引发轴时系扭振模式不稳定现象,同时验证了串联补偿影响轴系扭振模式的稳定性。     

PSS/E环境下的第二代风机模型解析与低电压穿越功能优化增强

PSS/E作为广泛应用且功能强大的电力系统专业仿真分析软件,在模型仿真研究中具有巨大优势。但PSS/E的暂态模型在对风电机组的低电压穿越描述中存在缺陷,致使PSS/E环境下的风电建模仿真无法进行有效深入的并网研究,对于电网规划建设及运行控制各个环节,均降低了实际参考指导意义。通过全面解析PSS/E第2代风机模型的构建机理,阐述其在风机低电压工况描述上的优势与不足,并应用PSS/E强大的暂态模型自定义功能对其低穿特性进行功能补充优化。该工作填补了基于PSS/E第2代风机模型进行功能扩展上的研究空白,丰富了PSS/E暂态模型库,赋予该软件平台进行大规模可再生能源并网发电暂态分析的核心功能。结合风机实际电压跌落故障下的输出特性,通过仿真对比验证了该模块的准确性与实用性。     

大容量直驱风电机组级联直流组网系统设计

传统交流组网风电场系统存在多次电能转换、成本高的问题。针对这个问题,设计了一种大容量直驱风电机组级联直流组网海上风电场系统,其直接将每台机组的直流输出级联形成高压直流进行传输,而无需额外的海上升压站平台。风电机组采用了永磁直驱风力发电机及其变流器,其中变流器包括了AC/DC单元和DC/DC单元,并设计了控制策略,即通过DC/DC单元的占空比调节来实现电流的持续输出和最大功率跟踪。陆基逆变电站采用晶闸管型逆变器,设计了工作模式和控制策略,其主要功能是实现高压直流链路的电压电流调节。最后,基于PSCAD/EMTDC仿真平台,搭建了容量为150 MW的风电场系统进行了仿真计算,计算结果验证了该系统具有较高的鲁棒性和对风速变化的适应性,同时每个机组都能独立的实现最大风能捕获。     

交流励磁风电机组对相邻同步机组暂态稳定性的影响

分析了交流励磁发电机的暂态功率频率特性,通过调节励磁电流的频率来调节发电机转子的转速和发电机的功率,讨论了交流励磁机组对相邻同步机组暂态稳定性的影响。通过仿真分析,交流励磁风电机组可以提高相邻同步机组的暂态稳定水平。     

直驱永磁同步风力发电机的最佳风能跟踪控制

与双馈交流励磁风力发电系统相比,直驱永磁同步风力发电系统具有结构简单、发电效率及运行可靠性高等优点。文章采用双脉宽调制(pulse-width modulation,PWM)变换器作为直驱永磁同步发电机的并网电路,根据风力机和发电机的运行特性提出了一种基于最佳功率给定的发电机最大风能跟踪控制策略。建立了基于双PWM变换器的直驱永磁同步风力发电实验系统,实验结果验证了所提出控制策略的正确性。该发电系统可实现最大风能跟踪控制、并网有功和无功功率独立控制以及变速恒频发电运行。