适用于暂态稳定分析的直驱永磁风机建模研究

摘要： 研究适用于电力系统暂态稳定分析的直驱永磁同步风力发电机（wind turbine with direct-driven permanent magnet synchronous generator, PMSG） 的建模方法,比较了PMSG的不同模型在暂态稳定分析中的应用效果,为PMSG合理的模型选择提供参考依据。首先分析了PMSG对网侧扰动的暂态响应特性。并以此为基础,介绍了PMSG的两种简化模型,分别是电压源型逆变器模型和受控电流源模型。然后基于新英格兰39节点系统进行暂态稳定时域仿真,详细对比了PMSG分别使用完整模型和简化模型时系统的仿真结果和仿真速度。研究表明：在暂态稳定分析中,PMSG应优先使用受控电流源模型。尤其在有多个风电场接入系统的情况下,PMSG使用受控电流源模型可以既能保证暂态稳定分析的准确性,又能有效提高分析的效率。     

兼顾稳定性与经济性的交直流系统直流落点选择方法

直流电系统落入受端交流电网的落点选择需要考虑交直流系统的相互作用,主要包括有效短路比、静态电压稳定指标和受端系统的有功功率损耗。文中提出一种兼顾稳定性与经济性的直流落点选择方法。基于数学上解决多目标决策问题的线性加权和法,首先设置各指标的门槛值,然后对其进行归一化处理,采用组合赋权法合理确定权系数,建立目标函数,选出最...     

考虑网侧控制的DFIG静态稳定分析及参数优化

目前大多数双馈机组静态稳定简化模型不考虑网侧控制的动态过程,事实上网侧控制会直接影响系统静态稳定分析的结果。建立了含网侧控制动态特性的DFIG小干扰数学模型,计算结果与PSCAD仿真曲线的Prony分析结果能够较好吻合,而忽略网侧控制的动态会遗漏部分主导模态,影响静态稳定分析的正确性。针对DFIG接入产生的弱阻尼主导振荡模态,利用灵敏度分析法找出了最相关参数并给出优化方案,提升了系统的静态稳定裕度。     

适用于FPGA的模块化多电平换流器电容电压均衡控制方法

子模块电容电压均衡是模块化多电平换流器稳定运行的重要前提。针对传统均压控制方法排序计算量大、器件开关频率高的问题,从实际工程角度出发,提出了一种适用于现场可编程门阵列的新型电容电压平衡控制方法。根据正常运行时电容电压波动范围划分若干子区间,并依据实时采集到的电容电压将子模块匹配到相应的子区间分组内。在此基础上,针对电容电压在额定值附近的子模块,分组时考虑上一时刻的开关状态,并遵循尽量维持原有开关状态不变的原则进一步降低了器件的开关频率。在ML605-FPGA板卡中开发实现所提方法,并与实时数字仿真器组成硬件在环实时仿真系统。仿真实验结果验证了该方法的可行性与有效性。     

提高直驱永磁风机低电压穿越能力的功率协调控制方法

在分析直驱永磁同步风力发电机低电压穿越问题产生机理的基础上,提出了一种适用于直驱风机的新型功率协调控制方法。该方法综合使用改进的双侧变流器和桨距角控制手段,低压暂态时,利用变流器直流母线电容充电储能配合风机转子变速储能承担风机产生的不平衡能量,减弱机组机械轴系所受的冲击作用;使用变桨系统减少风机捕获的风能,减轻机组低电压穿越的负担;通过网侧变流器向电网提供动态无功功率,减小网侧电压的跌落幅度;同时在双侧变流器的控制器中增加协调限流控制环节,用以保证风机有功无功控制目标的有效实现。文中所述方法不附加任何硬件,充分使用直驱风机自身可用的控制手段,能够有效提高直驱风机在全风域范围内的低电压穿越能力。最后,使用DIgSILENT/Power Factory搭建仿真实例,验证了所述方法的实用性和有效性。     

MMC的稳态相量模型及功率运行区间计算方法

模块化多电平换流器(MMC)的控制器输出量与MMC内部电气量之间存在复杂的耦合关系,难以确定影响其输出功率范围的关键因素及计算功率运行区间的边界.为此,首先以dq坐标相量的形式,推导出一种新的MMC的交流侧稳态等效模型,该模型为1个等效电容与等效电压源串联.模型参数可完全由控制器输出量和直流电压确定,从而将控制输出量与运行电气量解耦;等效电容直观地反映了MMC子模块电容充放电过程造成的换流器内部耦合特性对交流侧输出特性的影响.利用所提模型可以方便地计算得到MMC输出功率的P-Q曲线.然后,通过计算P-Q曲线族的包络线,提出一种确定MMC稳态运行区域边界的方法,并研究了环流抑制控制和交流系统短路比对运行区域的影响.最后,在PSCAD/EMTDC平台上搭建单端MMC仿真模型,验证了所提模型及稳态运行区间计算方法的正确性.     

MIDC系统有功功率分配方式对受端交流系统网损的影响

对直流输电系统2种常用的运行模式进行分析，讨论了多馈入直流输电（MIDC）系统输送功率对受端交流系统网损的影响，提出了2种条件下网损灵敏度的计算方法，一种是保持MIDC系统输送通道总功率不变，另一种是MIDC系统各直流线路输送功率相互独立。第2种情况下，需要采用负荷平衡方法进行修正。针对第1种情况，文中对功率的再分配进行了讨论，提出了一种有效的功率再分配方法来降低受端系统网络损耗。对加入了MIDC系统的IEEE 118节点系统进行仿真的结果表明，优化后三馈入DC/AC的118节点交流系统网损平均降低0.97%。     

中国南方电网在线分布式建模系统研究与设计

为了满足中国南方电网全局协调控制和在线安全稳定分析的需要，基于IEC 61970标准，提出了南方电网在线分布式建模系统的设计方案。各省调能量管理系统（EMS）通过调度数据网自动向总调EMS远程在线传输各自的电网模型和图形，在总调侧完成模型和图形的自动拼接，在线自动生成包括南方电网500 kV/220 kV交流系统和高压直流输电系统的全局模型和图形。给出了总体方案，详细设计了总调侧和省调侧的软件体系结构。介绍了关键技术，包括:模型边界的确定和维护、设备命名规范和处理技术、公共信息模型（CIM）扩展、CIM拼接、可缩放矢量图形（SVG）拼接和组织、交直流混合全模型在线高级应用、校验和运行维护机制等，设计了主要性能指标。该系统的实施将为建设中的南方电网新EMS、网省协调自动电压控制（AVC）、在线安全预警和预决策系统提供完整的在线模型。     

基于序列二次规划算法的多馈入直流输电系统功率优化

我国已形成含有多馈入直流输电系统(multi infeed direct current，MIDC)的大规模交直流混合电力系统，由于直流输电系统换流站的特殊性，直流输电系统有功功率的输送会影响受端交流系统的运行特性。以MIDC系统各条直流线路输送的功率为控制变量，受端系统网损为目标函数，采用序列二次规划(sequence quadratic programming，SQP)算法对MIDC系统输送功率进行优化。算例证明该方法可有效减小受端系统网损，优化后双馈入DC/AC的9节点系统网损平均降低0.72%，三馈入DC/AC的118节点系统网损平均降低0.97%。     

基于主从分裂法的交直流混合状态估计

直流输电技术的快速发展迫切要求提出实用的交直流混合状态估计方法。该文将交流系统看成主系统，将直流系统看成从系统，提出了交直流混合状态估计的一种新方法，即主从分裂法。该方法自然地将整个电力网络的状态估计问题分解成交流估计和直流估计两个子问题，通过主从分裂迭代，可获得严格的全局状态估计解。其中，交流系统和直流系统可以采用不同的状态估计算法，只需对调度中心现有状态估计软件进行少量修改，即可实现交直流混合状态估计。理论分析和数值试验结果均表明了新方法的实用性、正确性和良好的收敛性。