双馈风电场单机与多机等值模型对次同步振荡特性影响的对比

以2机系统为例,将大型双馈风电场划分为2个参数不同的子风电场,对比研究了2个子风电场在汇流线路阻抗不同、容量配比不同的情况下,采用单台风机等值模型与2台风机等值模型时整个风电场次同步振荡特性的差异。分析结果表明,在考虑不同影响因素的情况下,采用单台风机等值整个风电场会引入一定误差,但是风电场参数变化对次同步振荡的影响规律与2台风机等值是一致的。     

基于单机等值与选择模态分析的风电场等值建模方法

随着风电接入电网容量的不断增加,风电接入对系统稳定性的影响愈发明显。因此构建合理的风电场并网模型对研究含风电场电力系统的动态特性具有重要意义。针对风电场的详细建模常常带来模型阶数过高、仿真时间过长等问题,提出了一种基于单机等值与选择模态分析的风电场等值建模方法。该建模方法首先对多台风机进行聚合等效,然后在单机等值聚合模型基础上,应用选择模态分析的方法,进一步降低模型阶数。数值仿真结果表明,该动态等值方法不仅可实现不同风速下多台风机的等值,还能够近似还原多风机系统原始的稳态与暂态行为,从而在风电场并网分析中可显著减小模型阶数,提高计算速度。     

基于两机表征的双馈风电场整定计算等效模型∗

现有双馈风电场保护整定计算建模常用单机模型简化处理,并未考虑机组间短路特性的差异,短路计算精度受限.对此,提出了一种基于两机表征的双馈风电场整定计算等效模型.首先,通过推导单台机组输出短路电流的数学描述,建立其短路计算等效模型.然后,以机组间输出有功电流特性不同为分群指标,将双馈风电场等值为两机模型;并分别对两台机组进行等效,完成对双馈风电场整定计算等效模型的构建.最后,算例验证了所提模型能有效提高双馈风电场整定计算建模精度.     

用于无功补偿的海上风电场等值模型

基于单台风机动态模型组成的整风场传统动态模型是一个高阶模型,难以进行功率传输数据的处理和无功补偿容量的计算,为此提出了一种新型的适用于无功补偿的海上风电场等值建模方案。根据国家标准GB/T 19963—2011《风电场接入电力系统技术规定》的要求,结合海上风电系统的运行特点,将风电机组等效为电流可控的恒压功率源,考虑变压器的无功损耗是关于视在功率的线性系统对多机系统中变压器做叠加等值,根据实际风电场与等效风电场的功率传输特性相同的原则将集电系统等值为单条支路,建立适用于无功补偿方案设计的海上风电场的等值模型,并对一个具体的海上风电场进行PSCAD仿真分析,结果表明所建立的海上风电场等值模型是可行的,与传统海上风电场动态模型相比,该等值建模方案简单实用,适用于海上风电场无功补偿。     

风电机组变桨减载一次调频模型及聚合方法

风电参与频率调节已经成为明确的趋势,因此在电力系统频率动态仿真中需要加入风电场的一次调频模型。风电机组通过变桨减载预留备用参与调频是风电调频的一种典型方式,针对该方式建立了风电机组的一次调频模型并提出了风电场调频模型的聚合建模方法。首先建立单风机变桨减载一次调频模型,保留风能捕获、转子动态、有功控制和桨距角控制等关键环节,忽略快速的变流器控制过程。然后提出了采用同型号风机的风电场调频模型聚合方法,考虑到风机运行工况和调频能力的差异,以保证聚合前后功率动态过程一致为目标,推导了调频模型参数的聚合等值方法,将多台风机聚合为一台等值机,使得等值机在调频过程中的输出功率尽可能等于各单机输出功率之和。仿真结果验证了所提方法的有效性。     

风速波动下双馈机组风电场动态等值

由于风电场动态行为的复杂性,对每台风机进行仿真计算难以满足系统动态安全分析要求。如何建立合适的风电场动态等值模型,正确评价风力发电对电力系统可靠运行的影响,是非常重要而迫切的。分析了风速变化时风机控制系统作用下风电场动态特性,提出双馈风电机组的动态分群方法以及同群机组的风速等值模型。并对分群后双馈机组及其电气接线系统进行等值聚合,提出了多机表征的风电场动态等值模型。算例在不同工况、故障和风速变化下进行等值效果比较,验证了该方法的有效性和可行性。     

基于等效功角同调的双馈风电场等值建模

首先以双馈风机数学模型为基础,推导了双馈风机电磁功率的表达式,分析了影响双馈风机电磁功率的相关因素,说明了以等效功角作为双馈风机同调识别观察量的合理性,即等效功角可表征不同工况及控制方式下双馈风机的动态特性,并定义了基于等效功角的双馈风机同调判断准则。其次,根据双馈风机的外特性,提出了功率聚合算法,即以双馈风机输出有功功率为权重求取等值机的等效内电势并确定等值母线及等值机参数;该方法有效解决聚类分群的复杂性和局限性,并提出了适合同调双馈机群母线化简方法。最后以实际南方电网中某地区风电场为例的仿真验证了所提模型具有合理性,聚合精度较高。     

基于动态参数等效的风电场并网系统振荡稳定性评估的数据驱动方法

开环模式谐振理论为风机接入电力系统引起的振荡稳定性提供了清晰的机理分析基础。然而,如何利用实测数据来评价风电场并网后电力系统的振荡稳定性仍然是一个悬而未决的问题。针对多风电场并网电力系统的振荡稳定性问题,该文提出一种基于等效系统和数据驱动的振荡稳定性评估方法。该方法能够在全系统参数不确定情况下,实现对大规模风电场系统的动态等效,利用联合分布适配算法,在等效系统中离线建立数据驱动的振荡稳定评估模型,并泛化到实际系统中,实现在线评估。通过典型仿真系统算例与实际大规模风电场算例,结合多方面的对比测试,验证所提方法的有效性和适应性,证明建立的数据驱动模型具有优良的评估性能。所提方法通过深度学习,将评估模型的在线计算负担转移到离线训练中,对实现基于量测的大型风电场振荡风险评估具有重要意义。     

经柔性直流接入的大规模直驱风电场等效建模与小干扰稳定性分析

含多台风机的大规模风电场经柔性直流接入交流系统的详细模型阶数过高,对小干扰稳定性分析和失稳机理研究提出了挑战.为此,建立了风电场经柔性直流接入交流系统的开环、闭环线性化状态空间模型.基于风电场开环状态空间模型及风电场节点电压电流关系,将全阶风电场模型通过单台风机动态及交流拓扑信息矩阵进行等效,并分析了风机输出功率、风机...     

基于有功响应的双馈型风电场实用化等值方法

建立和实际风电机组暂态响应特性一致的详细暂态模型,并对其进行合理有效的分群是风电场等值建模需要解决的两个重要问题。该文基于对大量实测数据的拟合及与厂家的沟通分析,建立了具备斜率功率恢复特性的低电压穿越模型,通过低电压穿越试验验证了模型的有效性。在此基础上,对风机在不同风速下的并网点有功暂态响应特性和风电场在典型风速分布下的等值效果进行了研究,提出了基于有功响应的风电场实用化等值方法。采用实际风电场的多组风速数据,对等值前后的并网点有功、无功、电压和电流的故障响应特性进行了对比分析。结果表明,文中方法具有良好的等值效果,对风速数据和故障点位置具有良好的适应性。     

基于DFIG的变速风电机组对系统暂态稳定影响

探讨了基于双馈风力发电机组(DFIG)的大规模风电场对电力系统暂态稳定性的影响。首先建立了DFIG的动态数学模型,讨论了DFIG的暂态响应特性;进而将风电场的电磁功率简化等值到同步发电机内节点,并等效为同步发电机"机械"功率,将风电机组暂态过程中机械功率的减小等效为近端同步发电机等值机械功率的线性衰减,利用经典等面积定则分析了DFIG对近端同步发电机暂态稳定影响机理;最后,基于Dig SI-LENT/Power Factory平台搭建仿真系统进一步验证理论分析的有效性,为分析大规模DFIG并网对电力系统暂态稳定的影响提供了一种参考思路。     

直流电压动态时间尺度下大规模直驱风电场振荡稳定性及参数稳定域分析

针对永磁直驱风机(direct drive permanent magnet synchronousgenerator,PMSG)构成的大规模风电场在直流电压时间尺度下可能出现的小干扰振荡失稳问题,构建考虑永磁风机网侧换流器直流电压外环控制及锁相环控制的动态等值降阶传递函数框图模型,讨论了风机有功出力、控制参数的差异性对单机等值模型建立的影响,并基于劳斯–赫尔维茨判据分别分析了场内风机参数基本一致、参数相差较大时风电场的振荡稳定特性及参数取值稳定域,从机理角度解释了直驱风机直流电压控制外环参数、锁相环参数、风机输出功率及风电场外送线路电抗之间的相互制约关系。最后,通过一个包含60台PMSG的并网风电场算例验证该文理论推导的正确性,并基于参数稳定域讨论了直流电压时间尺度下风电场运行参数及风机控制参数对并网风电场振荡稳定性的影响。     

基于阻抗法的大规模风电场等值方法研究

大规模风电场的馈入会导致电力系统出现新的振荡稳定性问题。目前,大多数研究都将风电场等效为单个风机进行振荡稳定性分析。然而,该方法忽略了风电场内部的动态交互作用,可能会造成不准确的分析结果。通过矩阵变换,将一个具有M台永磁同步发电机(PMSG)的风电场分解为一个对角矩阵,每个对角矩阵表示等效的PMSG子系统。在此基础上,利用矩阵摄动理论,建立了基于阻抗法的风电场降阶模型,充分考虑了风电场的拓扑结构和内部动态特性。所提出的风场等值方法能够在保证精度的同时很大程度降低解析建模的复杂程度,适用于大规模风电场并网的振荡稳定性分析。通过仿真验证了所提方法的有效性。     

基于改进分裂H-K聚类算法的风电场机群划分方法

针对风电场建立多机等值模型时等效风机数目不确定的问题,通过分析风电机组的运行机理,以风机的实际参数为聚类指标,引入轮廓系数计算不同等值数目时的轮廓值,选择最优的聚类数目,运用改进分裂H-K聚类算法进行聚类。在MATLAB平台上建立风电场详细模型和聚类模型,在两种风速模式下分析两种模型输出的有功功率和无功功率曲线,结果表明两种模型曲线在同时间点上相对误差率很小,提高了模型精度。文中提出的方法可以运用于风电场的多机等值建模,能够比较准确地反映风电场的动态响应特性。     

基于不同工况下风电场建模与仿真研究

随着风力发电机组单机容量和风电场建设规模都日益扩大,建立较高精度的风电场模型会较好的反映电力系统实际运行状况。针对风电场模型的复杂性、不确定性等问题,提出一种基于双馈风力发电机的风电场模型,通过对风机工作原理的深入分析,应用等值建模法对其进行建模。通过仿真分析不同工况下电网对风电场的影响,仿真结果表明,在不同工况下,电网对风电场频率的影响不大,对电场有功功率、无功功率有较大影响。验证了该模型有效性的同时,能较好反映其具体特性。     

基于相似度同调的双馈风电场聚合研究

文章提出了一种基于相似度同调的双馈风电场聚合方法。首先利用Prony算法提取各风电场中双馈风机故障下功率响应曲线的动态特征,基于相似理论确定双馈风机间振荡模式中相似部分,应用相似振荡模式中的频率、阻尼、幅值等信息定义了双馈风机同调判别的相似度量化指标并确定同调机群。然后,根据双馈风机的外特性,提出功率聚合算法,即以双馈风机输出有功功率为权重求取等值机的暂态内电势并确定等值母线及等值机参数。该方法从同调机群识别、同调母线聚合、同调机群参数聚合等方面,系统地解决了不同双馈风电场的同调聚合问题。参数聚合方法不仅解决了聚类分群的复杂性和局限性,而且有效保留原系统中电气与结构特征。最后以实际云南电网中某地区风电场为例进行仿真验证。     

考虑不同故障穿越模式的双馈风电场短路电流计算等值建模

合理的风电场故障暂态等值建模是风电并网运行分析的基础。双馈风电场中各机组在故障时的运行点和故障穿越模式不尽相同,单机倍乘无法准确表征整个风电场暂态特性。以风电场输出短路电流一致为目标,理论推导不同故障穿越模式下单机输出短路电流解析式,以表征外界故障的电压跌落和表征风机自身运行点的转速作为分群指标,在故障不同阶段采用不同指标权重,建立风机相似度距离矩阵。基于层次聚类算法对风电场进行划分,按照输出短路电流不变的原则对同群风机参数进行等值。对比在PSCAD中搭建的风电场详细和等值模型,结果表明,所建立的等值模型可以全面描述风电场出口短路电流特性,等值方法合理有效。     

基于轨迹灵敏度分析的永磁直驱风电场等值模型参数辨识

大规模风电场接入电网对电力系统稳定性具有重大影响。为提高仿真速度,研究风电场等值模型具有十分重要的意义。针对传统聚合方法无法解决风电场长期运行过程中产生的参数变化问题以及厂家将控制系统参数作为商业机密问题,该文基于风电场公共并网点相量测量单元数据建立了永磁直驱风电场详细动态等值模型与初始化方法,分析参数的轨迹灵敏度,提出了对高灵敏度且时变参数以及高灵敏度控制系统参数采用改进的基因学习粒子群(GLPSO)混合算法进行参数辨识,其他参数固定为聚合值或典型值的策略。分析了不同风速、尾流效应、部分风机离线、风速未知情形下,等值模型的鲁棒性与适应性。仿真算例表明,所提出的参数辨识方法能够提高全局寻优能力。     

直驱型风电场聚合模型误差对电力系统暂态稳定分析的影响

风电场聚合建模通常将整个风场按装机容量折算至一台机组。由于检修、弱风或故障脱网等原因,实际并网机组的数量将降低,引起聚合模型的误差。主要研究并网容量对直驱型风电场聚合模型误差及其对电力系统暂态稳定分析的影响。详细分析了故障期间低电压穿越(low voltage ride through,LVRT)策略对永磁同步发电机(permanent magnet synchronous generator,PMSG)外特性的影响。推导出了风电场在线容量与聚合模型误差之间的量化关系。通过仿真分析分别对比了不同在线容量时聚合模型在LVRT过程中有功功率、无功功率及恢复时间之间等输出量之间的误差。分析了具有可控功率源性质的PMSG接入对同步发电机功角稳定性的影响。结果表明,由聚合模型计算得出的系统暂态稳定分析的结论偏乐观。     

双馈风电机组锁相环动态主导的小干扰稳定极限

针对锁相环动态主导的并网双馈风电场小干扰稳定性问题,提出了一种双馈风电场小干扰失稳的判定方法。首先建立了单台双馈风机二阶线性化模型,其次根据单机等值模型将推导的二阶线性化模型推广至并网双馈风电场。最后依据劳斯-赫尔维茨定理（the Rausch-Hurwitz theorem）推导出锁相环动态主导的并网双馈风电场小干扰稳定极限,解释了风机有功出力、电网连接强度、锁相环控制参数及风机数量对锁相环动态主导的并网双馈风电场小干扰稳定的影响规律及内在机理。结果表明,有功出力增加、系统连接强度变弱及控制参数设置不当会对系统小干扰稳定性产生不利影响。以15台双馈风机构成的并网双馈风电场为例验证了所提小干扰稳定性极限的正确性和有效性,并且不需要建立风电场的全阶模型,减小了计算量。