大规模光伏发电经串补并网系统次同步振荡机制

根据以往研究经验,由于串补输电系统存在串联谐振点,大规模光伏发电经串补并网系统被怀疑存在次同步振荡风险.研究发现光伏并网逆变器采用恒电流控制,其特性近似电流源,只能激励并联谐振点,而大规模光伏发电经串补并网系统与变压器励磁支路在交流侧产生并联谐振点,可能会成为影响系统振荡稳定性的主导因素.因此,分别建立了考虑和忽略变压器励磁支路的大规模光伏经串补并网系统的小信号模型,利用特征值法分析振荡机理.特征值研究证实,当逆变器采取电流源控制模式时,交流侧并联谐振点存在对应的特征值,而由于电流源钳制光伏发电系统的电流量,并不存在与串联谐振点对应的特征值,因而变压器励磁支路与串补电容构成的并联谐振点主导系统的次同步振荡特性.     

光伏并网抑制由直流输电引起的次同步振荡的可行性分析

在研究新能源并网的基础上,分析光伏发电与火电厂捆绑通过高压直流输电并网时,通过光伏并网附加控制抑制直流引起次同步振荡(SSO)的可行性。基于复转矩系数思想设计一种次同步阻尼控制器加在光伏电站主控制器上,在保证光伏电站稳定并网的同时,抑制了直流控制特性引起的SSO,很大程度上提高了电网的稳定性与新能源并网效率。这为在发生SSO而直流附加控制未起作用时提供了一种备选方案。基于PSCAD/EMTDC仿真软件,以南方电网某直流作为实例仿真模型,通过光伏电站并网,在保证光伏电站并网可靠性的同时有效抑制了直流引起的SSO问题。     

风电并网系统次同步振荡的频域模式分析

随着风电等新能源渗透率的提高,大量电力电子设备接入电力系统,电力电子变流器与大电网间的相互作用引发了多起新型次同步振荡事故。为了深入研究风电并网系统的振荡特性,文中提出了频域模式分析法。首先,建立目标系统的阻抗网络模型,并形成网络的节点导纳矩阵和回路阻抗矩阵。然后,通过求解矩阵行列式零点获得系统的振荡模式。接着,定义了节点（支路）的参与因子、可观度和可控度,并基于阻抗网络模型推导出了这些指标的计算公式,进而得到振荡路径和扰动源的信息。最后,将所提方法应用到实际风电并网系统中,通过仿真验证了方法的有效性。     

基于图注意力网络的风电场汇集并网系统次同步振荡预警方法

大规模双馈风电场经串补并网系统易产生次同步振荡，若无法及时发现振荡现象并准确告警，将严重威胁系统安全稳定运行。次同步振荡预警是依据电力系统在线量测数据，判断系统振荡稳定性，为调度人员提供实时可靠的预警信息。针对现有次同步振荡在线监测无法实现事前预警的问题，提出一种基于图注意力网络(graph attention network,GAT)的次同步振荡预警方法。首先，分别从风电场侧和电网侧筛选次同步振荡关键影响因素，以减少输入特征信息的冗余；其次，基于多头注意力机制构建多头图注意力网络，考虑不同风电场间以及风电场与电网之间耦合影响的差异，实现不同风电场之间的次同步振荡特征聚合；最后，在搭建的多风电场汇集并网系统上进行次同步振荡稳定性预警，验证了所提方法的准确性和抗干扰性。     

风电并网系统次同步振荡分析方法综述

风电并网引发次同步振荡问题对系统稳定运行产生了不良影响,成为制约风电高效利用的瓶颈因素。这类问题引起了工业界和学术界的广泛关注,许多文献提出了不同的分析方法。文章将与风电相关的次同步振荡分析方法归为两类,即时域和频域,全面综述了近十多年来国内外各种方法的研究成果及实践应用,对每种方法进行了比较。考虑到基于阻抗模型的分析方法近期得到广泛关注,文章重点介绍了阻抗分析法,总结了阻抗建模和稳定性判据的最新研究结果。同时,对目前尚未解决的问题及面临的挑战进行总结,并对接下来的研究方向进行展望。     

光伏发电系统抑制电网功率振荡的机理研究

为了探究光伏发电系统(PVS)抑制电网功率振荡的物理机理及控制策略,利用PVS的快速响应特性,首先在机电时间尺度下建立了PVS接入无穷大电网的数学模型.然后,借助电气转矩分析法,对同步发电系统的惯量、同步以及阻尼特性进行了机理探究.研究结果表明:在PVS利用转速作为外环反馈信号的控制策略下,转速控制环的比例、积分、微分(PID)参数分别等效地改变同步机系统的等效阻尼系数、同步系数、惯性系数.最后,通过Matlab仿真验证,所得结果与上述机理研究结果一致.     

光伏发电系统抑制电力系统功率振荡的机理

光伏(photovoltaic,PV)发电系统可通过动态调控注入电网的有功功率、无功功率来改善电力系统的功率平衡特性,从而抑制电网功率振荡现象.为揭示PV抑制电网功率振荡的机理,通过2个受控电流源来描述PV在机电时间尺度下的有功、无功功率输出特性,建立了PV抑制功率振荡时电网有功功率分布模型,利用电气转矩法分析了PV在...     

光伏发电系统并网新方案

提出了一种应用于光伏发电系统中逆变器的直接电流跟踪滞环控制方法，并对其工作原理进行了理论分析和实验验证。该方案具有控制简便、输出功率因数高、工作可靠等优点，具有推广价值。     

光伏、火电打捆经串补送出系统的次同步振荡研究

光伏、火电捆绑经过含串补的交流系统送出是一种合理可行的并网方案。本文基于加入了并网光伏的IEEE次同步振荡第一标准模型,利用复转矩系数法和时域仿真法分析了并网光伏对系统次同步振荡特性的影响。根据相位补偿原理,考虑发电机转速偏差信号的传输延迟,分别设计了基于多通道结构的有功和无功型附加阻尼控制器以及混合型附加阻尼控制器;论证了配置附加阻尼控制器并未对并网光伏的稳定出力产生影响。这种在光伏逆变器上配置附加阻尼控制器的思路可以作为抑制火电机组次同步振荡的备用方案。分析了并网光伏容量、附加阻尼控制器类型对次同步振荡抑制效果的影响,频域和时域仿真结果表明并网光伏容量越大,对次同步振荡的抑制效果越好;相比单一的附加阻尼控制器,混合型附加阻尼控制器对次同步振荡的抑制效果更好。     

风-光伏混合电场并网对电力系统次同步振荡的影响北大核心CSCD

本文研究了风-光伏混合电场接入对电力系统次同步振荡模式的影响:首先建立了风-光伏混合电场并网电力系统的数学模型,并结合算例系统分析了风-光伏混合电场中风速、光照强度、输出有功功率、风/光功率比、DC/DC换流器MPPT控制参数、网侧换流器d轴和q轴电流内环控制参数、滤波线路电感、锁相环控制参数等参数变化时系统中主要振荡模式变化的轨迹。研究表明风-光伏混合电场接入不直接参与系统中与同步发电机轴系相关的次同步振荡模式,但参数变化可能导致与风-光伏混合电场相关的次同步振荡模式失稳。而在风-光伏混合电场网侧换流器附加阻尼控制器可以提升系统阻尼,抑制次同步振荡。模态分析和非线性仿真结果验证了阻尼控制器的效果。     

基于SVG的光伏并网SSO附加阻尼抑制策略

针对大规模光伏(photovoltaic, PV)并入弱交流电网的次同步振荡(sub-synchronous oscillation, SSO)问题,提出一种基于静止无功发生器(static var generator, SVG)附加阻尼控制策略抑制的方法。该方法提取PV并网点电压作为输入信号,通过附加次同步阻尼控制器(supplementary sub-synchronous damping controller, SSDC)生成与并网点次同步电压同相位的次同步电流信号,使SVG在次同步频率下等效为并联接入系统的正电阻,消耗SSO能量实现抑制。此外,详细分析了SSDC的结构和参数设计方法。最后,以西北某PV电站为实例,通过电磁暂态仿真验证了上述抑制控制策略在多种工况下的有效性,该控制策略可提高光伏系统的稳定裕量。     

30kW光伏并网逆变器的研制

光伏并网发电系统是光伏系统发展的趋势,并网逆变器是并网光伏发电系统的核心装置之一.分析了三相光伏并网逆变器的工作原理,并对逆变器的控制结构进行了设计.依据所提出的控制策略,研制了一台30 kW光伏并网逆变器样机.实验结果表明,采用所提出的控制策略可以实现对逆变器输出电流波形的良好控制.     

单边限幅参与的并网VSC系统次同步振荡近似分析

针对电力电子设备引起的次同步振荡问题,现有研究集中在无法计及限幅的小信号模型分析或考虑限幅对称的近似分析,但极少考虑不对称的单边限幅的影响。针对不对称的单边d轴电流限幅(AU-d-CL,或上电流饱和限幅)参与的并网电压源换流器(voltage source converter,VSC)系统的次同步振荡现象,采用单边限幅的描述函数和广义Nyquist判据进行近似分析。具体地,首先,建立了并网VSC系统的简化模型,分析了其小扰动稳定性,并分析了AU-d-CL参与的负阻尼振荡现象。其次,给出了VSC系统的频域模型和AU-d-CL的描述函数。最后,结合AU-d-CL的描述函数和广义Nyquist判据,近似计算了不同参数和限幅值时的振荡幅值和频率,结果表明计算结果和仿真结果基本一致,可解释次同步振荡在限幅值改变时,频率基本不变,振荡幅值变化的现象。     

基于样本熵的次同步振荡检测方法研究

基于样本熵算法提出了一种可实时监测次同步振荡的方法,以转子扭矩为分析信号,计算连续时间段内扭矩的样本熵,通过分析样本熵的变化规律,实现次同步振荡的检测。所需数据量少,有较强的抗噪能力,IEEE第一标准模型的仿真分析验证了所提方法的有效性。     

基于傅里叶分析的高压直流输电次同步振荡控制研究

当高压直流输电遭受短时扰动时,电气量变化产生的电磁转矩变化量所包含的电气负阻尼转矩,加剧了汽轮发电机的转速变化,使得输电线路中产生次同步振荡现象。文中通过傅里叶分析方法计算得出电网次同步振荡频率,在汽轮发电机的转子转速控制系统中通过调节励磁系统锁相环的频率合成,减小励磁电流波动,生成一个新的附加电磁转矩量,使最终的电气阻尼转矩分量为正,实现对转子转矩控制。仿真结果表明,在电网出现短时扰动时,汽轮发电机的转速没有出现大波动,实现了对次同步振荡的有效抑制。     

吉林通榆风电基地次同步振荡现象研究

针对吉林省通榆风电基地的次同步振荡现象,首先对风电场的振荡形态进行了归纳,发现其存在突发式短时间振荡、恒幅值长时间振荡和变动的长时间振荡等三种典型的振荡形态。然后,利用现场实验研究了不同因素对系统振荡的影响,结果表明双馈型风力发电机组和固定串补是造成振荡的根源。最后,提出了应对通榆风电基地次同步振荡的对策。     

混合三电平单相光伏并网发电系统研究

将经典Boost变换器与混合三电平逆变电路相结合,形成一种能分别工作在单级式和两级式的非隔离型单相光伏并网发电系统,以适用于更宽的光伏阵列输入电压范围。深入研究了PWM升压模式和旁路二极管模式的控制策略,分析了混合三电平逆变电路的工作原理,并讨论了避免出现两电平的方法。以XE164FM单片机为控制核心,对额定峰值功率1 kW的样机进行了实验验证,结果表明该电路系统性能优良。     

混合型补偿装置抑制风电次同步振荡的研究

传统风电经固定串补(FSC)外送系统常引发次同步振荡(SSO)问题,威胁系统的安全运行.基于风电串补系统SSO的发生机理,提出一种由静止同步串联补偿器(SSSC)与FSC组成的混合串联补偿(HSC)装置结构的附加控制策略.充分利用SSSC的控制灵活性,使其输出次同步电压与线路次同步电流同相位,SSSC等效为系统振荡频率...     

基于状态空间的阻抗分析法在次同步振荡中的应用

随着新能源的大量接入,阻抗分析法在新能源并网次同步振荡中得到了广泛应用,但是针对新能源与火电打捆系统,现有方法在机电耦合的阻抗建模方面仍存在模型适用性问题。为此,提出了一种基于状态空间的阻抗分析法(IMBSM),将电力系统非电气元件耦合到电气元件的动态特性,以导纳函数的形式统一建模。为配合IMBSM的应用,提出了一种新的串联谐振判据,该判据通过拾取源、网子系统的视在谐振点,计算系统的谐振频率。IMBSM不仅包含了系统特征值等关键信息,并且具有比阻抗扫描法更高的精度。最后,基于IEEE次同步振荡第一标准模型及风火打捆经串补送出系统模型,验证了IMBSM及所提串联谐振判据在次同步振荡分析中的准确性和可行性。     

光伏电站接入对多机电力系统低频振荡的影响分析

为了研究光伏电站接入对多机电力系统低频振荡的影响,综合考虑并网光伏电站的动态模型,详细推导并建立了含光伏电站的多机系统状态方程及其线性化模型。在此基础上,选取两区四机系统作为分析案例,采用模式分析法,针对光伏电站接入后系统转动惯量改变和转动惯量保持不变两种典型分析场景,研究不同接入点及不同渗透率情况下光伏并网对于电力系统低频振荡的影响,并通过时域仿真法验证了模式分析的正确性。仿真结果表明:光伏电站不会产生新的低频振荡模式。在转动惯量改变和保持不变的两种场景下,光伏电站的接入对于系统低频振荡的影响存在显著差异,取决于其接入位置与接入容量。最后,通过特征值灵敏度分析,验证了光伏电站不同接入位置、接入容量对于区间低频振荡模式的影响。