适应频率变化的双馈风电机组稳定分析改进模型

为分析变速恒频风电机组在不同电网频率下的稳定性,提出了考虑适应电网频率变化的双馈风电机组小干扰稳定性的电磁暂态模型。首先,分析了双馈感应发电机现有常规电磁暂态模型不含电网频率导数项,不能反映电网频率变化的问题,提出了双馈感应发电机改进转子暂态电动势的表达式,并建立了含变流器控制系统在内的双馈风电机组小信号改进模型。其次,采用特征值方法,对不同电网频率运行下采用改进及常规双馈感应发电机电磁暂态模型时的系统特征值进行计算与稳定性分析。最后,建立考虑电网频率变化的双馈风电系统时域仿真模型,分别对不同电网频率及不同负荷扰动下的风电机组有功功率和转速特性进行仿真。理论分析及仿真结果表明,相对常规电磁暂态模型,所提出的双馈风电机组改进模型对电网频率变化更为敏感,可适应频率变化的双馈风电机组小干扰稳定分析。     

感应电动机参数选择对动态无功需求的影响

针对电动机负荷在故障恢复过程中无功需求大幅度增长的问题,以单机带负荷系统为研究对象,采用感应电动机负荷和静态负荷并联构成的负荷模型,利用电磁暂态仿真软件PSCAD/EMTDC,通过改变电动机负荷比例、电动机参数等方法,探讨综合负荷在出现扰动之后的动态响应特性。分析结果表明:在相同负荷水平下,含水泵的综合负荷模型无功需求增长幅度最大,系统存在功率失稳风险。     

不同负荷模型对安徽电网稳定的影响

目前安徽电网较多使用静态负荷模型,然而在系统发生大扰动(如三相短路故障等)时,使用纯静态负荷模型显得过于粗略.选取4种负荷模型--纯静态负荷模型、纯感应电动机负荷模型、典型参数综合负荷模型、某地区实测负荷模型,对实际电网进行大量仿真,结果显示不同负荷模型对线路功率和发电机功角都有较大影响.进一步分析不同负荷模型对安徽电网暂态电压稳定的影响,实测负荷模型不仅能够描述短路时电动机负荷向系统倒送无功的物理现象,同时它的静特性部分在故障清除后还起到了无功补偿的作用,有利于系统的稳定;而纯感应电动机模型在故障清除后,由于电压过低需要从电网吸收大量的无功功率,这会导致电网电压不断降低以至暂态电压失稳,不利于系统稳定.     

考虑牵引负荷模型的暂态稳定计算

利用PSASP的用户程序接口(UPI)功能,在Windows环境下,采用动态链接库交换文件数据信息,实现将一种牵引负荷模型接入电网进行暂态稳定仿真计算.对比牵引负荷模型与传统负荷模型对系统暂态稳定计算的影响,结果表明:牵引负荷模型对电压扰动的敏感度大于恒阻抗模型而小于感应电动机模型;牵引负荷模型的功角阻尼特性优于恒阻抗模型而次于感应电动机模型,且随着牵引负荷比例的提高,阻尼比增大,故障极限清除时间减小;与感应电动机模型相比,采用牵引负荷模型时的暂态稳定性更高.     

配电网中感应电动机动态模型的比较分析

感应电动机是电力系统中最常见也是所占比例最大的一类负荷,建立合理、简化的感应电动机动态负荷模型,准确反映其动态行为对电网的冲击,在电力系统运行和规划中具有重要意义。以经典的感应电动机五阶电磁暂态模型为基础,忽略定子绕组的暂态过程,可以得到三阶机电暂态模型;在三阶机电暂态模型的基础上忽略转子的暂态过程,可以得到一阶机械暂态模型;当不考虑运动方程的暂态时,可以得到另一种一阶模型,即一阶电压暂态模型。在Matlab/Simulink中搭建这四种感应电动机模型,对不同电压扰动下的动态响应进行仿真,并对其响应曲线进行比较分析,得出相关结论。     

电动机模型结构及参数对暂态稳定仿真的影响

针对目前负荷模型应用的薄弱环节,就三阶感应电动机模型及一阶机械暂态感应电动机模型和恒定阻抗模型对暂态稳定仿真结果的影响进行系统研究。首先,实现一阶机械暂态感应电动机模型与电力系统分析综合程序PSASP(Power System Analysis Software Package)的接口。然后．以PSASP为仿真手段,以湖南电网和WSCC-9节点系统为研究对象,仿真研究感应电动机模型参数及综合负荷模型结构对电力系统暂态稳定性的影响。研究表明。感应电动机定子漏电抗增大将使系统暂态稳定裕度显著减小．使用三阶感应电动机模型仿真所得系统的暂态稳定能力明显低于一阶模型和恒定阻抗模型的相应结果。最后的结论对电力系统负荷建模和模型应用具有较大的理论意义和工程应用价值。     

负荷模型简化辨识及在河南电网的仿真应用

使用相量测量单元（PMU）的实测数据,进行了大量的感应电动机负荷模型参数灵敏度分析,并从参数灵敏度的角度出发,提出了将灵敏度较小的感应电动机负荷模型参数固定,仅辨识灵敏度较大参数的方法。结合电网实际扰动仿真、暂态故障曲线Prony分析以及电网小扰动分析,使用综稳程序PSASP进行仿真分析,仿真结果证明了所提简化模型辨识的可行性和实用性。     

大规模感应电动机实时仿真简化方法及初始化问题研究

交直流混联大电网的快速发展对仿真准确性提出了更高要求,只有准确模拟系统的负荷特性,才能够正确反映交直流系统对故障的响应。以往大规模电网的实时仿真中,受限于仿真工具的能力,负荷模拟少量采用或不采用感应电动机模型,由此导致了仿真精度问题。新一代数模混合实时仿真平台的强大仿真能力,为采用大量感应电动机负荷模型进行实时仿真提供了可能。该文基于此平台,研究了大规模感应电动机负荷的实时仿真简化方法,解决了含大规模感应电动机电磁暂态实时仿真电网模型的启动及初始化问题,通过对华东电网实际故障的仿真对比,验证了该文提出方法的准确性和有效性,为进一步深入研究大规模电网交直流相互影响等问题提供了更为准确的仿真手段。     

感应电动机稳定性判别与切负荷控制

感应电动机负荷的动态特性对暂态电压稳定性和负荷稳定性有着重要影响。当系统发生严重故障或扰动时,可能造成感应电动机堵转,导致负荷失稳及电压崩溃。对感应电动机机械暂态模型进行简化,并利用戴维南等值电路对感应电动机负荷的外部网络进行等效,从而推导出感应电动机临界稳定滑差的实时计算方法。另外,采用切负荷控制来防止感应电动机失稳,利用不平衡转矩来计算切负荷比例。IEEE 3节点系统的仿真结果说明,使用所提出方法得到的扰动后感应电动机稳定性判别结果与仿真结果一致,该方法计算得到的切负荷量大于保证感应电动机稳定性的最小切负荷量,能够有效保障负荷稳定性和电压稳定性。     

配电网集结等效的异步电动机综合负荷模型及其总体测辨建模

针对电力系统综合负荷传统异步电动机模型存在的结构缺陷,从总体测辨的角度提出并建立了"综合异步电动机模型".模型将配电网络用集总线路一变压器组集结等效,并计及了变压器有载调压分接头的影响;在静态负荷中考虑负荷暂态无功功率的补偿调整作用.推导出了模型的完整解析描述;提出了模型的"递推辨识策略".模型实现了220kV变电站综合负荷物理环境一模型辨识环境一仿真计算环境的统一性和一致性,更加符合电网的综合负荷实际结构.基于现场实测数据的建模实例表明,考虑配电网集结等效的"综合异步电动机模型"在参数稳定性、泛化能力等综合性能上,较传统异步电动机模型有了一定的提高.     

静止无功补偿器对感应电动机负荷电压稳定性的影响

以简单的两节点系统为研究对象,采用考虑机电暂态过程的三阶感应电动机负荷模型,详细分析了静止无功补偿器（SVC）在小扰动和大扰动情况下对系统电压稳定性的影响。仿真结果表明,在小扰动情况下安装SVC可以提高感应电动机负荷的最大负载转矩和电压水平;在大扰动情况下能够减小故障对暂态电压稳定产生的影响,并且能够延长暂态电压稳定的极限切除时间,提高系统的暂态稳定性。     

不同负荷模型对湖南电网暂态稳定水平的影响

负荷模型是影响电网稳定分析结果的一个重要因素。湖南电力系统负荷特性研究后的综合负荷模型与传统负荷模型有相同的感应电动机比例及恒定阻抗比例,但感应电动机定子漏抗较小。利用电力系统综合分析程序和基于负荷特性研究后的负荷模型分析了湘鄂联络线的暂态输送能力、不同负荷水平下湘中负荷中心的暂态稳定水平;并与基于传统负荷模型的湖南电网暂态稳定水平进行了比较。结果表明,使用负荷特性研究后的负荷模型时,湖南电网暂态稳定水平得到了明显提高。     

电力系统数字仿真负荷模型中配电网络及无功补偿与感应电动机的模拟

提出了电力系统负荷模型中统一模拟配电网网络、无功补偿和感应电动机的模型，该模型可以简化电力系统仿真中配电网络的模拟，提高了配电网络中感应电动机模型的精度；同时提出了一种确定配电网络无功补偿容量的简便算法。所提出的模型和算法已在PSD电力系统分析软件工具(PSD Power Tools)中的中国版BPA暂态稳定程序和电力系统全过程动态仿真程序中实现，该程序可根据配电网络的综合阻抗和指定的电动机机端电压与系统母线电压的比值系数，自动求得无功补偿量和无功补偿电抗值。模型和算法可以提高电力系统仿真中计及配电网络和无功补偿的感应电动机模型的精度。并得到了验证。     

弱联工业企业电网两阶段紧急控制方法

工业企业电网负荷具有感应电动机占比高和功率因数低的特点，当同主网唯一的联络通道故障开断时，工业企业电网失稳风险突出，给紧急控制带来严峻挑战。首先，从网架、负荷和技术人员需求等方面阐述了工业企业电网的特点。并基于选用的负荷仿真模型，分析了短路故障下工业企业电网的电压频率耦合特性以及传统紧急控制措施的适应性。其次，针对故障后需要避免暂态低压高频和稳态过压低频的紧急控制需求，研究了考虑设备保护和系统保护并行动作，以及电气量响应驱动的应对策略，提出了工业企业电网两阶段紧急控制方法。最后，基于某实际工业企业电网验证了所提方法的可行性和有效性，表明通过优化控制时机可协调暂态低压快速恢复和稳态过电压的矛盾。     

含负荷模型的次同步谐振分析

首先推导了同步电机dq坐标系下的5阶感应电动机动态方程,此方程能够与含电磁暂态的次同步谐振分析的同步电机及网络方程接口。同时分别推导了5阶感应电动机及恒阻抗(Z)、恒电流(I)、恒功率(P)等负荷模型线性化方程。应用IEEE第一标准模型建立了包含上述负荷的次同步谐振分析的线性化模型,分析了ZIP等静态负荷以及感应电动机与恒阻抗构成的综合负荷对扭振模态阻尼特性的影响。分析结果表明,上述不同负荷模型导致了不同的扭振模态失稳,不考虑负荷模型的分析结果可能过于乐观,也不能找到一种负荷模型确保分析结果保守。     

基于负荷无功电压响应的切负荷控制决策优化

基于感应电动机一阶模型,推导了计及节点负荷无功变化和电压偏移程度的切负荷量分配指标。该指标从物理意义上相当于节点负荷等效电纳的变化量,其大小能反映节点负荷中感应电动机所占比例和不同负荷模型对暂态电压稳定性的影响程度。利用该指标分配各节点的切负荷量,提出了综合考虑系统频率、负荷电压及无功响应的自适应减载方案。IEEE 39节点系统的仿真结果表明,所提出方案较经典自适应控制方案更有利于保障系统在大扰动后的电压稳定性和频率稳定性。     

送端感应电动机负荷无功特性对送出极限的影响

通过分析计及转子电磁暂态的三阶感应电动机负荷模型在定子三相接地过程中的响应,指出位于系统送端的感应电动机负荷的无功倒送特性在一定时段内对系统送端电压有一定的支撑作用。分析了电压支撑作用对系统送出极限的影响。将华北电网典型送端张家口地区实测综合负荷模型(以感应电动机为主)应用于沙岭-昌平线极限切除时间的计算,并与采用不同比例ZIP负荷模型的计算结果进行比较,验证了理论分析的结果。说明张家口地区(送端)负荷模型对系统送出极限的灵敏度很高;动态负荷模型具有静态负荷模型难以模拟的特性。强调了在电网稳定计算中采用动态负荷的必要性,从无功角度研究了负荷模型在暂态稳定计算中的应用,提供了新的思路。     

基于暂态电压稳定性新指标的自适应紧急减载方案

频率和电压响应在大扰动后相互耦合,传统的低频、低压减载方案相互独立,未充分考虑电压的时空分布特性和感应电动机对系统稳定性的影响。从2节点系统出发,分析感应电动机转差率偏差值对负荷稳定性和暂态电压稳定性的影响,提出综合考虑感应电动机转差率偏差值和负荷母线电压跌落幅度的暂态电压失稳程度新指标;并基于广域信息条件,利用新指标选择切负荷地点,确定相应控制量以构建新的紧急切负荷方案。该方案利用新指标更加全面地衡量了系统暂态电压稳定程度,具有全网切负荷和局部切负荷两种控制模式。通过IEEE 39节点系统的仿真,验证所提出自适应方案在保障系统大扰动后频率和电压稳定性方面相对于经典控制方案的有效性和优越性。     

计及频率特性的感应电动机参数变化对负荷特性的影响

对于网架结构比较薄弱的省网系统或者系统解列后形成的孤岛,发生故障时会引起比较大的频率波动。感应电动机作为电力系统动态负荷的主要成分,进行建模时考虑其频率特性尤为重要。基于感应电动机数学模型,考虑恒机械转矩、恒机械功率和变机械转矩等不同负载特性,在计及频率特性的情况下,通过解析法得到感应电动机转子滑差、有功功率和无功功率的表达式。当感应电动机的定子电感、转子电感、励磁电感和转子电阻变化幅度分别为±30%时,分析负荷特性参数变化对不同频率下的感应电动机吸收有功功率和无功功率的影响。利用Matlab建立感应电动机五阶电磁暂态仿真模型,仿真分析感应电动机参数变化对负荷特性的影响。将理论计算与仿真实验的结果进行对比,验证了所提方法的正确性。     

计及不对称故障影响的感应电动机负荷模型解析算法

针对三相对称正序电压的仿真计算模型无法准确模拟感应电动机负荷动态特性的问题，提出一种计及不对称故障影响的感应电动机负荷模型解析算法。首先，基于转子一阶机械暂态方程获取感应电动机的转差率，再开展各项运算分析以获取扰动后感应电动机的电流变化和功率响应；然后，从电压稳定性和参数可辨识性角度，比较三阶机电暂态模型和一阶机械暂态模型的精度；最后，基于PSCAD/EMTDC平台搭建模型，对不同故障电压跌落场景下感应电动机的动态响应进行仿真分析。仿真结果表明，所提的解析算法能够获得不对称故障影响下感应电动机的动态响应且具有计算准确性和快速性的优势。