负荷中心含微电网的小干扰电压稳定性分析

分析负荷断面的小干扰电压稳定时,当负荷中心包含地方电厂,这些负荷中心电源的动态特性对受端电网的电压稳定有着显著的影响。使用包含小电源的负荷模型,运用基于潮流的小干扰稳定分析法,研究小电源为汽轮发电机时其对负荷断面电压稳定的影响,利用模态分析法获得评价电压稳定的指标,并深入探讨了机组的励磁和调速系统的增益环节与电压稳定指标的关系。结果表明负荷中心的汽轮发电机组对电压稳定有着积极作用,仿真结果验证了该结论的正确性。     

考虑综合负荷动态模型的小干扰电压稳定研究

构建了简单电力系统考虑综合负荷感应电动机并联恒阻抗动态模型的电压稳定分析的微分代数方程组(DAE)模型.推导出系统线性化小干扰方程状态矩阵的解析表达式.对PV曲线上一些平衡点进行小干扰分析的结果表明系统静态传输功率极限点并不是系统的小干扰电压稳定极限点.分析了PV曲线上小干扰电压稳定极限点的位置与综合负荷模型参数变化的关系,结果表明其位置与参数kd、r2和s0的值有很大关系,实际系统的综合负荷参数处于kd很大、或r2很小、或s0很大的运行工况时将比较容易发生电压失稳.     

DFIG在微电网中的电压控制策略与小干扰电压稳定性分析研究

为增强微电网小干扰电压稳定性,针对含双馈感应风力发电机(DFIG)的风光柴微电网,DFIG无功控制采用V-Q下垂控制并引入积分逻辑环节,同时计算变风速情况下DFIG有功功率对应的无功功率极限,对V-Q下垂控制与积分环节进行限幅。通过小干扰分析法找出了一对反映微电网电压响应特性的典型特征值,分析DFIG无功下垂系数取不同值时对典型特征值分布轨迹的影响。为了解决无功下垂系数取较大和较小值时带来的问题,经过参数改进后既促进了DFIG参与微电网调压的效果,又使微电网拥有更好的小干扰电压稳定性。最后在DIg SILENT/Power Factory仿真软件中搭建微电网模型,通过动态时域仿真验证了所提策略和方法对促进微电网调压以及提高微电网小干扰电压稳定性的有效性。     

小干扰电压稳定性判别中个别负荷行为的考虑

在文献［１］中曾将负荷节点模拟成一个恒定阻抗和一台等值感应电动机，在考虑电动机机械暂态过程的情况下，提出了一种通过比较两个潮流雅可比矩阵行列式的符号来判别小干扰电压稳定性的原理和方法。此文中将证明，这种判别电压稳定性的原理和方法，实际上可以计及每个具体的感应电动机动态行为对稳定性的影响，从而开创了在电压稳定性分析中考虑实际分散负荷行为的先例，并说明这种判别方法更符合电力系统的实际情况。     

小干扰电压稳定性判别中个别负荷的考虑

在文献（１）中曾将负荷节点模拟成一个恒定阻抗和一台等值感应电动机，在考虑电动机机械暂态过程的情况下，提出一种通过比较两个潮流雅可比矩阵行列式的符号来判别小干扰电压稳定性的原理和方法，此文中将证明，这种判别电压稳定性的原理和方法，上可以计及每个具体的感应电动机动态行为对稳定性的影响。从而开创了了电压稳定性分析中考虑实际分散负荷行为的先例，并说明这种判别方法更符合电力系统的实际情况。     

含光伏电网的电压–无功雅可比矩阵结构特征及电压稳定性分析

该文推导出含光伏电网的电压-无功雅可比矩阵,发现存在特定结构特征,进一步结合特殊矩阵理论,分析光伏机组接入后的电网电压稳定特性。相关解析结果表明,单节点的电压-无功灵敏度与广义短路容量的倒数相一致,而多节点的电压-无功雅可比矩阵则与节点阻抗矩阵的虚部具有一致性。同时,借助矩阵论以及代数图论,明确电压-无功雅可比矩阵符号全正与分块对角占优,解释了现有工程认识:增加光伏机组无功出力,所有节点电压均会抬升,且对近区电压幅值的影响要远远大于远区。通过论证电压–无功雅可比矩阵元素值与电气距离之间的衰减关系,指出随着节点之间电气距离的增加,电压–无功的相互影响程度减弱。最后,结合实际电网算例结果验证该文理论分析的有效性。     

考虑负荷动态模型的在线小干扰电压稳定指标

对电力系统在任一时间断面上从某个负荷母线向系统侧看进去的部分进行戴维南等值,并对负荷采用三阶感应电动机并联恒阻抗动态模型,分析该负荷节点的小干扰电压稳定性。通过对负荷节点PV曲线上的平衡点进行小干扰分析的结果表明,等值系统的小干扰电压稳定性本质上是负荷中感应电动机部分的静态稳定性,感应电动机部分采用三阶模型和一阶模型得到系统平衡点的小干扰电压稳定性是一致的,因而文中采用一阶模型条件下所推导出的系统在线小干扰电压稳定状态指标的解析表达式,能表征系统当前运行点各个负荷节点的电压稳定程度。IEEE39节点系统的计算结果表明该指标正确、有效、计算简便。     

计及感应电动机负荷的静态电压稳定性分析

该文建立计及感应电动机机电暂态过程的单负荷无穷大系统的小干扰电压稳定分析数学模型，分析了感应电动机负荷参数变化对小干扰电压稳定性的影响。以简单系统为例，说明了基于潮流模型的静态电压稳定指标的共同物理本质，文中通过不同感应电动机负荷参数的小干扰稳定分析和时域仿真，对基于潮流模型的静态电压稳定指标进行了准确性分析。分析结果表明：以前基于潮流模型的静态电压稳定指标忽略了电力系统的动态负荷因素，其指标认为是电压稳定的系统却可能发生电压失稳，因此，基于潮流模型的静态电压稳定指标是不准确的。该文提出的小干扰电压稳定分析数学模型是电压稳定的一种简化分析，在实时等值系统的基础上具有在线应用的前景。     

含风电场的系统电压稳定性分析

风力发电的大规模并网给电力系统的电压稳定带来了影响,因此对含风电场的系统电压稳定性分析变得至关重要.简单介绍了当今分析电压稳定性的几种方法,并仿真了两个风电场同时接入一个36节点的电力系统,绘制其P-V曲线和Q-V曲线来分析该电力系统的风电场接入点的小干扰电压稳定性;并在节点23设一冲击负荷,仿真系统的暂态电压,分析两接入点的电压稳定性.     

电压稳定分析中降阶潮流雅可比矩阵的研究

基于降阶潮流雅可比矩阵的V-Q灵敏度、模态分析等静态分析方法在分析电压稳定方面得到了广泛应用,但降阶雅可比矩阵涉及到系统潮流雅可比矩阵的子矩阵Pq可逆的问题,针对此问题,该文首先结合数学矩阵理论及电力系统的实际情况就矩阵Pq是可逆矩阵给出明确的证明,为基于降阶雅可比矩阵的应用提供理论支持。最后以新英格兰39节点系统作为算例,通过分析计算矩阵Pq的行列式、模最小特征值及条件数来验证矩阵Pq的可逆性,为电压稳定分析提供理论基础。     

电压源变换器接入电网的小扰动稳定机理分析

研究了基于矢量控制的电压源变换器(VSC)接入电网的小扰动稳定问题。基于VSC接入无穷大系统的详细模型,针对不同控制模式,分别对平衡点的存在性、稳定性进行了分析,系统地总结了VSC小扰动失稳的不同机理。系统中发生鞍结点分岔会导致平衡点消失而失稳,且存在以下几种机理：输出电流过大会导致锁相环(PLL)失去平衡点,对应PLL失去同步,单独的PLL失去同步可能发生在切除外环控制、采用内环定电流控制的情况下;输出有功过大会导致功率外环失去平衡点,当无功外环采用定无功功率、定交流电压控制时,分别对应电网的静态电压、功角失稳,而且失稳后电流增大一般也会引发PLL失去同步。在平衡点存在的情况下,系统振荡模式中包含低频振荡模式和次同步振荡模式,系统也可能发生Hopf分岔而出现振荡失稳。低频振荡模式主要由外环控制主导,次同步振荡模式则由PLL、电流环和线路动态主导。平衡点的存在性不受VSC控制参数的影响,只受网络参数、VSC工况的影响,而平衡点的稳定性和VSC控制参数有关。     

含风电孤立中压微电网静态电压稳定性分析及改善策略

分析了孤立微电网中双馈异步风力发电机组(DFIG)的功率电压特性,针对微电网不同运行方式约束,为改善含DFIG微电网的静态电压稳定性,提出了基于就地层储能稳定控制、DFIG快速变桨控制的静态电压稳定增强控制策略。基于PSCAD/EMTDC建立了微电网系统和稳定控制策略模型,研究结果表明,在不同运行方式下风速扰动时,提出的增强控制策略能有效增强微电网的静态电压稳定性,确保微电网的安全稳定运行。     

基于级联型扩张状态观测器的直流微电网低压负载接口变换器自抗扰稳压研究

直流微电网负载侧供压稳定是实现新能源电力高水平消纳的重要前提。为维持低压负载侧电压稳定,利用级联型扩张状态观测器提高扰动的估计重构精度与速度,将二阶自抗扰控制技术引入低压侧稳压控制。首先,在考虑扰动存在的低压接口变换器动态模型基础上实现对于稳压控制策略的系统设计。之后,在时域上分析级联型扩张状态观测器对于扰动重估精度的提升效果,利用线性等效框架在复频域上分析系统对于总扰动的抑制性能,以及系统模型不确定下对于动态性能的影响。此外,将Lyapunov理论运用于分析所提稳压控制策略的稳定性,表明该系统在工程上稳定。最后仿真实验验证了所提出稳压策略的正确性与有效性,且对于扰动具有较好的抑制性。     

负荷随机扰动对电力系统电压稳定性的影响

运用非线性分岔理论与特征分析法对一个经典3节点电力系统的电压稳定性进行了详细分析.通过逐步增大系统参数Q1,求取系统方程平衡点的雅可比矩阵的特征根,结合特征分析法判定系统的稳定性态,得到了系统运行的2个稳定区间.在此基础上考虑负荷的随机性建立了该系统的随机模型--一个4维随机微分方程组,并运用随机欧拉法对该随机微分方程组进行了数值仿真计算.数值结果表明,当系统运行在稳定边界的一个小邻域内时,负荷的随机扰动造成随机的小幅正向或负向累积,使得系统突然失去电压稳定,失稳模式既可能为霍普夫型,也可能为鞍结型.     

基于突变理论的计及磁暴扰动电力系统电压稳定分析

受磁暴影响,电力系统变压器集群无功损耗剧增构成系统电压稳定问题的重大威胁。在分析电力系统磁暴灾害扰动故障机理的基础上,将磁暴造成的变压器集群无功损耗进行合理等效,根据电压与电力系统参数的关系式与燕尾突变流形的正则形式相同的特性,在突变理论基础上提出了电压稳定性指标和判断方法,NewEngland 10机39节点的数值仿真结果表明所提方法的有效性。     

含恒功率负荷直流微电网的状态反馈电压振荡控制技术

扰动发生后新能源发电和恒功率负荷侧换流器在现有功率控制模式下所表现出的负阻抗特性,会大幅增加直流电压振荡失稳的风险.为此,首先针对直流电压振荡失稳的问题,推导含恒功率负荷两端直流微电网的小扰动线性化状态方程.其次,结合各状态变量的参与因子,选取振荡电流、电压作为可调节控制参数,将其分别引入储能换流器与恒功率负荷换流器的...     

微电网中基于公共负荷侧电压的改进下垂控制

针对多逆变器并联的微电网系统,以均匀分配各逆变器无功功率,减少各逆变器输出电压降落为目标,文章对改进传统下垂控制方法展开了研究。首先在分析了传统下垂控制方法分配逆变器无功功率不均匀机理的基础上,提出了一种引入公共负荷侧电压反馈的下垂控制方法;然后小信号分析方法对该策略进行建模,为系统参数设定提供了理论依据;最后通过MATLAB仿真来验证本文的控制策略,仿真结果显示,在不影响有功负荷在分布式电源间分配的情况下,能够改善分布式电源间无功出力的分配关系,提高微电网的供电质量。     

含风电孤立中压微电网暂态电压稳定协同控制策略

分析了孤立中压微电网中双馈异步风力发电机组(DFIG)与动态负荷的暂态运行特性。为改善含DFIG微电网的暂态电压稳定性,提出了基于就地层储能稳定控制、DFIG快速变桨控制和甩动态负荷的暂态电压稳定协同控制策略。基于PSCAD/EMTDC建立了东澳岛中压微电网系统和稳定控制策略模型,研究结果表明,微电网暂态电压稳定性与微电网中风电渗透率和负荷特性密切相关;在大扰动下,提出的暂态电压稳定协同控制策略能有效增强微电网的电压稳定性。     

N-1故障后系统小干扰电压稳定极限点计算

构建了负荷采用三阶感应电动机并联恒阻抗表示的电力系统短期电压稳定分析数学模型,并推导出负荷增减的表示方法.根据系统小干扰方程状态矩阵特征值为零的特点,提出了计算小干扰电压稳定极限点的数学模型,以求得N-1故障后系统从当前运行状态到电压稳定极限点需增减的负荷.通过对发电机稳态方程中功角的三角函数项引入辅助变量,将极限点计算模型转化为关于未知量的线性或二次函数,进而可采用最优乘子牛顿法计算极限点,以解决极限点处系统稳态方程雅可比矩阵奇异带来的收敛困难.IEEE9节点系统和IEEE39节点系统的计算结果表明该方法能够可靠地收敛到N-1故障后系统的小干扰电压稳定极限点.     

计及负载特性的数据中心微电网双层优化配置

为解决数据中心微电网前期容量规划不合理,无法适应数据中心运行特性的问题,同时为提高数据中心微电网的供电经济性和可再生能源消纳能力,文中提出了计及负载特性的数据中心微电网容量双层优化配置模型。使用基于场景缩减的选择方法应对可再生能源出力的不确定性,同时解决大量场景带来的计算复杂性问题。根据不同负载的特性,考虑其时间维度上的灵活性,制定相应的负载分配策略。采用带有精英策略的非支配排序遗传算法(non-dominated sorting genetic algorithmⅡ,NSGA-Ⅱ)与Gurobi结合的方式进行求解,最后利用模糊多属性决策方法获得折衷最优解,合理规划微电网内储能系统、光伏和风机的容量。算例表明,所提方法降低了数据中心微电网建设与运行成本,减少了碳排放,提高了数据中心运营商的满意度。