计及动态无功控制影响的大规模风电汇集地区电压稳定性分析

为了进一步分析大规模风电汇集地区电压稳定性,提出应考虑风电场动态无功控制的影响。基于电压-无功灵敏度法解释了动态无功补偿装置的恒无功控制方式所带来的汇集地区电压上升问题。利用小扰动稳定法,分析出采用高压侧恒电压控制的风电场内动态无功补偿装置之间存在很强的相互作用,并会引起不稳定的电压振荡。以华北某风电汇集地区为例,在PSS/E中比较分析区内所有风电场内动态无功补偿装置分别采用恒无功、高压侧恒电压和低压侧恒电压三种控制方式时受到小扰动后的电压变化。仿真结果验证了分析结论,表明在研究风电汇集地区电压稳定性问题上,考虑风电场的动态无功控制影响是必要的。     

动态无功补偿装置抑制风电汇集地区高电压问题的可行性研究

当大规模风电集中接入弱端电网对,短路故障后会出现高电压的问题,造成风电机组因不具备高电压穿越能力而脱网.运行经验表明高电压穿越问题已经成为风电机组脱网的主要原因.文章从上述问题出发,探索通过风电场普遍配置的动态无功补偿装置抑制高电压的问题,在BPA中搭建了不同动态响应时间的SVC/SVG模型,并对比分析了不同响应时间、不同容量、不同类型的无功补偿装置对抑制高电压的效果.仿真结果表明,适当容量满足标准要求的动态无功补偿装置可以很好地抑制短路故障后的高电压问题,对于提高风电汇集地区无功电压安全水平有明显效果.     

大规模风电汇集地区风电机组高电压脱网机理

大规模风电场接入弱电网时会降低电网的电压稳定裕度,增加电压调整控制的难度。从实际发生的某次风电机组高电压脱网故障出发,探讨大规模风电经远距离输电线路送出时并网点出现高电压过程的机理,建立风电场远距离并网的等效单机无穷大系统模型,得出风电场并网点电压与送出功率及无功补偿之间的关系,推导出在风电机组恒功率特性下风电并网点电压对电容补偿的灵敏度,证明当风电送出功率增大时其并网点电压的灵敏度也随之增大,说明在风电大发时投入电容补偿后会引起较大的电压增幅,存在风电机组高电压脱网的风险。通过DIgSILENT软件对某实际风电场接入地区电网进行仿真分析,验证上述结论的正确性。     

风电汇集系统连锁脱网事故影响因素分析

我国风电以集中接入、远距离输送为主要开发方式,随着风电并网容量快速增长,风电运行事故也呈现上升的态势,特别是近年,已发生多起连锁脱网事故。以某典型风电汇集系统发生的连锁脱网事故为研究案例,从系统网架结构、设备性能、运行方式、无功电压控制等因素着手,系统地分析它们对连锁脱网事故的影响,及相互递进关系,分析结果对于风电汇集系统连锁脱网研究和防范具有参考意义。     

风电机组脱网原因及对策分析

随着风电机组的大规模并网,机组脱网问题逐渐凸显,对电网的安全稳定运行产生了较大威胁。结合风电机组脱网实例,分析了脱网原因及内在机理,揭示了风电设备在安全性能、技术指标及运行管理等方面存在的若干问题,提出了改善和解决风电机组脱网问题的措施和建议。     

张北高电压脱网事故中风电场动态行为分析与仿真

基于计及动态无功控制影响的无功-电压灵敏度分析方法,详细分析了张北各风电场内动态无功源所采用的送出线路恒无功、双馈异步风力发电机组(DFIG)及静止无功发生器(SVG)恒无功等多种控制方式在"5.14"高压连锁脱网事故中的动态行为及影响因素,得出了DFIG及SVG采用恒感性无功控制同样会增大风电场母线的无功-电压灵敏度,且增大程度取决于风电场初始容性、感性无功及短路容量比的结论。结合简单系统以及"5.14"事故,在PSS/E中仿真分析不同控制方式及初始状态下的风电场受到电容扰动后对场侧35 kV母线电压的影响,仿真结果进一步验证了所得出结论的合理性。     

基于动态无功支撑的全功率变流风电机组高电压穿越改进控制

高比例新能源电网中因系统故障引发的风电机组脱网事故时有发生。增强风机故障穿越能力,降低脱网频率对电网稳定运行至关重要。该文首先通过分析变流器矢量控制原理,从理论上得出：电网暂态过电压易导致网侧变流器达到其交流电压调节上限,从而造成交直流功率耦合振荡,引发失稳或过压切机保护。然后参照相关标准要求,确立了基于功率因数调节的高电压穿越(high voltage ride through,HVRT)改进控制策略。该策略通过在故障期间向电网注入无功电流,利用滤波电感的分压作用缓冲过电压冲击,以此满足变流器电压矢量的控制要求;与此同时增加了机组的无功支撑能力,利于电网电压恢复。改进控制根据电压不同,采取分段优化设计,并通过在直流侧加装储能辅助电感分压,提升变流器无功支撑能力和穿越电压上限。最后以风电机组典型参数为依据通过数值定量计算做理论验证,并结合MATLAB/Simulink仿真平台做实验验证,理论和实验结果证明了该文基于暂态过电压故障特性分析的准确性以及对应改进策略的可行性。     

风电机组大范围脱网原因分析及对策

风电的大规模发展对电网的安全稳定运行提出了新的挑战.本文对近期风电机组出现的大规模脱网的故障过程进行了描述,对故障机理进行了初步分析.根据上述分析,给出了防止风电机组大规模脱网的应对设想.     

大规模风电汇集系统无功电压管控机制及关键技术研究

随着我国风电的快速发展及大规模集中接入,大规模风电汇集系统的无功电压控制能力日趋成为制约风电消纳能力的关键因素。文章依托我国某千万千瓦级风电基地,提出了大规模风电汇集系统无功电压管控机制,围绕风电前期规划、设备并网检测、风电运行监测这3个环节深入开展大规模风电汇集系统无功补偿配置方法、风电场动态无功补偿装置并网检测技术、基于WAMS数据的风电汇集系统无功电压监控评价方法及评价系统开发等关键技术研究,以全面提升大规模风电汇集系统安全运行水平,提高风电集中送出及消纳能力。     

计及分区动态无功储备的无功电压控制模型与方法

当前电网无功电压自动控制算法未能很好地提高系统电压稳定性。以电压控制分区动态无功储备作为系统电压稳定性的量度,提出一种无功电压控制优化模型。通过计算各分区关键节点的电压-无功曲线得到无功源的有效无功储备,以故障下无功源出力的最大变化量作为各分区最小无功储备,将分区动态无功储备作为目标函数和约束条件加入优化模型中,以达到在保证电压稳定裕度的同时减少系统有功网损和实现电压控制的目的。IEEE 118节点系统的仿真结果和在某实际电网自动电压控制系统中的应用表明,所提出的模型与方法是有效的。     

改善连锁脱网的风电场群电压无功紧急控制策略

针对大规模风电场动态电压问题可能导致的连锁脱网事故,首先分析并仿真验证了风电场连锁脱网的演化机理及时空特性;在对风电场内的无功源及双馈风电机组的调节特性进行分析的基础上,提出了协调静止无功补偿器(SVC)和双馈感应发电机(DFIG)机组的电压无功紧急控制策略,控制的原理是利用DFIG的有功、无功解耦控制,在故障时由SVC和风电机组共同输出容性无功功率,提高故障中的风电机组端电压,同时对DFIG的有功功率进行限幅;故障清除后,风电机组依据电压情况迅速输出一定的感性无功功率,以抵消SVC的滞后效应。仿真结果表明,所提紧急控制策略能够很好地抑制大规模风电场的连锁脱网事故。     

兼顾接入地区无功需求的风电场无功控制策略

越来越多的风电并入电网后,对接入地区的电压影响也越来越大,为此,系统要求风电场能够对接入地区提供电压/无功支撑。文中提出了一种兼顾风电接入地区电压/无功需求的风电场无功控制方法。该方法以接入变电站低压侧电压作为控制电压,将风电场无功控制区分为正常控制区、异常控制区、紧急控制区和脱网控制区,并给出3种控制模式,即异常控制模式、紧急控制模式和故障控制模式。利用某一时段的控制电压平均值作为选择无功控制区的依据,并综合相邻2个时段的平均控制电压差值和接入变电站与风电场之间的通信情况选择无功控制模式。实际系统算例分析结果表明:所提出的方法能够合理调整风电场的输出无功功率,在很少的控制周期内将控制电压调整到合格范围,使一个测量周期内的平均电压合格,有效地为风电接入地区提供无功支持。     

考虑风电功率预测的分散式风电场无功控制策略

分散式风电接网模式可以解决集中式并网限电等问题,但对配电网传统运行模式带来挑战。为解决其经济稳定运行难题,提出了一种包含无功预测、无功整定、无功分配的三层新型分散式风电场无功协调控制策略。其中,无功预测层利用物理和统计方法组合预测单台机组未来无功输出能力;无功整定层针对有无无功补偿设备,提出风电机组基于电网无功缺额降出力的自身补偿和多时间尺度协调离散补偿设备、静止无功发生器(SVG)与风电机组共同补偿配电网无功需求方法;无功分配层基于风电功率预测无功功率信息,考虑风速波动性,按照优先级动态筛选风电机组,调节其输出功率以跟踪无功补偿指令。工程算例证明了所提策略可以有效提高电压支撑能力,减小风电场损耗。     

考虑风功率分布规律的风电场无功补偿容量优化决策

双馈型风电机组的无功调节范围随其有功功率输出变化而存在波动性,极端条件下,又有其不可调节性,由此必然降低其对自身电压水平支撑的持续性。为此,在依据功率估算数据对风电场输出功率分布特性进行统计分析的基础上,提出考虑风功率分布特性的风电场无功补偿容量优化决策方法。该方法在充分计及双馈感应发电机无功调节能力与风功率分布特性的前提下,以无功补偿的投资成本与运行成本最小化为目标,构建无功补偿容量优化计算模型。该研究可使双馈型风电场的无功补偿决策更具针对性,并以最小代价实现该类风电场连续、无缝的无功电压调节。应用改进粒子群优化算法对所构建算例系统进行求解,分析结果表明了该研究的有效性。     

风电并网电力系统无功补偿动态性能研究

分析风电场并网运行存在的不稳定性因素,为满足国家电网公司对风电场并网提出的技术要求,需增设无功补偿装置提高其运行的稳定性。本文先建立目前主流的无功补偿装置的模型,以典型风力发电场为研究对象,以Matlab/Simulink为平台,实现风电场的电气输电系统、各种风速的建模。结合风电并网系统案例,在假定电网故障的情况下,分别对加入静止无功补偿器(SVC)和静止无功发生器(SVG)的风电场进行仿真。得到的结果可以证明两者在风电场无功补偿方面的积极作用,并对两者的性能优劣进行对比。     

考虑风电机组无功特性的安全约束机组组合方法

随着风能的广泛使用,安排发电计划时更多的风电机组将会被引入,这对传统的机组组合提出了新要求。风电出力具有很强的波动性,将风电出力按一个区间放入原模型中更显合理。另外,异步风电机组的结构与普通火电机组不同,异步电机发电的同时要吸收一定的无功功率,因此模型用交流潮流约束更合理。由此建立的是一个非线性混合整数问题模型,为了提高计算效率,将问题分解为2层优化子问题,第1层为无网络约束的机组组合问题,第2层为以网损最小为目标函数的交流网络约束最优潮流问题,对于最优潮流算完后仍有电压或线路潮流越限的,将形成一些新的约束返回原问题。考虑到普通异步风电机组的大量使用,在处理约束问题时对风电机组采用无功功率—电压模型,避免出现无功不足而导致电压越限。以添加了风电机组的IEEE 57节点测试系统为算例,验证了该方法的可行性。     

大型风力发电机组无功补偿控制器的研究

异步电机作发电机运行时,无功功率消耗大,功率因数低,输出功率小。本文通过以DSP芯片TMS320F240为核心的无功补偿控制器系统,实现了对所需无功分量进行精确计算,准确跟踪系统无功变化,对多级电容器组进行自动和循环投切,达到了对系统动态进行无功补偿的目的。控制器投入运行后,提高了功率因数和风机输出有效功率,降低了发电成本,创造了可观的经济效益。     

考虑控制交互影响的变电站无功补偿系统改造

控制交互作用对整个控制系统的性能影响是致命的,因此控制器的设计及其协调在现代电力系统应用研究中是一个重要课题。文章结合目前在国内外技术上应用较成熟的静止无功补偿器(SVC)技术,提出一种与变电站综合自动化系统配合的变电站无功补偿系统改造方案,采用区域无功电压优化控制系统(AVC)统一对操作站的无功补偿设备(FC-TCR型SVC)进行无功电压优化控制,使其能统一接入变电站综合自动化系统,克服了以往变电站中无功补偿系统只能单独通过控制器的控制策略孤立运行及控制器间交互影响的问题。最后通过仿真验证了提出的方案及控制策略的可行性,仿真显示系统具有良好的动静态性能。