受控电压/电流源型变流器混合多机暂态电压支撑策略

以新能源为主体的新型电力系统暂态电压问题极大地影响电网稳定运行及大规模新能源消纳，发掘新能源场站多机变流器的动态无功补偿能力是适应新型电力系统暂态电压控制需求的关键。因此该文提出受控电压/电流源型变流器混合多机暂态电压支撑策略，首先分析了暂态电压支撑需求和混合多机暂态电压主动支撑的关键因素；然后研究混合多机暂态电压支撑控制模式，将两变流器控制模式特性进行互补，重点对变流器暂态控制策略进行改进，提出柔性限幅结合暂态有功阻尼控制提高混合多机的动态无功补偿能力及可靠性，自适应补偿控制提高混合多机动态无功输出准确度，共同实现暂态电压的可靠支撑，并进一步分析了参数整定方法；最后通过全面的仿真和实验分析验证所提策略的有效性和实用性。     

基于同步电机等效电路的分布式可再生能源发电虚拟同步机控制

针对大量光伏和风电等新能源接入电网,电压稳定性降低以及电网故障情况下的无功和电压问题,提出一种基于同步发电机等效电路模型的新型虚拟调相机控制策略。以夜间具有充足无功调节能力的光伏逆变器为目标,设计基于同步电机等效的分布式可再生能源发电虚拟同步机控制策略,通过对同步发电机建模及其次暂态效应分析,提出逆变器的虚拟调相机及无功控制方法,并在单机—输电线路—无穷大母线案例中验证。新能源大规模接入区域的逆变器被赋予分布式调相机的次暂态无功响应特性和惯性后,区域暂态无功支撑能力和暂态电压稳定性大大增强。     

基于暂态过电压约束的新能源并网系统电压支撑强度量化分析方法EI北大核心CSCD

在新能源并网系统中,具有动态无功支撑能力的新能源机组是引发工频暂态过电压的重要无功源,新能源并网系统电压支撑强度对暂态过电压水平有着重要影响。该文计及新能源并网系统多馈入支路之间的相互影响,采用短路比指征电压支撑强度,建立量化电压支撑强度对暂态过电压影响程度的数学关系模型。首先,针对单馈入系统,分析暂态过电压发生时刻并网点电压与无功功率、短路容量之间的关系,建立单馈入系统暂态过电压数学分析模型。然后,采用电压相量法分析多馈入系统中各支路之间的相互作用对暂态过电压的影响,建立多馈入系统的暂态过电压数学分析模型;以短路比作为电压支撑强度的表征指标,依据该模型量化分析电压支撑强度与暂态过电压之间的关系,系统短路容量越小,无功盈余越多,暂态过电压越严重。其次,以1.3pu作为暂态过电压问题的安全约束,提出满足该约束下交流系统最小短路容量以及新能源并网系统最大无功规模的计算方法。最后,分别建立多个场景的算例,验证暂态过电压数学分析模型的准确性以及系统最小短路容量及最大无功规模计算方法的有效性,为新能源并网规划与运行提供参考。     

储能型静止无功发生装置及其自同步电压源控制

针对构建新型电力系统对新能源场站惯量和电压支撑性的迫切需求，提出了一种面向高压大容量场景，且具有自主惯量响应和主动电压支撑能力的储能型静止无功发生装置(energy-storage-typestatic-var-generator,ESVG)，以提升新能源场站的友好并网运行能力。通过在风电场常规高压直挂式静止无功补偿装置(staticvar generator, SVG)上集成超级电容储能元件，使SVG具备有功和无功4象限运行的能力；针对该电路拓扑，进一步提出一种基于内电势下垂+环形限流的自同步电压源控制方法，不仅实现了对电网频率和电压的自主、快速支撑，而且可以维持装备在限流控制期间的电压源特性，较全面地逼近了同步机特性。基于提出的控制方法，给出了面向电网频率和电压响应需求的控制参数整定方法。最后，在Matlab/Simulink仿真平台上搭建了ESVG并网系统电磁暂态仿真模型，仿真结果表明：ESVG能够在电网频率或电压波动时主动输出有功功率/无功功率，并能减少因电网有功负荷突然增加引起的频率变化，体现出较好的自主惯量响应和电压支撑能力。     

大规模新能源接入弱同步支撑直流送端电网的运行控制技术综述

风电和光伏发电等新能源在近年来得到了大规模快速发展,大规模开发、集中式送出是中国新能源发展的主要特征之一。目前中国西北等地风光新能源基地普遍通过特高压直流输电系统送至远方负荷中心,直流送端附近配套火电机组少,系统频率调节和无功/电压支撑能力弱,振荡问题突出,已经形成或即将形成弱同步支撑直流送端电网系统,运行控制难度大。文章从系统频率调节、无功/电压控制、次同步振荡机理与抑制等3个方面对大规模新能源接入弱同步支撑直流送端电网的运行控制技术国内外研究现状进行综述,分析已有研究存在的问题,尝试给出了后续研究建议和展望。     

含无功补偿装置的风电并网系统暂态电压稳定性研究

针对大规模风电并网后系统的暂态电压稳定性问题,阐述了暂态电压失稳的机理以及暂态电压稳定性的分析计算方法,介绍了2种重要的无功补偿装置SVC和STATCOM。采用BPA软件对国内某一实际电网进行了仿真分析,结果表明,风速变化和系统发生短路故障均会对系统的暂态电压稳定性造成影响,导致系统的电压水平降低。装设SVC或STATCOM对系统电压均有支撑作用,且STATCOM对电压的支撑作用更加明显。     

大规模风电集中接入弱电网后的无功电压紧急控制初探

针对大规模风电集中接入弱电网后的地区电网无功电压控制问题,归纳了风电机组大规模脱网事故集中暴露的问题及事后改进情况,提出了暂态电压偏移越限是风电机组具备故障穿越能力后仍然会不同程度脱网的重要原因,分析了暂态电压偏移的机理,探讨了抑制暂态电压偏移越限的无功电压紧急控制措施。     

基于支持向量回归的直流受端电网动态无功需求在线评估

暂态电压稳定性已经成为直流受端电网安全的重要威胁之一,实时在线的动态无功源管理和控制是应对这一挑战的有效手段。因此,有必要研究直流受端电网的动态无功需求在线评估技术,量化评估动态无功设备对电网暂态电压稳定性的支撑作用。以往,主要依赖时域仿真法对大电网的暂态电压稳定性进行分析,由于计算耗时较长等原因导致其在线应用受限。针对这一问题,提出了基于支持向量回归(SVR)的直流受端电网动态无功需求在线评估方法。首先,建立了能够量化评估电网暂态电压稳定性的STVSI-SVR模型,然后提出了以该模型为基础的动态无功储备评估算法。相比于传统的基于时域仿真的分析方法,该算法能够快速地计算出合理的结果,满足在线应用的需求。最后在我国某实际受端电网模型上测试了算法的有效性。     

500 kV并网静止无功补偿器的无功电压支撑能力及处置方案

针对某实际500 kV并网静止无功补偿器(SVC)故障率高、维护代价高等问题,研究SVC的无功电压支撑能力及相关处置措施.首先,分析SVC对稳态无功平衡和电压调节的作用,特别是对电网小负荷运行期间无功电压调节的影响.然后,通过对比分析SVC与STATCOM、常规发电机组的暂态电压支撑能力,评估SVC对电网暂态电压稳定的影响.最后,综合考虑SVC的稳态电压调节作用和暂态电压支撑能力、电网安全稳定运行的需求等因素,提出该SVC的处置措施建议.     

柔性直流输电技术在大电网中的应用与实践

柔性直流输电是基于电压源换流器原理的新型直流输电技术,具有无换相失败、有功无功解耦、运行稳定等优点,改善交直流相互影响问题和提高电网稳定性的作用显著。该文对柔性直流的技术特点和发展现状进行了介绍,系统性地阐述了柔性直流输电技术提升大电网稳定性方面的作用,介绍了我国柔性直流技术在大电网应用的工程实践经验,并展望了新型电力系统下柔性直流技术在电网惯性支撑、大规模新能源传输的新技术,为柔性直流技术在新型电力系统的发展与应用提供参考。     

新能源场站无功电压调相运行技术研究

对新能源场站无功电压调相运行能力进行分析,提出基于风电场、光伏电站的无功电压控制策略,并经现场验证无功电压控制系统在稳态和暂态下对电网具有较好的电压支撑作用,且其具有较好的技术与经济应用推广前景。     

风电场无功与电压控制技术研究综述

随着风电场规模的增加和风电发电量在能源体系中的占比不断增大,电网对于风电场的电压稳定性要求越来越高。重点分析了风电场的实际运行现状,提炼总结了风电场无功与电压控制面临的关键问题,包括风电机组如何参与无功出力、大规模风电场的无功功率如何分配、风电场内部节点电压如何保持稳定、如何解决电压控制滞后、故障状态下的暂态电压控制策略等。针对这些问题,系统综述了国内外风电场无功与电压控制技术的方法和特点,从风电机组和无功补偿装置的特性、无功与电压稳态控制、内部节点电压控制、模型预测控制、故障状态下暂态控制等角度,阐述了风电场无功与电压控制技术的实现过程,为风电场安全稳定运行提供可靠的技术手段。     

混合直流输电系统送端交流暂态电压特性研究

对于大规模新能源特高压直流外送系统,受端电网故障可能导致送端电网电压剧烈变化,严重威胁送端电网的安全稳定运行,因此送端电网暂态电压是直流输电系统适应性的重要考虑因素。混合直流输电结合了常规直流和柔性直流的优势。针对大规模新能源混合直流外送应用场景,首先介绍了两端混合直流输电系统典型拓扑,建立了相应数学模型,阐述了基本控制结构。然后分析了当受端交流电网发生短路故障,采用不同直流输电拓扑方案时送端电网的交流暂态电压特性。最后在PSCAD/EMTDC搭建了不同混合直流输电系统仿真模型,验证了上述分析的有效性。     

考虑调相机饱和参数的分阶段励磁控制优化策略

针对常规励磁控制在故障期间未能充分发挥调相机暂态无功输出能力和难以准确有效地支撑电网电压的问题,提出考虑调相机饱和状态下电机参数的分阶段励磁控制优化策略。首先,推导调相机暂态无功输出表达式,分析不同运行工况下饱和参数对调相机暂态无功特性的影响。其次,基于调相机参数与输出无功的数学关系引入考虑饱和参数的无功增量,分阶段优化励磁环节中内环电压参考值与外环PI控制。最后,建立锡盟-泰州特高压直流输电系统的无功控制模型,通过仿真验证励磁控制策略优化效果。研究成果为调相机的优化设计提供技术支撑,也对提高调相机的电网电压故障支撑能力和提升我国高压直流电网的电压稳定水平具有重要作用。     

地区电网与新能源无功电压协调控制

随着新能源发电的快速发展,新能源电厂并网后的无功电压优化控制受到广泛的关注,文中结合新能源发电的特性以及目前成熟并广泛应用的地区电网自动电压控制系统,提出一种地区电网与新能源电厂无功电压协调控制的总体技术方案,详细阐述了协调控制原理及控制方案的实现。经实际系统的现场应用表明,上述技术方案和控制策略可行且有效,较好地解决了新能源并网的无功电压协调控制问题。     

MGP提高光伏发电系统高电压穿越能力的研究

随着新能源接入电网的比例越来越高,新能源电场面临的暂态过电压问题越来越严重,而新能源机组普遍暂态过电压耐受能力较低,因此提高新能源机组的高电压穿越能力十分重要。同步电机对系统(Motor-Generator Pair,MGP)具有良好的电压隔离和无功支撑特性,因此可以提高新能源的高电压穿越能力。本文首先结合MGP系统的数学模型分析了其功角特性和功率控制方法,随后分析了MGP发挥电压隔离保护作用的机理。针对光伏通过MGP并网的控制方式,通过仿真分析了该控制方式下MGP在光伏发电系统高电压穿越过程中的电压支撑效果,然后通过实验验证光伏通过MGP并网可以在1.3p. u.过电压持续5s的工况下实现高电压穿越。证明MGP系统可以有效地提高光伏发电设备的高电压穿越能力,且均高于现行的国家标准。     

次暂态电势固有响应延迟对电压恢复性能影响及应对策略

电力电子化发展的电力系统,电压恢复性能恶化甚至电压失稳的风险日趋加剧。该文面向支撑电压恢复的重要无功源—同步发电机,首先建立以传递函数描述的机组详细动态模型,揭示了d轴暂态开路时间常数引起的次暂态电势响应延迟特性,及其影响机组与电容组合无功源无功输出的机制;其次,定义基于受扰响应信息的无功源暂态无功支撑能力和交流电网电压恢复性能的定量评价指数;再次,提出缓解次暂态电势延迟影响,充分发挥组合无功源支撑能力提升电压恢复性能的应对策略;最后,针对即将投运的雅中特高压直流馈入的江西电网,通过大扰动时域仿真,验证了次暂态电势响应延迟对组合无功源输出特性影响机制分析的正确性,以及评价指数和应对策略的有效性。     

新能源集中接入下的宁夏电网无功规划研究

针对新能源并网容量不断增加,大规模新能源接入电网时无功电压控制困难的问题,通过研究在新能源大出力方式下系统电压水平、电压波动及严重故障时电压失稳情况,提出了动态无功补偿、低压无功补偿配置方案。研究结果表明提出的无功配置方案适用于宁夏电网新能源场站和新能源汇集站的动态无功补偿,已纳入宁夏"十三五"电网滚动规划,对于保障宁夏电网安全稳定运行具有重要意义。     

基于机组电压支撑效果的直流近区火电最小开机方法

随着大规模新能源集中接入及直流送出规模的提升,送端电网面临暂态过电压和事故后稳态过电压等电压问题。基于送端电网特高压直流运行特性,全面评估了火电机组暂态稳定、潮流组织等安全性及充裕性作用。在此基础上,首先分析了火电机组对多回直流换流站静态电压支撑效果,通过故障下机组无功出力随时间变化积分获得直流预想事故集下动态电压支撑效果。结合静态及动态电压支撑效果,确定直流配套机组最优开机顺序,兼顾直流稳控切机容量。最终确定直流近区最小开机方式,并以实际电网算例进行验证。     

青豫直流近区330kV人工短路试验分布式调相机响应结果分析

青海电网是目前全国新能源装机占比最高的省域电网，大规模新能源接入对青海电网电压稳定带来挑战。介绍了青豫直流近区330kV 1号站Ⅰ线三次人工短路试验，分析并对比了三次试验期间分布式调相机的响应特性，描述了分布式调相机对故障时电压跌落深度和故障后过电压的抑制效果，验证了分布式调相机对电网的暂态无功支撑效果。