含双馈风电场的电力系统低频振荡模态分析

大规模风电场接入电网可能增加区域间和局部区域低频振荡和风电机组轴系扭振的风险。研究了含双馈风电场的电力系统低频振荡特性;在考虑风力机传动链、变桨控制和双馈发电机动态模型及其控制策略的情况下,建立含双馈风电场的电力系统小信号稳定性分析的详细模型;采用模态分析方法,分析了IEEE两区域四机的双馈风电系统低频振荡模态,并通过时域仿真验证了模型和模态分析的正确性。针对风电接入潮流不变和改变两种情况,研究了风电场不同运行工况、接入容量以及是否参与无功调度对系统区域间、局部振荡模态以及风电机组轴系振荡模态的影响。结果表明,含双馈风电场的系统低频振荡特性不仅受风电场运行控制及其容量大小的影响,而且与接入系统潮流变化情况密切相关,采用同步电机协调控制方式使得系统潮流不变时将有助于改善系统区域间振荡模态的阻尼。     

双馈风电场并网对系统低频振荡阻尼影响的分析与研究

在电力系统仿真软件中建立了双馈风电场和仿真电力系统模型,分析了双馈风电场并网后对低频振荡阻尼模式的影响,双馈风电场并网后出力变化、双馈风电场从不同位置并网对系统低频振荡模式阻尼的影响,仿真结果表明双馈风电机组接入系统后会引入新的振荡模式,随着双馈风电场出力增加,系统阻尼降低。双馈风电场从不同位置接入电网,不会改变系统的振荡模式,但是会改变系统在某些振荡模式下阻尼的性质。     

双馈风电机组动力学特性与电力系统动态行为的交互影响分析

风力发电是目前利用可再生能源最有效方式之一。风电渗透率的不断提高使其对电力系统的影响更加明显,研究其动力学特性与电力系统动态行为的交互影响确保电力系统的稳定运行具有重要意义。首先基于完整的双馈风电机组数学模型,在IEEE 4机2区域系统上,采用特征根分析和时域仿真分析研究了双馈风电机组参数的变化对系统动态特性的影响,分析了调速器参数对风电并网后系统动态响应的影响,并从DFIG并网接入点、并网容量以及联络线传输功率等多方面研究了其与电力系统的交互影响。结果表明:双馈风电机组并网后,调速器的加入可以改善系统的动态响应;适当地增大双馈风电机的定子电阻,有利于系统的稳定;双馈风电机组的并网接入点、联络线传送功率以及出力水平对系统的鲁棒性有不同程度的影响。     

基于安全域的大规模风电并网系统低频振荡稳定分析

以安全域方法为基础,研究大规模风电并网对电力系统振荡稳定的影响,对比分析双馈风机替换同步机前后系统可保持小扰动稳定的运行区域的变化,并借助时域仿真探索小扰动稳定域的变化机理。分析输电距离、双馈风机有功控制回路与无功控制回路PI参数对系统低频振荡稳定性的影响。研究表明,双馈风电场并网对系统低频振荡稳定的影响受输电距离与双馈风机励磁控制回路的PI参数影响显著;较小的比例系数和积分系数则可降低双馈风电场对系统低频振荡稳定的不利影响,甚至改善系统的低频振荡稳定特性。     

并网型双馈式风力发电系统广域阻尼控制器设计

随着接入电力系统的风电规模越来越大,风电场发出的电能需要经过远距离输送到负荷中心.由于风电场输出功率的波动性及远距离输电等原因,大规模风电场接入互联电力系统后会面临不同区域电网间的低频振荡.为此,设计了广域阻尼控制器以有效抑制双馈风力发电系统并网带来的互联系统的低频振荡问题.首先,建立了大型双馈风力发电系统的小信号动态...     

风电场整合对系统小干扰稳定的影响研究

论述了异步风电机组、双馈变速风电机组和永磁直驱风电机组三种风电机组并网后对系统低频振荡模态及阻尼特性影响的机理.以实际电力系统为例,在考虑风电场出力变化的情况下,用特征值分析方法研究了三种类型风电机组引入的振荡模态,得出如下结论:风电场采用异步风电机组能够对系统振荡起到阻尼作用,而采用双馈变速风电机组和永磁直驱风电机组在某种程度上降低了系统阻尼.     

风电场对系统小干扰稳定的影响研究

论述了异步风电机组、双馈变速风电机组和永磁直驱风电机组并网后对系统低频振荡模态及阻尼特性影响的机理。以实际电力系统为例,在不同的风电场出力情况下,用特征值分析法研究了3种风电机组引入的振荡模态,并得出异步风电机组能改善系统阻尼,而双馈变速风电机组和永磁直驱风电机组可能降低系统阻尼的结论。     

双馈风电机组对电力系统低频振荡特性的影响

风电装机容鼍的增长使其对电力系统的影响更加明显,因此研究风电对电力系统小干扰稳定及低频振荡特性的影响,对确保电网的稳定运行具有重要意义.建立了完整的双馈风力发电机组(doubly fed induction generator,DFIG)模型,以WSCC 3机9节点电力系统为例,采用特征值分析方法,分析了双馈风电机组并网后对电力系统低频振荡特性的影响.分析结果表明,双馈风电机组在3种小同的运行模式下接入电网时,其出力和机端电压控制环节对电力系统低频振荡模态特性的影响在趋势和程度上均具有明显差异;合理设计风电机组机端电压控制环节的参数会有助于改善区域问振荡模态的阻尼.     

DFIG并网对电网低频振荡特性的影响研究

风电装机容量的增长使其对电力系统的影响更加明显,因此研究风电并网对电力系统低频振荡特性的影响,对确保电网的稳定运行具有重要意义。文中建立了完整的3机9节点电力系统模型,运用改进Fast ICA与Prony算法相结合的方法研究双馈风电机组并网对电力系统低频振荡特性的影响。分析结果表明,风电机组的接入为系统引入一个新的低频振荡模式,并且随着风电机组接入容量与接入位置的不同,振荡模式的阻尼特性也随之发生变化。     

基于模糊PI控制器的风电机组动态稳定性分析

并网风电场会对电网的安全稳定运行造成一定影响.当风电机组并网接入点发生短路故障时,双馈风电机组必须通过控制才能获得较好的动态特性并具备低电压穿越(Low Voltage Ride Through,LVRT)能力.为提高并网风电机组的故障穿越能力,设计了模糊PI控制器,建立了双馈风电机组并网仿真模型.仿真结果表明,较传统的PI控制器,模糊PI控制器可以抑制故障时双馈风电机组的有功功率、机端电压以及换流器直流母线电压的振荡,提高并网系统的故障穿越能力.     

An investigation on interarea mode oscillations of interconnected power systems with integrated wind farms

The ever-increasing penetration of wind power integration into a power system can produce significant impacts on the operation of an interconnected power system. As the major energy conversion technology for large wind turbines, the doubly fed induction generator (DFIG) will play an important role in future power systems. Hence, the impacts of the DFIG on the low-frequency oscillations of interconnected power systems have become an important issue with extensive concerns. This paper examines the impacts of several factors, including the DFIG transmission distance, tie-line power of the interconnected system, DFIG capacity, with/without a power system stabilizer (PSS), on the low frequency oscillation characteristic of an interconnected power system using both eigenvalue analysis and dynamic simulations. To investigate the effects of these factors on the interarea oscillation mode, case studies are carried out on two two-area interconnected power systems, and some conclusions are obtained.     

双馈风机附加频率控制对系统调频动态的影响

针对双馈风机附加频率控制对系统调频动态特性产生的影响,通过建立双馈风机多物理控制环节耦合特性数学模型、互联电力系统考虑风机接入的负荷-频率控制动态特性数学模型,以风机采用惯性支撑与下垂控制结合的附加频率控制为研究对象,利用小干扰稳定分析研究了风机参与系统调频的动态特性,以及各控制环节的运动模态耦合特性。分析结果表明,双馈风机附加频率控制对系统调频动态的小干扰稳定性不会产生明显影响,但惯量支撑控制使系统的调频动态增加一种模态,并使负荷-频率控制的调频动态环节与风机的多物理控制环节在部分振荡和非振荡模态上发生耦合作用。进一步利用阻尼比和振荡频率研究了附加频率控制参数对振荡模态动态特性的影响,并通过时域仿真验证了理论分析的合理性。     

基于迭代辨识方法的含风电多干扰电力系统阻尼控制

风电接入电力系统后的低频振荡控制是保证电网稳定运行的关键。随着风电场联网规模的不断扩大,当风电接入由于电网结构、负荷潮流、发电机励磁控制等因素导致的阻尼不足形成的多干扰环境下电力系统后,模型辨识误差因素给电力系统的辨识与阻尼控制带来了很大的难题,常常会恶化阻尼控制效果。针对此问题,首先以风电功率波动信号作为辨识信号,建立风电接入多干扰环境下电力系统闭环模型;然后基于递推最小二乘法和Vinnicombe距离理论,提出一种迭代辨识方法,并给出方法实现的整个步骤,该方法充分考虑辨识误差因素,可以实时辨识出电力系统最优电力系统模型和最优阻尼控制器模型;最后,以风电接入四机两区域间降阶模型为例,采用提出的方法进行仿真,并与传统迭代辨识方法进行了对比。仿真结果表明,所提方法可以有效抑制风电接入下多干扰电力系统的低频振荡,实现稳定的阻尼控制。     

超低频振荡中的区间联络线功率振荡现象及机理

超低频振荡是指一次调频中阻尼不足引发的频率整体振荡,一般认为不存在相对振荡情况。然而,在实际区域互联电网的研究中发现,系统频率在超低频振荡的同时,区间交流联络线功率也存在同频振荡现象。文中以两区域互联系统为研究对象,首先,基于分区域等值的统一频率模型,仿真分析了超低频振荡中联络线功率振荡的现象和特征。然后,基于阻尼转矩理论定义了区域电网的综合频率调节效应系数,继而从线性系统稳态频率响应视角提出该现象的发生机理,并讨论了影响因素。研究表明,如果区域之间的综合频率调节效应系数存在差异,即使在超低频振荡达到稳态振荡后,也会导致区间联络线发生与超低频稳态振荡频率相同的功率振荡。最后,以实际电网算例进行了验证,并讨论了该现象可能存在的危害。     

两区域互联系统联络线功率波动理论分析

严格推导了发生功率冲击时两区域互联系统联络线功率振荡的表达式。将发生功率扰动的系统分为扰动前、扰动瞬间和扰动后3个阶段,建立每个阶段的动态方程并推导运行点的变化。基于冲击功率的分配理论,推导了两区域互联系统在发生功率扰动后联络线功率的变化。扰动后,联络线功率呈现出区间振荡模式的衰减振荡,功率稳态值由两区域内发电机的总惯...     

双馈风电机组虚拟惯量控制对系统小干扰稳定性的影响

含虚拟惯量控制的双馈风电机组与电力系统的动力学特性存在耦合关系,而锁相环的跟踪能力将直接影响虚拟惯量的控制输入量,因此,考虑虚拟惯量控制的双馈风电机组在锁相环作用下,对系统小干扰稳定性的影响成为亟需解决的问题。首先,计及双馈风电机组的转子电压、锁相环、虚拟惯量控制、转子侧变频器、风电机组机械部分等暂态特性,建立了考虑锁相环与虚拟惯量控制的双馈风电机组并网的互联系统小干扰模型。在此基础上,考虑到锁相环与虚拟惯量控制均会影响同步发电机振荡模态,采用解析的方法从机理上揭示了二者共同作用下系统的小干扰稳定性,即对于含虚拟惯量控制的双馈风电机组,锁相环主要通过影响虚拟惯量对系统的参与程度进而影响系统阻尼:锁相环比例—积分(PI)参数越小,虚拟惯量控制状态变量对区间振荡模态的参与因子越小,机电振荡模态阻尼比越大,这与不含虚拟惯量控制的双馈风电机组中锁相环对系统阻尼特性的影响相反。仿真结果验证了所建模型的合理性与分析结果的正确性。     

基于PSO-GSA算法的含DFIG互联系统AGC优化控制研究

传统双馈感应风力发电机(DFIG)的解耦控制使其无法响应电网的频率变化。随着风电渗透率的不断提高,电网调频压力不断增大,有必要对含DFIG互联系统AGC优化控制进行研究。首先建立了将风电作为"负的负荷"的两区域AGC模型,通过引入改进的虚拟惯性控制使DFIG具有更好的频率响应的能力。同时以快速消除系统区域控制偏差和风机转速偏差为目的,采用PSO-GSA算法对控制区PID控制器和DFIG转速控制单元PI控制器参数进行优化。仿真结果表明,单个区域受负荷扰动时,风电参与调频时能提供更多的有功功率支撑以减小同步机调频出力,能有效缓解同步机调频压力。PSO-GSA算法较PSO和GSA迭代速度快且适应度值更好,基于PSO-GSA参数优化后的控制器对系统区域频率偏差、联络线功率变化和区域控制偏差信号的超调量和调节时间都有明显改善,增强了系统的稳定性。     

基于奇异摄动降阶的风电接入系统阻尼分析

为分析风电机组接入对同步机主系统低频振荡的影响,首先建立FSIG及DFIG风电机组小干扰分析模型,其次应用基于奇异摄动系统动态降阶技术揭示两类风电机组接入后同步机主系统阻尼变化机理。将奇异摄动动态降阶与特征值分析相结合,分析不同控制参数的FSIG及DFIG风电机组接入对系统低频振荡模式及阻尼的影响。基于风电接入IEEE测试系统仿真表明,所提出的分析方案能够直观、有效地对两类风电接入系统低频振荡进行分析。     

风电并网系统小干扰概率稳定性分析与改善

在桨距角控制系统中加装电力系统稳定器(PSS)以阻尼电力系统低频振荡,并且考虑系统运行方式的随机不确定性,利用累积概率曲线来获得随机变量的概率数字特征。采用基于数值分析的概率方法研究含风电场系统的小干扰稳定统计属性。通过在含风电场的五机两区域系统中进行仿真,验证在桨距角控制系统中安装PSS对改善小干扰概率稳定性的有效性,并对其改善效果进行评估。仿真结果表明,在桨距角控制系统中加装PSS能有效抑制本地振荡模式,并削弱区间振荡。     

多机系统PSS选址方法分析与对比

电力系统低频振荡是影响互联大电网运行的重要问题,电力系统稳定器(PSS)被广泛应用于抑制负阻尼引发的低频振荡,但是多机电力系统中如何布点PSS,从而更有效地抑制低频振荡是一个尚未解决的问题。文章详述了两种PSS选址方法,即参与因子法和特征值灵敏度法,利用特征值分析求出系统的状态矩阵,并在此基础上得到参与因子以及状态矩阵对任意参数的偏导数。通过对这两种方法原理的分析对比,指出了它们各自的优缺点及适用范围。最后利用典型两区域四机算例,分别求取所关心低频振荡模式的参与因子及灵敏度,验证了两种方法对于特定的低频振荡模式主导机判断的准确度,并对产生所得结果的原因进行了讨论分析。