多端柔性直流输电系统中下垂控制对小干扰稳定影响机理分析及参数优化

针对多端柔性直流输电的下垂控制方式,研究其工作特性和控制原理,推导其小信号模型,得到基于下垂控制的多端柔性直流输电系统(Voltage Soured Converter based Multi-Terminal Direct Current,VSC-MTDC)小信号模型。在此基础上推导出下垂控制下换流站对交流系统的影响机理,并得到相关结论。最后在一个基于两区四机的三端直流网络系统中证明了文中模型及结论的正确性,即下垂控制对振荡传递的双向性,并得到下垂系数对系统稳定的影响机理。接着使用粒子群算法求解最优的下垂系数,对比仿真结果证明了其可行性和优越性。仿真结果还显示直流系统对低频振荡的隔离性,通过直流系统引起的受迫振荡幅度较小。     

基于RTDS的海上风电柔性直流输电系统自适应下垂控制

针对实现直流系统并网已迫在眉睫的问题,提出基于RTDS的海上风电柔性直流输电系统自适应下垂控制。基于RTDS的海上风电柔性直流输电系统,建立海上风电柔性直流输电模型,探讨了自适应下垂控制策略。通过试验证明自适应下垂控制模型在大规模远海岸上柔性直流输电技术上有更好的应用前景。     

基于NEVA的风电并网小干扰稳定研究

以德国西门子公司NEVA程序作为小干扰稳定研究工具,选取某地区七机系统为研究对象,比较分析系统正常运行方式及最大运行方式下,风电接入前后小干扰稳定性的变化.结果表明,在系统最大负荷运行方式下的风电接人,容易引起系统振荡,破坏原系统的小干扰稳定性.通过分析证明,电力系统稳定器(PSS)可以有效改善风电并网的小干扰稳定问题...     

异步风电机组接入系统的小干扰稳定及控制

在电力系统分析软件DIgSILENT/Power Factory中建立基于普通异步发电机的风电机组(异步风电机组)和电力系统模型,分析异步风电机组对电力系统小干扰稳定性及阻尼特性的影响.提出了一种改进的桨距角控制方案--将系统频率偏差信号引入桨距角控制系统.在系统发生低频振荡时,通过调节桨距角控制异步风电机组输出功率,使风电场输出功率与系统功率振荡的频率相关.对系统进行特征值分析和故障时域仿真,2种分析结果都表明,改进的桨距角控制环节能够改善系统阻尼,对系统功率振荡具有很好的阻尼和抑制作用,加强了系统动态稳定性.     

海上风电柔性直流送出紧凑型控制保护系统设计方案

随着大容量远距离海上风电的开发,采用柔性直流送出方式具有更大的优势,基于海上平台造价高、空间小,设备维护成本高等特点,提出了海上风电柔性直流送出紧凑型控制保护设计原则,研制了适用于海上风电特点的紧凑型控制保护主机。提出了紧凑型控制保护系统的总体方案。构建了紧凑型控制保护系统RTDS仿真平台,试验结果验证了紧凑型控制保护设计方案的正确性,为海上风电柔性直流送出工程应用提供了重要参考。     

直驱永磁风电机组的小干扰稳定性分析研究

在直驱永磁风电机组的数学模型基础上,推导了简单风电系统的小干扰稳定分析模型,利用特征值法分析了简单风电系统的小干扰稳定性、系统的振荡模态以及系统的阻尼特性。最后在Matlab／Simulink仿真平台上搭建了简单风电系统的模型,通过仿真对特征值分析法进行验证。分析表明本文的直驱永磁风电系统是小干扰稳定的。     

基于VSC-HVDC的风电分散并网下垂控制策略

海上风电的大规模开发使得柔性直流(VSC-HVDC)输电技术得到了越来越广泛的关注与应用。文中通过引入交流电压下垂控制,提出了基于VSC-HVDC的适应送端交流分散模式下的风电场多端并网的协调控制策略。在柔性直流输电传统控制策略的基础上,保留配电网侧逆变器的定直流电压控制,以保证系统功率平衡;而使风电场侧整流器采用交流电压下垂控制,以代替原有的恒功率控制,从而引入下垂控制的无需通信联系和合理动态分配等优势。仿真分析表明所提控制策略不仅能保证有功出力灵活自动跟踪系统额定值,而且还具有一定的负荷波动容忍度和交直流故障隔离功能,且在风电场采用送端交流分散模式同时向多端配电网供电时,能在风电机组切出系统的情况下快速实现潮流反转,以保证系统供电可靠性,并能自动按照额定比例在各配电网间合理分配动态功率,为风电分散并网的协调运行提供了有效的解决途径。     

大规模海上风电接入电网关键技术与技术标准的研究及应用

编制科学合理的新能源并网标准、建立完善的技术标准体系对于进一步推动我国新能源开发利用,实现“碳达峰碳中和”目标起着关键性作用,是促进新能源产业发展的核心基础要素之一。在双碳目标下,以风电、光伏为主的新能源在电力系统中的地位和重要性重新被认识,尤其是海上风电凭借自身优势逐渐成为实现能源转型的重要方面。该文首先介绍了海上风电并网工程及其面临的技术挑战,概括了海上风电并网领域相关的标准化工作情况,从交流并网与直流并网等角度,以标准化为主线,阐述了海上风电并网工程规划设计、试验检测、并网控制等方面的关键技术及标准开发应用情况,最后展望和研判了海上风电并网未来技术发展趋势,并对海上风电并网标准进行全面探讨。大规模海上风电接入电网的系列标准将为我国海上风电并网安全运行提供切实的技术保障。     

海上风电柔直并网系统调频控制综述

远海风电场因其风资源丰富而受到广泛关注,柔直并网是实现大规模远海风电场并网的有效措施.随着海上风电等可再生能源渗透率不断提高,电力系统面临的频率稳定问题逐渐凸显,海上风电柔直并网系统进行主动频率支撑是缓解频率稳定问题的有效手段之一.为此,针对海上风电柔直并网系统参与调频控制进行综述,从海上风电场、柔性直流系统及二者协调...     

基于SDE的含风电电力系统随机小干扰稳定分析

针对不断增加的随机波动性风电功率对电力系统稳定性的影响,提出一种在随机空间下的电力系统小干扰稳定性建模和分析方法。选取风机机械功率作为随机激励,用随机过程对其进行建模,进而建立用随机微分方程描述的系统状态方程,克服了常微分方程无法从本质上描述随机过程的缺点。通过伊藤等距性质及伊藤公式给出了状态方程的解析解,进而给出了随机激励下系统小干扰稳定性的判别方法,并提出矩稳定性的定义用以刻画随机小扰动稳定性。双机无穷大系统算例验证了所提方法的有效性。相对于常规的概率型稳定性分析方法,该方法直接对随机状态方程进行求解,与传统概率稳定分析方法相比,能够更准确地揭示随机稳定性的本质,且在随机空间下给出的运动轨迹更利于稳定控制。     

Small Signal Stability Analysis with Penetration ofGrid-connected Wind Farm of PMSG Type

The impacts of large-scale grid-connected wind farm on direct-driven permanent magnet synchronous generator(PMSG)type are discussed on the small signal stability performances of power systems.Firstly,a simplified practical model of wind farm of PMSG type is derived for analyzing small signal stability.The rotor-fluxoriented control strategy is applied to the modelling of PMSG.Secondly,the framework of small signal stability analysis incorporating wind farm of PMSG type is built.Finally,the different simulation scenarios based on the IEEE 3-generator-9-bus test system as benchmark are designed to conduct the eigenvalue analysis and to assess the impacts of wind farm of PMSG type on power system small signal stability.Some conclusions are drawn with simulation results.     

海上风电场经VSC-HVDC并网的次同步振荡与抑制

基于电压源换流器的柔性直流(VSC-HVDC)输电技术已经成为远距离海上风电场接入系统的理想解决方案,由于海上风电机组采用大型风力涡轮机,导致轴系各质块的弹性系数相比传统内陆风电机组有所增大,当海上风电场经VSC-HVDC并网时,将引发两种次同步振荡:风电机组轴系扭振、风电机组与VSC-HVDC换流器控制装置之间相互作用引发的次同步振荡。针对此问题,文中建立海上双馈风电场经VSC-HVDC并网的小信号模型,利用参与因子辨识出轴系扭振和装置间相互作用两种振荡模式以及与之相对应的强相关状态变量;在此基础上,通过特征值分析法绘制根轨迹曲线,进一步分析强相关状态变量参数变化对系统电气阻尼特性的影响;基于信号测试法提出了一种附加阻尼控制的双馈风电机组附加励磁阻尼控制器与柔性直流输电系统次同步阻尼控制器协同抑制措施,并通过DIgSILENT/PowerFactory仿真验证了协同抑制方法的有效性。     

海上风电场柔性直流送电并网控制研究

针对大型风电场并网难题,分析了适合大型海上风电场送电并网方式。针对应用柔性直流方式送电并网方式,研究了柔性直流输电系统的数学模型和控制策略。应用变速恒频风机的海上风电场随风速变化而功率输出变化,海上换流站的控制需要保持电压频率稳定,根据其暂态方程提出了改进的直接电压控制来控制风电场母线电压频率。对电网侧换流站采用双闭环直接电流控制,控制直流电压和无功。基于PSCAD/EMTDC仿真平台搭建了海上风电场等效模型以及通过柔性直流送电系统仿真模型,对风电场风速变化、当地负荷切入以及无功指令变化进行了仿真,验证了控制策略的正确有效。     

海上风电场VSC-HVDC并网不对称故障负序电流控制

基于大型海上风电场通过柔性直流输电并网系统,分析研究了柔性直流输电系统的数学模型和控制策略。针对交流电网侧发生不对称故障时产生负序电流,采用延时法进行正负序分解,进而对正负序电流单独控制,提出了负序电流控制策略,抑制不对称故障时产生的负序分量。基于PSCAD平台搭建了仿真模型,仿真验证了所提策略可以很好地抑制负序电流。     

电压源换相高压直流输电改善异步发电机风电场暂态电压稳定性的研究

基于普通异步发电机的恒速风电机组并网风电场会引起本地电网的电压稳定性问题.为此本文分析了并网风电场的电压稳定问题和电压源换相高压直流输电(VSC-HVDC)的风电场并网方式的技术特点,研究了VSC-HVDC的数学模型和控制方式.基于国际大电网会议(CIGRE)B4-39工作组标准模型,应用PSCAD/EMTDC仿真软件建立了大规模风电场并网系统模型,研究了VSC- HVDC输电改善异步发电机风电场暂态电压稳定性的贡献.研究表明VSC-HVDC不仅能够有效实现恒速风电机组在电网发生大扰动故障后的快速电压恢复能力,而且可以避免在电压恢复过程中由风电机组输入输出功率不平衡引起的发电机超速及电压失稳,确保风电机组的连续运行及电网的安全稳定.     

大规模双馈型风电场的小扰动稳定分析

探讨了大规模双馈型风电场并网后对电力系统小扰动稳定性的影响。在双馈型风力发电机组(doubly-fed induction generator,DFIG)动态建模中,建立基于定子磁链定向控制策略的双馈风机实用机电暂态模型;在转子侧换流器建模中,引入定子磁链定向控制策略实现定子有功、无功功率的解耦控制;并在此基础上推导了含大型风电场接入的电力系统小扰动稳定特征值分析的状态矩阵;最后以新英格兰10机39节点系统为算例,对大型风电场接入的电力系统小扰动稳定性的影响进行了全面的仿真分析,得出了一些初步的结论。     

含风电场的电力系统小干扰稳定性分析

为了研究含风电场的电力系统小干扰稳定性,建立了一种用于小干扰稳定性分析的风力发电机组的数学模型.利用该模型方法来研究风电场接入单机系统和六机系统的小干扰稳定性.通过算例分析,风电机接入无穷大系统时,改变机端无功补偿容抗的大小和风电机的出力,与风力发电机的转差率和暂态电势的q轴分量强相关的振荡模态阻尼比变化不大,风电机系...     

基于小信号模型的柔性直流输电网络运行稳定性研究

小信号稳定性是动态系统在小扰动情况下保持稳定运行的能力。柔性直流输电网络作为交流系统、新能源及无源网络互联的枢纽,其小信号稳定性直接关系到区域电力系统的稳定运行。首先推导电压源型换流站、换流站控制系统、直流输电网络的小信号数学模型,通过仿真对比验证小信号模型的准确性,根据状态空间法,列出柔性直流输电网络的状态矩阵;然后通过李雅普诺夫稳定性判据及参与因子矩阵分析方法推导柔性直流输电网络的小信号稳定性判据;最后通过算例分析,证明此小信号稳定性分析法的适用性及准确性,并总结出PI参数优化规律,为柔性直流输电网络工程应用时控制器的设计以及稳定性优化提供研究基础。     

并联永磁同步风电机组小干扰稳定性分析

采用平均磁链定向控制多台永磁同步风电机组进而构造分频发电系统是未来陆上尤其是海上风电的汇集方案之一,但对该模式下多台风电机组间稳定性的研究鲜有文献涉及。针对此问题,基于特征值分析法,研究了平均磁链定向控制的永磁同步风电机组之间的小干扰稳定性。首先,基于高压大容量直驱式永磁同步风电机组的分频集电系统拓扑结构,建立了适用于小干扰稳定分析的风电系统的数学模型;其次,通过辨识振荡模态并分析模态参与因子确定了影响系统振荡的主控因素,通过绘制根轨迹分析了主控因素参数变化对系统振荡的影响,并发现系统振荡受发电机电感、电阻和直流电容参数的影响最大;最后,通过时域仿真验证了研究结论的正确性。     

风电接入VSC-HVDC系统的附加频率控制

为了使风电场系统和电网系统能相互提供惯性支撑和进行频率响应,提出了一种换流站级的附加频率控制策略。该附加控制策略在风电场侧换流站(WFVSC)的定频率控制和电网侧换流站(GSVSC)的定直流电压控制中分别引入了频率-直流电压(f-Udc)下垂特性,人为的耦合两侧交流电网系统频率的关系,在不需要通信的条件下,实现了在事故期间可以灵活相互支援的目的,从而缓解了事故端系统调频的负担。最后在仿真软件PSCAD/EMTDC中搭建了风电场并网直流外送的模型,仿真结果表明所提附加频率控制策略增强了系统的惯性支撑水平和频率控制储量。