UIPC与STATCOM联合改善风电并网系统电压稳定性

针对由风电出力不稳定性和间歇性所导致的电压不稳定的问题,本文充分结合FACTS技术的优点,提出一种将统一相间功率控制器(UIPC)和静止同步补偿器(STATCOM)联合起来,应用于风电并网系统中的方法,以改善风电并网系统的暂态电压稳定性。该方法是在风电场与电网的连接线上串联统一相间功率控制器(UIPC),将STATCOM并联在风电场的母线上;利用UIPC调节风电场与电网之间的功率的流动,并在系统发生短路故障时限制短路电流,以此降低故障发生时母线电压跌落的程度,同时使用STATCOM进行无功补偿,使电压得到及时的恢复。本文通过建立相应的仿真模型,利用UIPC和STATCOM对风电并网系统电压稳定性进行联合控制,结果表明该方式在风电并网系统中会使系统电压暂态稳定性得到极大的加强。     

大型风电并网系统电压稳定性研究

随着风电渗透功率的增加,大型风电并网系统的稳定性问题亟待研究。在构建了双馈风力发电机基于电流解耦的滞环矢量控制策略的基础上,分别建立了静止同步补偿器(STATCOM)的暂态稳定性和潮流模型,结合IEEE14节点标准测试系统仿真研究了风电接入电网对系统电压稳定性的影响,以及STATCOM对风电并网系统稳定性的改善作用。仿真结果验证了滞环电流控制方案的有效性,同时表明风电的接入会对并网系统稳定性带来不利影响,而STATCOM装置有效地提高了风电场的稳定性,确保了风电并网系统能够安全稳定运行。     

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。     

基于混合型超导限流器的多源网络暂态特性分析

为抑制多源电网系统短路电流,提高其暂态稳定性能,提出了一种混合型超导故障限流器(superconducting fault current limiter, SFCL)。该限流器主要由耦合变压器、钇钡铜氧化物(yttrium barium copper oxide,YBCO)线圈以及控制开关组成。其中,将其耦合变压器的二次电感与YBCO线圈串联,并通过调节被控开关的接触状态,使其具备电阻与电感式限流器的优点。当系统故障时,混合型SFCL由低阻转为高阻状态,通过改变原有多源网络系统三序阻抗分布,抑制系统故障稳态电流,而且混合型SFCL所含电感特性亦可有效抑制故障冲击电流。该混合型SFCL还可通过改善母线电压的跌落,降低发电机组间功角振荡,增强系统暂态稳定性能。最后在MATLAB/Simulink软件平台搭建了多源配电网络仿真系统,对含混合型SFCL多源配电系统的暂态性能进行了仿真研究,进一步验证所提混合型SFCL的正确性与有效性。     

基于电压无功协调控制策略的风电并网研究

随着风电在电力系统中渗透率的快速增长,风电并网问题受到越来越多的关注。大规模风电并网造成的电压稳定性问题,是制约风电并网容量的重要因素之一。对风电并网导致的电压稳定性问题进行分析,并采取优化的九区图控制策略(其中无功补偿装置采用的是STATCOM,升压站变压器为OLTC)对并网点进行电压控制,改善并网点的电压稳定性,提高电网接纳风电能力。利用PV曲线法,结合并网点的电压要求,以及风电场内部的风机保护系统,进行风电并网静态电压稳定性的研究;以故障极限切除时间为指标,进行风电并网暂态电压稳定性的研究。通过仿真和计算分析,验证了电压无功协调控制策略在改善并网点的电压稳定性,提高电网接纳风电容量方面的有效性。     

基于STATCOM的风电并网系统故障特性研究

DFIG自身无功调压能力有限,尤其在故障工况下不足以支撑大规模风电并网系统稳定性,而STATCOM在欠压情况下补偿能力强、响应速度快。为此,首先给出了DFIG和STATCOM的数学模型;接着采用恒电压控制、空间定向矢量控制、基于PI调节的电流控制等技术策略,通过分别调节dq轴电流来独立控制DFIG和STATCOM输出的有功和无功功率,制定了协调控制流程;最后在多种故障工况下进行了仿真分析,研究在STATCOM补偿下风电并网系统的故障特性,验证了STATCOM对故障参数的改善能力,探究了极端故障下STATCOM容量对系统稳定性的影响。     

改善基于双馈感应发电机的并网风电场暂态电压稳定性研究

提出了改善基于双馈感应发电机的并网风电场暂态电压稳定性的措施以实现风电场的低电压穿越(low voltage ride through, LVRT)功能。目前，大部分基于双馈感应发电机的变速风电机组不具有故障情况下的暂态电压支持能力，当电网侧发生严重短路故障时，风电场的暂态电压稳定能力会影响到电网安全稳定。该文在DIgSILENT/PowerFactory中建立了具有暂态电压支持能力的变速风电机组转子侧变频器控制模型及用于故障后稳定控制的桨距角控制模型，通过包含风电场的电力系统仿真计算验证了模型的有效性及其对风电机组和电网暂态电压稳定性的贡献。仿真结果表明，当电网侧发生三相短路故障时，风电机组转子侧变频器暂态电压控制能够控制风电机组发出无功功率支持电网电压；桨距角控制能有效降低变速风电机组机械转矩，避免出现风电机组超速及电压失稳。得出结论：采用变频器暂态电压控制及桨距角控制能够改善基于双馈感应发电机的并网风电场的暂态电压稳定性，确保风电机组低电压穿越(LVRT)功能的实现及电网安全稳定。     

SVC和IPC联合改善异步机风电场的电压稳定性

为了改善异步机风电场的电压稳定性,在分析风电场电压失稳原因的基础上,提出将静止无功补偿器SVC和相间功率控制器IPC联合引入风电场并网系统中。将SVC并联于风电场母线,提供无功功率;将IPC串联于风电场联网线路上,在分析IPC基本结构的基础上,推导出相间功率控制器限制短路电流的条件。在系统侧发生短路时,IPC可以起到限制短路电流、降低风电出口电压跌落的作用,提高电压稳定性。通过Matlab/Simulink软件平台搭建了风电场并网的仿真模型,结果表明:异步机风电场在风速随机波动的情况下,SVC能动态补偿无功功率,保持系统电压稳定性;当系统中出现三相短路接地故障时,IPC良好的短路电流限制能力使得母线电压不至于降得太低,能保持电压稳定,提高了风电机组的低电压穿越能力。     

TCSC-STATCOM控制对风电并网系统电压稳定性的改善

针对风电并网系统中存在电压稳定性问题,提出一种可控串联补偿装置和静止同步补偿器联合控制的方法。该方法应用于风电并网系统中,采用静止同步补偿器双闭环反馈控制和可控串联补偿装置相结合的方法来保证系统在运行过程中有足够的无功功率来维持其正常工作。同时在Matlab/Simulink仿真软件中建立相应的仿真模型。通过对在不同工况下运行的算例波形进行研究分析,结果表明TCSC和STATCOM联合控制能有效快速恢复故障后风电并网处电压,提高电压的稳定性及风电场的故障穿越能力。且比TCSC或STATCOM单独控制所取得的效果更好。     

静止同步补偿器在风电场的应用研究

建立了恒速异步风电机组和静止同步补偿器(STATCOM)的数学模型,使用Matlab中的动态仿真工具Simulink建立风力发电机组和STATCOM的仿真模型。以包含风电场的单机无穷大电力系统为例进行仿真分析,验证了STATCOM对风电场暂态电压稳定性的贡献。研究结果表明:风速小扰动和三相短路的大扰动故障时,STAT-COM能够有效帮助恒速异步风电机组在故障后恢复机端电压,从而改善风电场的暂态电压稳定性,确保风电机组连续运行。     

基于SVS与STATCOM协同无功补偿系统提高风电场暂态特性研究

风电大规模并网的新形势下,单一的无功补偿装置已经很难满足需求。基于STATCOM反应速度快、有效抑制谐波和SVS补偿无功功率容量大的特点,提出了SVS与STATCOM协同无功补偿系统。最后在DIg SILENT/Power Factory15.0搭建风电场并网系统,当并网点发生三相短路时,分别在STATCOM单独作用和SVS与STATCOM协同作用下进行仿真,根据仿真结果得出STATCOM与SVS协同系统能够有效提高风电场暂态稳定性。     

用STATCOM提高风电场暂态电压稳定性

研究了用STATCOM改善基于定转速风电机组和基于转子电阻可调的绕线式发电机风电场的暂态电压稳定性.分析了异步电机电压暂态稳定性的机理.在DIgSILENT/PowerFactory中建立了定转速风电机组及转子电阻可调风电机组的模型和静止同步补偿器(STATCOM)控制模型,通过包含风电场的电力系统仿真验证了STATCOM对基于定转速风电机组和带有可变转子电阻控制的风电机组风电场暂态电压稳定性的贡献.仿真结果表明,STATCOM能够有效地帮助风电场在电网发生故障后恢复电压,提高了风电场的故障穿越能力,确保风电机组连续运行及电网安全稳定.     

STATCOM-PSS控制对风电并网系统稳定性和电能质量的改善

如何保证风电并网系统的暂态稳定性和电能质量不降低是当前需解决的问题。基于解耦控制策略和同步发电机PSS控制策略,提出在风电并网中系统采用STATCOM-PSS控制的解决方案。研究表明STATCOM-PSS控制策略能有效恢复风电并网处的故障后电压,提高风电场的故障穿越能力,改善风电并网系统的暂态稳定性和风力发电机组的电能质量。     

基于STATCOM双馈风电系统低电压穿越能力研究

针对双馈异步风力发电系统,提出应用基于滑模变结构控制策略的STATCOM,提高风电机组低电压穿越能力.研究STATCOM的工作原理,以及滑模变结构控制策略的特点,建立了含STATCOM的双馈风电机组模型.仿真结果显示,应用基于滑模变结构控制策略的STATCOM,在电网电压跌落时,有效抑制了直流母线电压过压,转子电流激增,无功功率大幅振荡的现象,改善了并网电能质量,提高了风电机组低电压穿越能力.     

基于STATCOM/BESS的DFIG并网风电场无功控制策略

针对新能源大规模并网存在的系统稳定性问题,分析DFIG机组的无功补偿能力,在DFIG并网系统中引入了蓄电池储能型静止同步补偿器(STATCOM/BESS),提出一种利用STATCOM/BESS维持DFIG风电并网系统功率及电压稳定性的方法.该方法在传统STATCOM无功补偿的基础上,将蓄电池储能并联在其直流侧,可以快速、平滑地调节风电场输入并网点的有功功率并支撑系统电压稳定,能够达到削峰平谷的作用.对DFIG、STATCOM、STATCOM/BESS在系统发生三相接地故障时的无功补偿能力进行试验对比,结果表明装设STATCOM/BESS的系统电压跌落最小,且恢复速度最快、补偿效果最好.     

电网故障下双馈风电机组暂态电流评估及分析

为了便于分析并网双馈风力发电机组低电压穿越(LVRT)运行的承受能力,有必要对电网故障下双馈风电机组的暂态电流进行评估.本文利用双馈发电机定、转子磁链的暂态变化机理,推导并提出了双馈风电机组在机端短路故障和电网电压不同跌落程度时的定、转子暂态电流评估的解析表达式,并通过考虑风力机传动链柔性的机组暂态仿真结果验证了推导表达式的正确性.在此基础上,应用推导的表达式对双馈风电机组在不同初始输出有功功率、无功功率以及电网电压不同跌落程度时的定、转子暂态电流最大值进行了计算,并得到了不同运行工况对机组暂态性能的影响规律.     

含大规模风电场电力系统暂态稳定性分析

大规模风电场并网将会影响电力系统暂态稳定性。基于直流潮流模型、扩展等面积定则并利用Matlab/Simulink仿真分析了不同的电压跌落、故障持续时间以及低电压穿越(LVRT)控制策略对系统暂态稳定性的影响。仿真结果表明:电压跌落越深、故障时间越长,系统暂态稳定性越差,风电场的低电压穿越控制策略能够改善故障期间系统暂态稳定性,但是其能力有限。     

大规模风电并网地区的电网安全稳定分析

采用连续潮流算法,利用PSASP绘制了东北地区某实际电网大规模风电并网后的P-V曲线,确定了满足该地区静态电压稳定情况下风电输出的最大临界功率.通过对风电场与主网联络线短路故障以及最严重N-1运行情况下电网主要节点和风电汇集站电压情况的监测,说明了不同风电接纳量对该地区电网暂态电压稳定性的影响,满足静态稳定的风电最大接纳量不能满足系统的暂态电压稳定.同时,也说明了大规模风电并网后系统的暂态电压稳定较静态电压稳定更为关键.     

含STATCOM的双馈电机风电场无功电压协调控制策略

为增强风电场并网点电压稳定性,提出了变速恒频双馈风电场与动态无功补偿装置STATCOM间的无功电压协调控制策略。电网故障导致风电并网点不同深度的电压跌落时,根据双馈风机Crowbar保护投切状态,对DFIG风电机组转子侧及网侧变流器与STATCOM进行无功功率分配,协调控制促进风电场LVRT期间风电并网点电压的快速恢复。最后,在DIg SILENT/Power Factory仿真软件中建立了风电场和STATCOM控制模型,通过仿真验证该控制策略的有效性。     

新型无功补偿装置在风电并网系统中的应用

研究了静止无功补偿器和静止同步补偿器的基本工作原理和控制模型,针对风速急剧变化和电网发生短路故障两种情况,结合某地区电网,运用PSCAD/EMTDC工具分析对比风电场出口母线分别安装同容量的两种装置时系统的动态性能,仿真结果表明由于STATCOM的恒电流源特性,其在改善风电并网系统电压稳定性方面比同容量SVC具备更大的...