抑制区域间低频振荡的FACTS阻尼控制

随着电力系统规模的不断扩大,区域间低频振荡正成为限制电网传输能力的瓶颈。对少数发电机组安装PSS来抑制区域间低频振荡很难有好的效果。但FACTS因其安装地点的灵活性及良好的动态性能而给抑制区域间振荡提供了新的手段。为此,利用相角补偿原理,设计控制器持续减小区域间的振荡能量,以此来实现区域间阻尼控制。以SVC为例详细说明附加阻尼控制器的设计,通过PSASP软件下的仿真结果表明,具有附加阻尼控制作用的SVC能有效地抑制区域间低频振荡。另外,对其它几种常用的FACTS器件也设计了阻尼控制器,并同样通过了PSASP下的仿真验证,阻尼效果很好。以上结果证明利用FACTS可实现区域间低频振荡的阻尼控制。     

储能装置抑制电网功率振荡的参数优化设计

在分析储能装置抑制电网功率振荡机理的基础上,提出了一种可协同惯量控制与阻尼控制的储能装置控制器参数优化设计方法。首先在电气转矩分析法的基础上,建立含储能装置在内的单机无穷大电网机电时间尺度数学模型;然后依据储能装置抑制功率振荡机理分析结果,在反馈发电机转速控制的基础上,建立系统优化模型。通过对优化模型的求解,设计储能装置的控制器参数,使储能装置提供的惯量效应、阻尼作用可以根据电网的运行状态在线地自适应调控,以此改善同步机系统固有的惯量特性和阻尼能力,提高储能装置抑制电网功率振荡时的动态性能。最后,仿真结果验证了所提控制策略及其参数优化设计方法的有效性。     

利用储能抑制互联电力系统联络线功率振荡的研究

在Δδ-Δω相平面上分析了利用储能抑制系统功率振荡的可行性及物理意义,证明了在单机无穷大系统中,储能按与转速差成反相相位或与发电机功角成-90°相位输出有功功率时,可以有效地为系统提供阻尼转矩。接着给出了用留数法设计阻尼功率振荡控制器参数的过程。以留数法为指导,分析了储能安装地点和反馈输入信号对抑制功率振荡效果的影响,得出了储能安装在联络线两端比安装在联络线中间具有更好的阻尼效果,以及采用相角差作为反馈输入的控制效果优于以线路功率作为输入信号的结论。由于实际电力系统中,系统相角差物理意义较模糊且不易测量,提出了一种以合成功角差作为反馈输入的控制方法,在潮流反转、发电机出力变化等多种工况下验证了所提出的控制方法的有效性。     

并联储能型FACTS元件对连锁故障的影响

随着电网建设的发展,电网的元件数量与日俱增,结构也日益复杂,这对电力系统的安全运行与控制是一种挑战。大电网之间的相互联系使得供电可靠性在得到一定保障的同时也会出现将局部故障迅速传播到区域电网甚至是全国电网从而引发连锁故障的情况。研究了并联储能型FACTS元件在连锁故障发生时所能起到的作用,在电力系统分析综合程序中采用节点注入电流法建立其暂态的用户自定义模型。仿真结果表明并联储能型FACTS元件能够起到在一定程度上减少切机切负荷等控制量,抑制连锁故障持续发生的作用。     

利用直流功率调制增强特高压交流互联系统稳定性

特高压交流试验示范工程投运后显著地增强了华中、华北两大电网之间的电力交换能力,但特高压系统的大功率传输也对华中、华北电网联网安全稳定运行提出了更高的要求。利用直流输电系统传输功率的快速可控性,可以为暂态过程中的交流互联系统提供紧急调控手段,起到功率支援和阻尼振荡的作用。为此,对利用华中电网的直流输电系统进行紧急功率支援以提高交流互联系统暂态稳定性以及采用直流调制阻尼特高压线路功率振荡进行了研究。仿真结果表明,利用直流输电系统的紧急调控手段可以减少华中电网的切机切负荷量,增强特高压互联系统的暂态稳定性,并可提高交流系统阻尼,有效地抑制电网区域间的功率振荡。     

华中公司:探索特高压互联电网运行规律

自今年年初华中电网通过特高压联络线与华北电网联网至今,电网一直运行平稳。华中电网有限公司电力调度中心(以下简称华中网调)副主任凌卫家说,从500千伏电网获取的规律性东西不适应了,需要重新寻找规律。     

基于构网型储能的风电场-弱电网次同步振荡抑制方法

随着新能源发电渗透率的增加,未来电力系统面临多种安全稳定挑战,次同步振荡即为广受关注的稳定性问题之一。基于构网型控制的电池储能系统(grid forming-battery energy storage system, GFM-BESS)实现次同步阻尼控制(subsynchronous damping controllers, SDC)策略,可高效抑制直驱风机与弱电网相互作用引发的次同步振荡,使得BESS在提供削峰填谷、调峰调频等基本功能的同时,能够为并网风电的潜在振荡模态提供正阻尼。设计了基于低通滤波器、陷波器和移相器的SDC结构,优选了控制环节的加入位置和滤波增益参数。最后,通过电磁暂态仿真验证了所提方法的有效性,比较了各种SDC的阻尼性能,并分析了BESS容量对阻尼控制效果的影响。具体地,采用基于二阶陷波器和移相器的SDC在所构建系统条件下拥有更优越的性能;阻尼目标次同步振荡模态需要5%及以上的BESS容量。     

含储能的两级光伏功率振荡抑制策略研究

功率振荡一直是电力系统亟待解决的稳定性问题,研究含储能的大容量光伏并网抑制电力系统功率振荡与当下能源发展方向相符。首先建立含储能的两级光伏并网模型,设计抑制功率振荡的控制策略,同时采用阻尼转矩分析推导该控制策略对系统阻尼影响的物理意义,以特征值法分析复杂的多机系统。搭建含储能的两级光伏并入单机和多机系统仿真模型,采用时域仿真和特征分析,验证了控制策略抑制功率振荡的有效性,在多机系统中对目标机组振荡抑制效果更明显,有效提高了系统的稳定性。     

电力系统低频振荡和储能系统

研究了将能量储存系统用于提高电力系统振荡稳定性的潜力。首先简要回顾了过去40年中在电力系统振荡稳定性领域的研究和应用的发展情况,包括电力系统振荡稳定性的分析和控制;然后论述了在电力系统中应用能量储存系统的不同课题;第3部分重点讨论了用能量储存系统改善电力系统振荡稳定性问题;最后提出了一些建议。     

电池储能装置在抑制电力系统低频振荡中的应用

提出应用电池储能装置来抑制电力系统低频振荡,其特点是能快速地根据系统目前的状况从系统吸收或向系统发出有功和无功功率,并且有功、无功是相互独立的,可以同时互不干扰地进行。应用商业软件PSS/E对四机两区域电力系统和华东电网进行了仿真,比较了电池储能装置安装在不同位置、在不同控制方式及不同容量下抑制系统低频振荡的效果。结果表明,所接入储能装置的地点和控制方式、控制策略和容量对抑制系统低频振荡的效果有重要影响。     

基于阻尼转矩分析法的储能系统抑制系统低频振荡

对储能系统提高系统低频振荡稳定的机理进行研究。将阻尼转矩分析（DTA）方法扩展至包含储能元件的复杂多机系统,研究了储能元件阻尼转矩的产生、传递、分配及影响模态阻尼的机理,在此基础上提出了基于DTA的储能系统安装定位、附加稳定控制通道选择及稳定器参数配置的整定方法。计算结果和仿真表明,通过DTA方法能正确揭示储能系统抑制低频振荡的机理,同时也验证了储能系统整定方法的可行性。最后给出了该方法在实际大规模电网中应用的实例。     

储能装置与PSS配合控制对电力系统低频振荡的抑制效果研究

电力系统的低频振荡现象会严重影响到系统的稳定性,相应的机理分析和抑制策略一直备受国内外学者的关注.提出以储能装置和电力系统稳定器(Power System Stabilizer,PSS)为手段实现对电力系统暂态功率的调节,并最终实现抑制电力系统低频振荡的控制目标.首先给出了储能系统中逆变器的控制策略;同时简化了逆变器模型,在不造成系统级误差的前提下,使用仿真速度极快的向量解算方式进行仿真验证;最后通过短路故障产生低频振荡现象,在仅用储能装置、仅用PSS、储能装置和PSS协调控制3种不同条件下抑制低频振荡.对Matlab/Simulink仿真结果进行对比和分析,得出储能装置和PSS在抑制电力系统低频振荡时存在配合的可能性,储能装置和PSS的配合控制比单独使用储能装置或PSS的调节效果好.     

储能技术及其在电力系统稳定控制中的应用

基于储能原理的稳定控制装置通过向电力系统提供系统不平衡有功和无功功率的补偿可以有效地提高交流输电系统的稳定性。详细分析了这类控制装置的工作原理,并建立了其数学模型。在此基础上,进行了特征值和时域仿真分析,以探讨其工作特性。作为应用实例,较详细介绍了两种基于不同储能原理的电力系统稳定控制装置,一种是基于超导磁储能原理的电力系统稳定控制装置;另一种是基于飞轮储能原理的电力系统稳定控制装置。基于超导磁储能原理的电力系统稳定控制装置由超导磁体、电力电子变换装置和相应的控制系统组成。文中研究了该装置向小扰动情况下的大型互联电力系统低频振荡提供阻尼和在大扰动情况下增强系统暂态稳定性的能力。此外,还介绍了作者研制的基于超导磁储能电力系统稳定控制装置的样机,并在实验室环境下进行了控制装置的特性试验。对于基于飞轮储能的电力系统稳定控制装置,介绍了控制装置的基本原理和系统构成,并用数字仿真的方法对其工作特性进行了分析,得到了满意的结果。     

含风电系统中计及静态电压稳定影响的储能系统配置方案

随着电力系统中风电渗透率逐渐增加,大规模并网时有可能引起电网电能质量变差、电力系统失稳,甚至电压崩溃。文章提出了一种在含风电系统中计及静态电压稳定影响的储能系统配置方案,对潮流雅可比矩阵进行奇异分解,计算全天运行状态下基于最大、最小奇异值的条件数指标,以条件数最大时段数据为基础,利用弱节点判据和发电机参与因子确定系统的关键节点和关键风机,对储能系统配置位置进行选址。建立计及条件数指标约束的总有功功率网损最小的目标函数,对比分析在4种不同情形下储能系统的配置容量,并采用引入收敛因子的粒子群算法求解。最后,以IEEE 39节点系统进行验证,结果表明,在关键节点处配置储能系统所需容量最少,对静态电压稳定控制最有效。     

SMES抑制电力系统功率振荡的控制策略研究

为实现超导磁储能装置(superconducting magnetic energy storage,SMES)对电力系统功率的准确跟踪与快速补偿,并有效抑制系统的功率振荡,首先分析了包含SMES的单机系统的功角特性,基于系统的能量函数,以提高系统阻尼为目标,提出了以SMES接入点电压及其变化率为控制变量的导纳控制方法数学模型。与传统的以接入点电压幅值或相角做控制变量的控制方法不同,导纳控制方法不仅与接入点电压幅值有关,还与其变化速度有关,因而可提高SMES响应的灵敏度和精度。最后,通过算例验证了SMES抑制单机无穷大系统功率振荡的效果,结果表明该控制方法不仅可以有效抑制功率振荡,而且能使系统迅速恢复稳定状态,从而能提高电力系统的运行稳定性。