撬棒保护与电网交直流控制协调的风电机组脱网抑制方法

多次发生的大规模风电机组相继脱网事故严重影响集群风电并网消纳和电网安全。撬棒保护电路是目前在风电场中广泛运用的一种低电压穿越方式,但其大范围投入可能造成风电场从电网吸收过多无功功率而导致电网暂态电压稳定恶化。文中提出一种综合风电机组撬棒保护、直流系统功率调制和交流系统紧急电压控制来抑制风电机组相继脱网的方法,其核心是利用撬棒保护提高风电机组低电压穿越能力,降低风电机组在故障期间的低压脱网代价;通过风电场近区大容量直流的功率快速调制并协同交流侧紧急电压调控手段,改善风电送出通道的潮流分布,以提高故障后电网暂态电压稳定性。对实际电网的时域仿真结果验证了该方法的有效性。     

风电并网对接入地区电压的影响

随着风电装机规模的不断扩大,大规模风电场接入地区电网后,对当地电网的电压造成影响,研究风电接入地区电网电压问题显得十分重要。以新疆哈密地区风电接入当地电网为例,统计了并网地区典型运行方式下的母线电压水平。建立风电场机组仿真模型,考虑尾流效应影响下的风速,通过实时数据进行潮流计算,分析与风电场有关的关键节点电压问题。针对当地电网的运行方式,提出了改善并网地区电压质量的措施,对投切电抗器和SVC 2种无功补偿方案进行计算并仿真了方案的可行性。在国内风机脱网的背景下,分析了投切电抗器可能对同一并网点的风电场群产生影响。     

计及动态无功控制影响的风电汇集地区高电压脱网原因分析

回顾电网实际发生的某次风电机组高电压脱网事故典型特征,总结提出:研究导致事故深层原因应充分考虑风电场汇集地区动态无功补偿控制的影响。基于简单系统推导出计及风电场感性支路恒无功控制影响的无功功率—电压灵敏度表达式,从原理上阐明目前动态无功补偿装置所广泛采用的感性支路恒无功控制方式将导致大规模风电汇集地区电网无功功率—电压灵敏度增大,其增大的幅度取决于感性支路的初值,并最终指出风电场感性支路恒无功控制方式导致的无功功率—电压灵敏度增大是导致"5·14"风电大规模脱网的主要原因之一。最后,结合实际系统的典型案例进行了仿真验证。     

大规模风电高压脱网分析及协调预防控制策略

由于受扰系统在故障切除后恢复过程中出现高电压引起风电机组大规模脱网的事故近年来频发,因此基于近年来已发生的大规模风电机群脱网事故,从风电机组故障穿越期间动态无功控制策略和风电场附加无功补偿装置控制特性两个方面分析了受扰后电网发生高电压现象的主要原因,并通过现场测试验证了机组动态无功控制策略对机端电压的影响。在此基础上,提出了避免风电机组高电压脱网的协调预防控制策略,即风电机组在满足高电压穿越要求的前提下根据电压变化参与系统无功调节,风电场附加无功补偿装置根据并网点电压以及场内机组脱网情况实现快速调节和退出。最后,通过仿真验证了协调预防控制策略的有效性。     

大规模风电并网问题分析及应对策略研究

针对风电并网的实际情况,分析了大规模风电并网带来的一系列问题,包括风电场并网点电能质量、功率波动、电网调峰、风电送出等。针对发现的问题提出相应的应对策略,在加强风电并网管理,科学合理规划电源结构,积极开展多种方式消纳风电等方面给出了具体意见,提高了大规模风电接入后的电网安全稳定运行水平。     

张北地区风电汇集区域风机脱网问题探讨

近年来我国风电发展迅速,风电接入规模和风电增长速度位居全球第一,张家口地区电网风电接入规模已经居国内前列。大规模风电集中接入电网后,电网的调度运行将面临风电并网带来的一系列问题,其中由于电压波动造成风机脱网问题倍受关注。介绍了张北地区电网结构和风电汇集站基本情况、风电场及其无功配置基本情况,并对张北地区典型的风机脱网事件进行了探讨,分析了风机脱网的原因,并得出目前张北地区风电汇集接入电网背景下所存在的无功补偿及电压问题。     

风电并网技术的新进展

由于风电的易变性和不确定性,大比例风电接入电网时会对其运行、调度和稳定性带来影响。文章介绍了风电场并网需考虑的因素,分析了风电场并网技术和控制技术,包括调节无功容量、低电压穿越、减出力和调节有功功率变化率等。最新的风电并网技术可控制整个风电场的无功功率和有功功率,调节并网点电压,并使得风电场在电网故障条件下也能保持并网,这对于电网成功接纳高比例风电有重要作用。     

具有低电压穿越能力的集群接入风电场故障特性仿真研究

结合风电机组的结构和并网原理,对直驱风电机组提出了"卸荷电路+无功补偿"的低电压穿越改进控制方法,对双馈风电机组采用了DC-Chopper和SDBR(series dynamic braking resistor)代替Crowbar的低电压穿越改进控制方法。以PSCAD为平台分别构建了具备低电压穿越能力的直驱风电机组和双馈风电机组的并网仿真模型;结合风电并网技术规程,采用电压跌落器仿真验证了直驱、双馈风电机组在电网电压跌落下的低电压穿越能力。参照新疆达坂城实际风电场群接入系统方案,构建了包含具备低电压穿越能力的直驱、双馈风电机组的集群风电场仿真算例,研究了风电场送出线故障、集群风电场送出线电压跌落、系统线路电压跌落时风电场群故障穿越特性。仿真结果表明:集群接入风电场送出线电压跌落会影响相邻风电场及系统的电压和频率,故障结束后整个风电接入系统可以在风电接入技术规程要求的时间内恢复至稳态运行状态。研究成果有助于分析风电大规模集群接入系统的运行特性,提高电力系统对风电的接纳能力。     

大规模风电并网对电力系统的影响及应对措施

随着风电装机容量在电网中所占比重的不断增加,大规模风电并网对电网的影响也越来越严重.根据风电基地风电场实际运行数据,分析了大规模风电并网对电力系统的影响,包括风电场正常运行时的无功、谐波等问题,以及故障时对电网暂态电压稳定性的影响.根据风电场在运行中存在的问题,提出了提高风电机组低电压穿越能力,加强对风电场动态无功补偿装置运行管理等措施.     

大规模风电接入对电网电压稳定性影响的研究

并网风电场会显著影响局部电网的电压稳定性,为研究大规模风电接入对电网电压稳定性的影响,在PSCAD/EMTDC中建立了包含风电场的电网模型,以某实际风电场接入地区电网为例,详细分析和研究了三相短路故障情况下风电系统对电压稳定性的影响。仿真结果表明风电场无功补偿能力、故障点的位置以及故障切除时间等都将影响系统电压稳定性。通过提高风电场无功补偿能力、加快保护切除时间以及限制接入某点的风电容量,可提高风电接入系统的电压稳定性。     

支撑大规模风电集中接入的自律协同电压控制技术

国内多个风电汇集区域具有大规模风电汇集馈入电网薄弱环节的典型特征,由此带来了电压波动和连锁脱网等运行挑战。文中提出了自律协同的电压控制框架,利用风电场侧自律控制协调静止无功补偿器/静止无功发生器/风电机组/电容电抗器等不同时间常数的调节设备,从而抑制间歇性风电出力诱发的电压波动;在系统级实现协同控制,在正常情况下通过可自适应于风功率变化的敏捷二级电压控制减小电压波动,在脱网风险较大时利用基于安全约束最优潮流(SCOPF)的预防控制保证汇集区域正常且安全的运行状态。该架构的若干关键技术已经在国内多个风电基地和风电场应用,现场运行结果表明了其控制有效性。     

动态无功补偿装置抑制风电汇集地区高电压问题的可行性研究

当大规模风电集中接入弱端电网对,短路故障后会出现高电压的问题,造成风电机组因不具备高电压穿越能力而脱网.运行经验表明高电压穿越问题已经成为风电机组脱网的主要原因.文章从上述问题出发,探索通过风电场普遍配置的动态无功补偿装置抑制高电压的问题,在BPA中搭建了不同动态响应时间的SVC/SVG模型,并对比分析了不同响应时间、不同容量、不同类型的无功补偿装置对抑制高电压的效果.仿真结果表明,适当容量满足标准要求的动态无功补偿装置可以很好地抑制短路故障后的高电压问题,对于提高风电汇集地区无功电压安全水平有明显效果.     

风电场柔性直流输电的故障穿越方法对风电机组的影响

柔性直流输电(VSC-HVDC)系统是大型风电场并网的较好选择,当发生交流系统故障时,故障穿越控制器可维持该系统的稳定性。然而,控制器会对风电机组造成一定影响。针对大型风电场VSC-HVDC系统接入的故障穿越问题,文中首先在PSCAD/EMTDC中建立了含有普通异步/双馈风电场详细模型的两端VSC-HVDC系统仿真模型,并验证了升频法和降压法两种典型的故障穿越方法。然后进一步研究了不同类型风电机组在不同的故障穿越方法下的特性和差异,从而得出风电场VSC-HVDC系统的故障穿越方法对风电机组的影响规律。研究得出的结论可以为不同类型的风电机组接入VSC-HVDC系统时故障穿越方法的选择提供一定的参考依据。     

云南电网吸纳大容量风电的若干问题

介绍了云南省风电资源开发现状,针对云南电网及风电资源所具有的特点,分析了大容量风电并网后对云南电网的影响,提出了应对措施。指出研发和选用低成本的,具有自主知识产权的,具备低电压穿越能力的风发电机和无功补偿装置将为风电场提供技术保障;电网应适当超前发展,主动适应大容量风电的并网要求。     

含风电接入的省地双向互动协调无功电压控制

为应对规模化风电接入对电网无功电压运行和控制的影响,结合现场实际,提出并实现了一种跨电压等级风电汇集区域风电场与传统电厂的无功电压协调控制方法。在控制中心内,研究并提出计及风功率波动和电网N-1安全约束的敏捷电压控制方法,该方法通过控制周期和控制模型的自适应调整,充分挖掘省调直控风电场的无功电压调节能力,抑制风电波动对电网电压的影响,保留足够的传统发电机动态无功储备。在控制中心间,研究并提出计及风电场调节能力的省地双向互动协调控制方法,通过地区电网内风电场与地调直控变电站的协调控制,发挥地调直控风电场的调节能力,减少地调直控变电站的电容电抗器动作次数,通过省地双向互动协调,协调省地双方无功调节资源,支撑末端地区电网电压,提高电网整体运行的安全性和经济性。所研发的实际控制系统已在江苏电网应用,仿真运行和实际闭环结果证明了该方法的有效性。     

风电接入对电网电压的作用机理

鉴于风电场并网运行对电网无功电压的影响很大,首先分析了风电场并网运行时对风电场以及电网的电压产生的影响机理,探讨了风电功率因数与电网电压波动的关系,并通过实例仿真验证了风电场电压与风电出力、功率因数之间的相关性。由此指出了风电场无功电压控制和无功补偿配置方面的一些对策和建议,要求风电场通过足够的无功补偿配置和无功电压控制策略将其高压母线电压控制在110.0～117.7 kV。     

直流闭锁故障下风电并网功率和直流输送功率的耦合关系分析

中国一次能源和负荷成逆向分布,新能源基地集群通过特高压直流群外送,新能源高占比电网中风电和直流耦合关系复杂。首先,建立电网分析模型,研究风电和直流在电网频率、电压方面的耦合关系。其次,根据最大频率偏差耐受能力,计算风电和直流在频率方面的耦合关系。再次,根据直流闭锁故障后风电暂态过电压总脱网量约束,推导风电并网点的暂态压升,计算暂态压升和脱网量的关系,得到直流和风电在暂态过电压方面的耦合关系。理论计算结果表明：风电和直流呈负相关性。根据2020年西北电网青豫直流和近区风电并网功率的仿真结果,验证了理论推导的正确性。     

Impact of Wind Integration on Transient Voltage Stability in Regional Grid

With the increasing development of wind power,the scale of wind farms and unit capacity of wind turbines are getting larger and larger,and the impact of wind integration on power systems cannot be igno...     

风电并网对电力系统电压稳定的分岔影响

用延拓法对双馈机风电场和异步机风电场分别进行单参数和双参数分岔分析,推导了含有风电场及静止无功补偿器（SVC）情况下的系统潮流计算公式,并设计了追踪二维分岔曲线的方法,用时域仿真法对分岔分析的结果进行验证。通过在不同的风机模型及参数下进行时域仿真得到SVC影响系统分叉点的位置及电压失稳过程,结果表明时间常数越大,系统电压失稳的速度越快;在动态的异步机风电场模型下,等值机的惯性时间常数也影响系统的电压失稳过程,其时间常数越小,电压失稳的速度越快;在双馈机风电场模型下,功率因数不同,系统的传输极限及分岔值不同。     

大容量风电场接入后电网电压稳定性的计算分析与控制策略

由于风电场容量较大,并位于电网末端,可能会对电网的电压稳定性产生较大的影响。为保证风电场投入后的安全,按大干扰下风功率的转换特性及异步发电机的运行特性建立了风电场与相关电网的数学模型,计算了风电场与相关电网发生短路故障后的电压稳定性。通过数值仿真计算,揭示了风电场接入导致电网电压稳定性被破坏的机理,指出机组转速是影响风力机和异步发电机这两个能量转换器工作特性的关键参数,控制风电场内风机的速度增量是保持大容量风电场接入后电压稳定性的关键,靠近故障点的风电单元容量、故障点位置和故障持续时间是影响短路后电压稳定性的主要因素,并提出了大容量风电场接入后保证电网电压稳定性的策略与措施。