直驱式风电场对电力系统的暂态稳定性影响分析

为研究大容量直驱式风电场并入对电力系统暂态稳定性的影响,建立了风速、风力机、轴系、直驱永磁同步发电机、全功率变流器的数学模型;研究了变流器控制策略和桨距角控制策略;并搭建直驱式风电场并网的仿真模型.以风电场并网点电压为研究对象,用电压跌落深度、电压冲击幅值、暂态电压恢复时间三个指标,对风电场出口故障、风电场突然切出、在同一点发生三相短路故障时不同风电场容量及三相短路故障发生在线路不同位置时对系统暂态稳定性的影响进行了分析.仿真结果表明直驱式风电场具有一定的低电压穿越能力;风电场突然切出时,并网点电压有小额增幅;风电场接入会改善系统的暂态电压稳定性,但当容量增大到一定程度时系统稳定性下降;随着故障点与风电场电气距离的增大,系统的暂态电压稳定性逐渐改善.     

基于暂态能量函数法的同步发电机失磁后稳定性控制研究

为了对同步发电机失磁故障后稳定性控制问题进行深入研究,推导了是否计及阻尼功率两种情况下转子系统暂态能量函数的构成。通过发电机转子暂态能量函数与发电机稳定性和发电机转子势能与发电机失磁深度的相依关系分析,提出了一种按发电机转子暂态能量函数值的大小对部分失磁的发电机实施减载控制的方法。通过算例分析,验证了此方法的正确性,并且仿真结果表明:其减载速度与实时测量的发电机转子势能成正比,可最大限度地保证深度失磁的发电机不失去同步,使非深度失磁的发电机能保留较大的发电功率。     

永磁式直驱机组风电场对电力系统暂态稳定性的影响

研究了采用直驱风机的大规模风电场接入对电力系统暂态稳定性的影响。从理论上分析了直驱风机的变流器对风机特性影响的机理;基于直驱风机风场的数学模型,计算了故障后以故障临界切除时间表征的系统暂态稳定性;通过仿真计算,揭示了直驱风机和同步机对电网稳定性的影响,验证了理论分析结果。得出结论为直驱机组风电场的接入可能增强也可能削弱所接入系统的稳定性,主要取决于输出功率,但影响程度比同步机小。     

基于直驱永磁同步发电机并网风电场参与电力系统电压控制的调整

运用连续潮流计算的PU曲线法,对基于直驱永磁风力发电机(D-PMSG)并网风电场参与电力系统电压控制调整进行了研究。针对风电接入地区电网电压出现偏高或偏低的运行工况,通过调整D-PMSG网侧变频器的不同控制策略,使D-PMSG并网风电场发出或吸收一定的无功功率,最终使风电接入地区的电网电压在允许的偏差范围内,符合电网的相应规程。通过对新疆某地区电网进行仿真计算,根据绘制的D-PMSG构成的风电场参与电网电压调整控制前和控制后风电场升压站、公共接入点及地区电网重要变电站的PU曲线结果表明:通过调整D-PMSG风电场的控制策略,能有效改善含风电地区电网的静态电压稳定问题。     

虚拟同步直驱风电场经MMC-HVDC并网的低频振荡特性分析

虚拟同步直驱风电场经功率同步环与模块化多电平换流器柔性直流(MMC-HVDC)输电互联,将存在低频振荡风险。考虑MMC-HVDC和直驱风机网侧换流器以及转子侧换流器内部的动态过程,首先建立虚拟同步直驱风电场经MMC-HVDC并网的小信号模型,并通过精细化电磁暂态仿真验证其准确性。随后,利用根轨迹方法,分析风电功率波动和交流系统强度变化对互联系统稳定性的影响,设计功率变化时虚拟同步直驱风电场的参数整定方法。结果表明,由于功率外环和MMC-HVDC送端整流站电压环作用,在风电场输出功率增大和交流系统强度降低的过程中,互联系统存在低频振荡现象。通过合理调整锁相环、虚拟同步机(VSG)有功环和MMC-HVDC送端整流站电压环的控制器参数、改变VSG阻尼项形式,可以抑制振荡并实现稳定运行。     

基于瞬态能量函数法的电力系统暂态稳定性分析

随着“双碳”目标的提出并持续推进,电力系统向清洁型方向转变的需求更加强烈,更多的新能源出力将代替常规发电机组出力,导致系统的稳定性发生改变。基于瞬态能量函数法对常规机组被新能源机组取代后的电力系统的暂态稳定性进行分析,探讨新能源比例不断提高对电力系统造成的影响,并提出改善策略。     

直驱型机组风电场并网静态电压稳定性研究

对基于永磁直驱型机组的风电场静态电压稳定性进行了研究.通过单机无穷大系统分析了影响并网风电场电压稳定性的主要因素,以美国西部电网WSCC3机9节点系统为例,分析了风电场接入后对系统电压稳定性的影响,并对不同线路等值阻抗、不同控制方式下的电压稳定性进行了比较分析,得出了P-V曲线.     

全功率永磁直驱风电机组暂态稳定性研究

基于矢量解耦控制策略,建立了适用于电力系统暂态稳定分析的直驱风力发电机组在d-q轴坐标下暂态数学模型,其中包含了对直驱风电机组暂态性能有影响的传动链模型;搭建了发电机侧控制策略和网侧控制策略.利用MATLAB/Simulink软件搭建了包含传动链的并网型直驱风力发电机组的暂态仿真模型,对直驱风力发电机组进行暂态稳定性仿真.结果表明:当电网电压骤降时,实现了有功、无功解耦控制;当电网发生故障时,发电机转速、有功功率、无功功率和机端电压有一定的波动;直驱机组直流电压升高,因此风电机组需要对直驱风电机组电力电子元件的保护;当电网电压跌落时,直驱风电机组具有发出无功的能力,有利于故障时电网电压快速恢复,从而提高电力系统的安全和稳定性.     

基于能量函数法的电网暂态稳定性分析

为将能量函数更好地应用于工程实践,提出了一种适用于暂态稳定分析的具有良好精度的动态实用模型。该模型通过区域等值构造2机等值系统后,利用转子加速度方程得到等效单机无穷大系统。基于此模型构造等效暂态能量函数,求解新的稳定平衡点后计算出临界能量。通过暂态能量与临界能量的比较以及稳定域2种方式可判断系统稳定性,并通过PSASP...     

修正的暂态能量函数及其在电力系统稳定性分析中的应用

针对电力系统稳定性分析中混合算法的缺点,本文推导了修正的暂态能量函数,并提出用其代替暂态能量函数的改进混合算法。仿真分析结果说明了由改进混合算法获得的稳定性裕度曲线更便于进行稳定性极限参数和临界故障切除时间分析。文章最后通过比较在３９节点１０发电机电网上获得的两种不同的能量函数能量裕度曲线说明了本文对混合算法的改进。     

Transient stability output margin estimation based on the energy function method

In this paper, a new method of estimating the critical generation margin (CGM) in power systems is proposed based on transient stability diagnostics. The proposed method can directly compute the stability limit output for a given fault based on the transient energy function method (TEF). Since CGM can be directly obtained by the limit output using estimated P‐θ curves and is easy to understand, it is more useful than the conventional critical clearing time (CCT) of the energy function method. The proposed method can also estimate CGM as a negative value, which means instability in the present load profile, and so a negative CGM can be directly used as a restriction on generator output. The accuracy and fast solution ability of the proposed method are verified by applying it to a simple 3‐machine model and IEEJ EAST10‐machine standard model. Furthermore, the usefulness of the method for severity ranking of transient stability for various fault cases is discussed by using CGM. 2010 Wiley Periodicals, Inc. Electr Eng Jpn, 173(3): 10–19, 2010; Published online in Wiley InterScience ( www.interscience.wiley.com ). DOI 10.1002/ eej.21035     

电网故障下全功率风电场内部机组的暂态稳定性分析

全功率风电场中机组并网运行的稳定性往往与网侧变流器的控制和并网阻抗有关,因而风电场中机组的失稳并不是同时发生的.为揭示风电场中机组的位置与其暂态稳定性的关系以及机组间稳定性的相互影响,建立了基于锁相环的多风电机组非线性降阶模型.基于等面积法的思想,分析了不同运行条件下风电场内部不同机组的暂态稳定裕度以及场内线路阻抗对稳...     

基于Hamilton能量理论的海上风电场双馈机群分布式互补控制

针对2个海上风电场中双馈风电机群的控制问题,基于Hamilton能量理论,提出了一种分布式互补控制策略,该控制策略不仅能够保证单个机群内风电机组的同步运行,而且可以使2个机群之间实现输出互补。对双馈风电机组单机模型进行Hamilton实现,获得端口受控耗散Hamilton模型;研究2台风电机组的互补控制问题,基于能量成型的方法设计Hamilton能量控制策略;提出2个风电机群间的分布式互补控制策略,使得2个风电场分别保持同步运行,且它们之间的输出之和及有功输出之和均能保持恒定,即实现输出互补。通过仿真验证了风电机群分布式互补控制策略的有效性。     

含二级电压控制的风电场电压稳定性研究

为研究自动电压控制（Automatic Voltage Control,AVC）对电网电压质量和运行经济性的作用效果,采用了将双馈风电机组作为无功源的风电场自动电压控制设计方法,分析二级电压控制对风电场电压稳定性的影响.以IEEE14节点为例,采用基于遗传算法的协调二级电压控制模型,并通过基于MATLAB的电力系统软件包PSAT进行动态仿真验证.结果表明,二级电压控制可以大幅度改善风电场的电压-无功水平.     

UHVDC闭锁引发风电场暂态过电压分析及HVRT协调控制

针对特高压直流(UHVDC)闭锁引发送端风电场高电压穿越(HVRT)问题,建立了UHVDC输电送端风电系统数学模型,研究了UHVDC闭锁对送端风电场过电压的影响,分析了过电压对永磁直驱风电机组的影响及机组功率可控域。提出了基于机组可控域划分的风电机组和静止同步补偿器相协调的风电场HVRT控制策略,在机组可控域内,风电机组利用其动态无功补偿实现HVRT,当超出机组可控域时,风电场集中无功补偿装置与风电机组协调控制实现HVRT。最后,在PSCAD/EMTDC中建立系统仿真模型,验证了理论分析与控制策略的准确性与有效性,直流闭锁引发风电机组高电压脱网的风险得到降低。     

基于改进支路暂态能量函数的风电并网暂态最优切机控制

大规模风电接入比例的增加对电力系统暂态稳定性造成了影响,因此在风电并网系统的紧急控制中必须考虑风电切机措施。首先分析了双馈式感应发电机(DFIG)的暂态运行特性;然后运用改进支路暂态能量函数法分析了DFIG和传统火力发电机切机效果的差异性。结果表明在风电并网系统的紧急控制中应考虑风电和火电机组切机比例的配合。因此,提出一种考虑风力发电机的最优切机决策模型和一种实用化解法,合理选择最优的风火电切机比例,改善系统恢复过程的特性,极大地提高了系统运行稳定性。通过某区域风电外送系统暂态切机算例验证了该方法高效可行。     

考虑稳定控制措施的归一化能量函数在河南电网暂态稳定性评估中的应用

介绍考虑稳定控制措施后的归一化能量函数在河南电网暂态稳定性分析中的应用。通过归一化转子运动方程，定义了稳定控制措施投入后的归一化能量函数使之适用于在故障后系统惯性中心和运行发电机数目发生变化的情况下进行电力系统暂态稳定性评估，并在此基础上提出考虑稳定控制措施的稳定裕度分析策略。通过在河南省网暂态评估中的应用说明策略的有效性。     

Transient stability evaluation method based on kinetic energy of postfault trajectories

It is very important to maintain supply reliability in the deregulated environment. The transient stability problem is one of the major concerns in studies of planning and operation of power systems. Time domain simulation is currently the best available tool for allowing the use of detailed models and for providing reliable results. The main limitations of this approach involve long computation times. Therefore, this paper proposes a transient stability evaluation method using minimum transient kinetic energy of postfault trajectories. This method can estimate critical clearing times with only two points of the minimum transient kinetic energy, regardless of whether the trajectories after the clearing time are stable or unstable. The validity of the proposed method is shown by simulation studies with the IEEJ EAST 10‐machine 47‐bus system. © 2010 Wiley Periodicals, Inc. Electr Eng Jpn, 174(3): 18–24, 2011; Published online in Wiley Online Library ( wileyonlinelibrary.com ). DOI 10.1002/eej.21018     

经柔性直流接入的大规模直驱风电场等效建模与小干扰稳定性分析

含多台风机的大规模风电场经柔性直流接入交流系统的详细模型阶数过高,对小干扰稳定性分析和失稳机理研究提出了挑战.为此,建立了风电场经柔性直流接入交流系统的开环、闭环线性化状态空间模型.基于风电场开环状态空间模型及风电场节点电压电流关系,将全阶风电场模型通过单台风机动态及交流拓扑信息矩阵进行等效,并分析了风机输出功率、风机...     

高风电渗透互联系统的功角暂态稳定分析与惯性综合控制

具备虚拟惯性的变速风电机组接入电网,互联系统的暂态稳定控制将因惯性可控而更加灵活.首先推导含风电的两区域互联电力系统的线性化状态方程,分析风电机组的虚拟惯性作为系统运行可控参数对暂态功角特性的影响机理.其次,针对互联系统两侧区域电网,分别提出基于惯性调节的系统功角暂态稳定控制策略,通过协调两侧子区域惯性,提高系统功角暂态稳定.最后,通过建立高风电渗透下的两区域电网的仿真模型,验证所提控制策略通过灵活调节风电惯性,可显著改善区域互联系统的功角暂态稳定性.