采用延拓法的风电系统稳定模型二维参数分岔边界的计算与研究

为了反映风电系统参数连续变化对其电压稳定性的影响和揭示风电系统电压稳定机制,针对目前的分岔理论研究了风电系统电压稳定性的局限性,对风电系统进行了两参数鞍结分岔边界的计算与研究。借助常规电力系统计算二维参数分岔边界的方法和思路,以风电注入有功功率Pinject、静止无功补偿(static var compensation,SVC)参数Bmax、放大倍数Kr为分岔控制参数,计算得到风电系统节点电压鞍结二维分岔边界。在此基础上深入分析,最后得出风电场注入有功和SVC参数共同作用下影响风电系统电压稳定性的规律:在SVC参数Bmax(或Kr)和风电注入有功功率Pinject的共同作用下,风电场机端(即补偿点)电压稳定性得以提高;增大SVC参数Bmax和Kr,都能有效扩展鞍结分岔边界,并且Bmax的作用更明显。     

含风电电力系统电压稳定问题的分岔

为了揭示含风电电力系统的分岔现象及电压失稳的机理,对3机9节点的电力系统加入风电场（基于恒速恒频机组构成）并网等值模型进行仿真研究,以MATLAB软件为计算工具,用延拓法追踪系统平衡解流形;用分岔理论中的直接法计算鞍结分岔点。引入电容补偿的动态数学模型,以风电场注入有功功率和电容补偿为控制参数,对系统进行单参数分岔分析和双参数制约性分岔分析。在有效参数变化范围内对系统平衡解流形的追踪表明：在高注入功率的情况下发生鞍结分岔;对风力发电机组进行有效的电容补偿,能够抑制鞍结分岔,系统各节点的电压得到有效抬升;在解流形的下半解支搜索到动分岔点。     

含STATCOM的风电系统鞍结分岔边界追踪及其非线性解析表达

借助常规电力系统计算二维参数分岔边界的方法和思路,以风电注入有功功率Pin、STATCOM的参数KMdc为控制参数,追踪得到风电系统节点电压二维鞍结分岔边界,通过对分岔边界的分析,得出风电场注入有功和STATCOM参数共同作用下影响风电系统电压稳定性的规律;接着以二次多项式作为风电系统参数空间中鞍结分岔边界的近似非线性解析表达式。通过算例仿真验证了该方法逼近真实边界的高精度及其有效性。     

含静止同步补偿器的风电系统多参数鞍结分岔边界追踪及分析

静止同步补偿器（static synchronous compensator,STATCOM）~有效提高风电系统的电压稳定性。利用分岔理论,以风电注入有功功率、STATCOM的交流侧及直流侧电压增益为控制参数,追踪风电系统节点电压多参数鞍结分岔边界,分析多参数共同作用下影响风电系统电压稳定性的规律,提出了以二次多项式作...     

不同风电系统动态电压稳定的分岔分析

为研究接入风电场的电力系统的风电场注入功率和负荷节点无功功率这2个参数独立及共同作用对系统动态电压稳定的影响,针对接入加入动态负荷模型的异步机风电场和双馈机风电场的单机无穷大系统,分别进行了单参数和双参数分岔分析。分析结果表明,双参数分岔分析相对单参数分岔分析更能揭示系统参数对电压稳定的影响。同一系统结构和参数下,2种系统中当注入功率持续增大时,无功负荷过重会极大降低系统的稳定裕度;当注入功率保持恒定时,无功负荷的变化不影响系统稳定;通过风电场注入功率与无功负荷的协调运作,避开注入功率持续增大时无功负荷重载情况,系统可运行到效率最高;双馈电机风电系统稳定性高于异步电机风电系统,且双馈电机风电系统能得到更准确的系统稳定裕度。     

风电系统多参数霍普夫分岔分析

应用多参数霍普夫(Hopf)分岔分析方法研究含异步发电机的风电系统电压稳定性。全面考虑了风电场的有功功率、无功功率和静止无功补偿器对电压稳定性的影响,进行了风电系统双参数Hopf分岔研究,求得有功功率和无功功率的两参数Hopf分岔边界,以及静止无功补偿器参数(参考电压和放大倍数)和有功功率的Hopf分岔边界。结果表明,风电场吸收的无功功率限制了有功功率的注入能力,较大的参考电压和放大倍数有助于提高风电场有功出力,避免了电压振荡失稳,而参考电压和放大倍数具有一定的互补性,其共同作用有利于延迟Hopf分岔,提高风电系统的电压稳定性。     

含风电场电力系统的静分岔分析

为了研究含风电场的电力系统电压稳定性及分岔情况,对典型的3节点系统采用廷拓法及分岔理论进行单参数和双参数分岔分析.文中对含与不含风电场的系统稳定情况进行比较,得知用风电场代替普通发电机时,系统的分岔情况发生了改变,风电场对无功的依赖性较强,采用合适的动态无功补偿可以提升风电场的运行性能.风电场中静止无功补偿器SVC的参数对系统的分岔值有重要的影响,随着SVC放大倍数及参考电压的增大,系统的分岔值都会增大,但增大趋势有所不同.另外,由于对无功的需求较大,含风电系统的无功负荷不宜过重,否则会使系统的无功需求更大,从而影响电压稳定性.     

基于Hopf分岔理论的风电系统电压稳定性研究

为研究风电系统参数连续变化对其电压稳定性的影响.应用Hopf分岔理论,以风电场有功功率和无功功率为分岔参数,通过延拓法求解单参数Hopf分岔点和两参数Hopf分岔边界,研究了分岔参数对Hopf分岔的影响,并分析了静止无功补偿器(SVC)对Hopf分岔的控制作用.研究表明,风电场的无功消耗会限制有功功率的输出,SVC可以...     

含SVC电力系统电压稳定性余维二分岔研究

为揭示系统中多参数共同作用对电力系统电压稳定性的影响,需要克服单参数分岔局限性。使用静态无功补偿器(SVC)提高系统稳定性,同时以负荷有功功率、无功功率及SVC参数为分岔控制参数,运用分岔分析方法,验证了复杂电力系统中二维解流形存在Generalized Hopf分岔和Zero-Hopf分岔现象。分析结果表明Zero-Hopf分岔点为鞍结分岔(Saddle Node Bifurcation,SNB)曲线与Hopf曲线的交点,增大SVC电压增益Ksvc有利于二维分岔边界的拓展;同一Ksvc值可通过调节无功功率来消除二维分岔曲线上的Zero-Hopf分岔点。本文揭示了三个参数共同作用下影响电力系统电压稳定性的分岔机理。     

应用分岔理论分析SVC对电力系统电压稳定性的影响

基于分岔理论的电力系统电压稳定分析对于深入理解电压失稳机理有重要意义,特别是对于灵活交流输电系统,如静止无功补偿器等,分岔理论能够有效分析系统的动态控制特性对电压稳定的影响.利用非线性动力系统的分岔理论,使用通用分岔分析软件AUTO2000对典型的含SVC系统和不含SVC系统进行电压稳定的分析,得出了系统在两种情况下的分岔点数值.研究发现,通过添加静止无功补偿器(SVC),可以延迟系统的Hopf分岔点和鞍结分岔点,增加负荷极限,从而提高了系统电压稳定性.之后又通过双参数分岔分析确定了两维分岔边界.结果表明,在使用SVC控制器提高系统电压稳定性时,要详细考虑其参数对系统中各种分岔的影响,综合优化控制器的设计和安装.     

考虑双馈异步风电机组无功极限的静态电压稳定概率评估

风电机组中双馈异步发电机(DFIG)恒电压运行时具备一定无功调压能力。为了准确评估含DFIG风电机组的电力系统电压稳定性,得到更为精确的临界功率或负荷裕度的统计信息,构建了考虑DFIG风电机组恒电压运行的无功极限的静态电压稳定概率分析模型,并采用蒙特卡罗法结合内点法加以求解。模型中将风电场接入节点作为PV节点,考虑了风机网侧变换器的注入无功功率,分析了风速随机性和相关性对风电机组注入无功功率和系统电压稳定性的影响。IEEE 118和300节点标准系统的计算结果验证了所提模型和方法的有效性。     

计及动态无功控制影响的大规模风电汇集地区电压稳定性分析

为了进一步分析大规模风电汇集地区电压稳定性,提出应考虑风电场动态无功控制的影响。基于电压-无功灵敏度法解释了动态无功补偿装置的恒无功控制方式所带来的汇集地区电压上升问题。利用小扰动稳定法,分析出采用高压侧恒电压控制的风电场内动态无功补偿装置之间存在很强的相互作用,并会引起不稳定的电压振荡。以华北某风电汇集地区为例,在PSS/E中比较分析区内所有风电场内动态无功补偿装置分别采用恒无功、高压侧恒电压和低压侧恒电压三种控制方式时受到小扰动后的电压变化。仿真结果验证了分析结论,表明在研究风电汇集地区电压稳定性问题上,考虑风电场的动态无功控制影响是必要的。     

基于电压稳定灵敏度的风电场无功优化研究

提出采用电压稳定灵敏度进行风电场无功优化的方法,论证并推导了鞍结分岔的电压稳定裕度灵敏度的算式.借助太平里风电场接入系统项目,通过无功优化补偿计算,提出合理的无功配置建议,从而提高含风电场系统的电压稳定性.     

基于连续潮流的静态分岔点追踪方法

静态电压稳定性分析中,主要有两类分岔:鞍结分岔和极限诱导分岔,并以当前运行点离分岔点间的负荷距离评估电压的稳定裕度。对发电机无功受限后出现的无功/电压约束转换和极限诱导分岔现象进行了分析,并采用了发电机无功极限值引导变步长的连续潮流方法,对鞍结分岔点和极限诱导分岔点进行了搜索,继而利用潮流雅可比矩阵特征值的符号变化进行识别。该方法应用于IEEE 39节点测试系统,取得了比较理想的效果,从而验证了该方法的正确性和有效性。     

基于多汇集风电场SVC无功补偿的研究

随着风电场大量接入电网,常见的接入电网方式有两种:各个风电场直接接入电网、各个风电场汇集在风电场群汇集站再并入电网。由于多数风电场均位于电网末端,远离负荷中心,周围缺少火电和水电等其他电源的支撑和调节,可能会对地区电网线路传输功率及电压稳定性产生较大的影响。目前,常见的解决方法有3种:在风电场群汇集站处加装静止无功补偿器进行无功补偿、在各个风电场加装静止无功补偿器进行无功补偿、在各个风电场和风电场群汇集站均加装静止无功补偿器进行无功补偿。为了使无功补偿装置安装合理化以及无功补偿最优化,并基于这3种补偿方法,研究了在风电场接入容量不同以及地理距离不同的情况下,静止无功补偿器(SVC)的安装位置以及补偿容量的问题,并通过PSASP仿真程序验证了最优补偿的合理性,提高了系统电压的稳定性以及风电送出能力,为风电场建设提出借鉴和理论参考依据。     

基于延拓法的电力系统稳定模型中二维参数局部分岔边界的计算

该文提出表示微分．代数模型中的奇异性、鞍结点和霍普夫分岔的代数方程以便应用延拓法来求解获得二维参数的分岔边界。该方程保留了电力系统稳定微分．代数模型的形式不变，也未涉及到矩阵求逆或行列式值的计算，同时该方程也具有直接法计算分岔时速度快的优点。其缺点是方程的维数增加了。应用所提方法计算了一简单电压稳定和一多机电力系统稳定模型中的二维参数局部分岔边界，并和实域仿真进行比较，结果表明该方法是准确可行的。     

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。