双馈风电场经混合串补外送系统次同步振荡特性

运行经验表明,双馈风机(doubly fed induction generator,DFIG)经串联补偿线路外送系统存在发生次同步振荡(subsynchronous oscillation,SSO)的风险。文中给出了由静止同步串联补偿器(static synchronous series compensator,SSSC)和固定电容器组成的混合串补装置结构及控制策略,设计了串联型柔性交流输电装置次同步频段阻抗特性仿真测试方法,并分析了SSSC的次同步频段阻抗特性及DFIG经混合串补外送系统的SSO特性。分析结果表明,SSSC的次同步频段等效电抗和等效电阻均为正,且系统的SSO阻尼随混合串联补偿中SSSC占比、补偿阻抗及补偿电压的增大而增大。文中研究成果可为大规模风电外送系统的规划设计和运行提供指导和参考。     

混合串补抑制双馈风电场次同步振荡研究

随着串联电容补偿输电在风电并网工程中的推广应用,国内外部分双馈风电场(doubly fed induction generator,DFIG)面临着严峻的次同步振荡(subsynchronous oscillation,SSO)问题。为抑制DFIG风电场所面临的SSO问题,文中利用由静态同步串联补偿器(static synchronous series compensatory,SSSC)和固定电容器组成的混合串联补偿装置来实现风电场的并网,并提出了一种混合串补装置换流器附加控制抑制风电场SSO的方法;最后,采用时域仿真的方法验证了混合串补装置附加控制抑制DFIG风电场SSO的有效性,仿真结果同时表明,所设计的附加控制器不会对混合串补装置的运行产生不利影响。文中研究可为DFIG风电场并网系统的设计及SSO抑制提供参考。     

利用单相SSSC的混合串联补偿方法

为提高单相静止同步串联补偿器(SSSC)方案的效率,基于非工频下三相电抗不平衡会减少发电机组机械侧和电气侧的能量交互进而在一定程度上抑制次同步振荡(SSO)的原理,提出了基于SSSC的混合串联补偿方法,解决了传统固定电容补偿(FSC)存在的SSO。该方法只在一相中采用SSSC代替部分固定电容,而其它两相采用FSC进行补偿。通过控制SSSC,使工频下三相电抗相同;而在次同步频率下,系统电抗不相同。建立了H桥级联式的单相SSSC的时域仿真模型,设计了增强阻尼效果的主动阻尼控制器。采用时域仿真法,分析了故障点位置对抑制效果的影响以及SSSC的最小补偿度。以三相电压不平衡度为指标,分析该方法对系统的影响。基于IEEE第1标准模型的测试结果表明,该方法能有效地抑制SSO,抑制效果不受故障点位置的影响,并且对系统三相电压不平衡度影响不大。同三相均采用串联SSSC代替部分FSC的混合串联补偿方法相比,该方法更具有经济性。     

TCSC抑制电力系统次同步振荡的研究

常规的固定串联电容补偿(FSC)在补偿度较高时,就会诱发系统发生次同步振荡(Subsynchronous Oscillation,SSO),在这种情况下,为了克服固定串补的不足和抑制电力系统的次同步振荡,可控串联电容补偿(TCSC)就应运而生了.文章分析了TCSC的基频阻抗特性和次频阻抗特性,提出了确定最优的TCSC的主电路特征参数K值的方法,利用测试信号法和时域仿真法研究了TCSC在容抗调节模式下不同触发角时的电气阻尼特性和轴系扭振的变化情况.仿真结果表明了TCSC具有一定的抑制次同步振荡的能力,得出了TCSC在容抗调节模式下次频正电阻能削弱和缓解SSO,但不能完全消除SSO,呈容性的次频电抗在一定触发角范围内仍能有效抑制SSO的结论.     

带串补的交直流并列系统的SSO时域特性分析

带串补的交直流并列系统的电力系统次同步振荡(SSO)可能起因于交流线路中的串联电容补偿或HVDC控制系统。为研究此类系统的SSO特性,基于国内首例带串补交直流并列系统实际工程"呼辽±500kV高压直流和冯屯500kV交流输电系统"搭建了五种不同系统工况:HVDC、HVDC/AC、HVDC/FSC、HVDC/FSC+TCSC和HVDC/TCSC,并在电网中设置不同的故障点,运用时域仿真法观测伊敏电厂6台发电机组的发电机转速以及低压缸发电机质量块之间的扭矩特性,并对结果进行对比分析。理论分析和仿真结果表明,在交直流系统中采用联网运行带可控串补的方式,有利于抑制高压直流输电系统和交流输电线路中串补装置引起的SSO问题。     

含双馈机组转子侧附加控制的风电场次同步振荡抑制方法

针对含双馈机组风电场通过串联补偿外送功率时产生的次同步振荡(sub-synchronous oscillations,SSO)问题,建立了包含两质量块轴系、d-q解耦控制回路等的详细模型。采用测试信号法绘制分析阻尼曲线。该曲线显示,串联补偿的加入改变了电气阻尼特性。如果控制器参数不合理,较低串补度下也有发生振荡的风险;随着串补度的加大,电气谐振点的负阻尼越大,对应于转子侧的电气谐振频率越低。当轴系参数耦合时会发生轴系扭振。针对双馈机组转子变换器控制回路的特点,在转子侧注入次同步电流,以激发次同步电磁转矩阻尼振荡,设计附加功率控制的次同步阻尼控制器(sub-synchronous damping controller,SSDC)对次同步振荡予以抑制,并给出了控制器参数的整定方法。时域仿真结果表明:采用该SSDC方案,能够有效抑制串补引发的风电场SSO问题。     

静止同步串联补偿器控制方式及特性研究

基于dq同步旋转坐标系建立静止同步串联补偿器(static synchronous series compensator,SSSC)的数学模型,采用电压外环电流内环的双环控制实现对SSSC的控制。基于IEEE次同步谐振第1标准测试系统,考虑仅由固定电容提供串补及其中部分由SSSC提供串补的2种补偿方案,利用测试信号法计算2种补偿方案下发电机组的次同步阻尼特性,并进一步分析SSSC在次同步频率范围内的阻抗特性。研究表明：次同步频率下串有SSSC支路的阻抗特性与串有等值电容支路的阻抗特性相似,但SSSC所呈现的容抗小于固定电容的容抗,且SSSC还呈现较大的电阻分量。因此,串有SSSC的系统次同步谐振点将偏移,且谐振点附近的负阻尼大大减小,这将有利于缓解次同步谐振(subsynch- ronous resonance,SSR)。     

基于SSSC和励磁协调抑制次同步振荡的线性最优控制器设计

为研究机电扰动情况下静止同步串联补偿器(SSSC)和励磁线性最优控制器(LOSEC)对次同步振荡(SSO)的抑制效果,提出用经典线性最优控制理论并结合次时间最优控制的加权矩阵方法设计该控制器。此外,与无控制器及SSSC最优控制策略(LOSC)对比,分析系统的特征值,可以看出LOSEC能有效地提高系统阻尼比和运行稳定性。最后,在Matlab/Simulink上搭建了包含SSSC的单机无穷大系统电磁暂态模型。仿真结果证实该设计的LOSEC方法在短路扰动下抑制次同步振荡的效果更显著。     

复杂交直流系统次同步振荡模态辨识及仿真验证

交直流输电线路的电力系统次同步振荡(SSO)可能起因于交流线路中的串联电容补偿或HVDC控制系统,当串补交流线路与HVDC系统并存时,其相互作用使得SSO问题更加复杂。研究对象为呼辽±500kV高压直流输电系统与合串补伊冯500kV交流输电系统并存的复杂交直流系统,通过Prony算法得到可能引发该系统次同步振荡的模态,由轴系振荡模态衰减系数对比分析了不同运行方式下的SSO特性,并结合基于PSCAD/EMT-DC的时域仿真法验证了Prony算法应用于次同步振荡模态分析的有效性。研究表明,交直流系统中采用联网运行带可控串补的方式能同时抑制高压直流输电系统和交流输电线路中固定串补引起的SSO问题。     

混合串联补偿装置抑制次同步谐振的研究

分析了由静止同步串联补偿器(SSSC)与固定串联电容器(FSC)组成的混合串联补偿装置(HSC)的原理,研究了HSC安装位置和补偿容量配比对发电机电气阻尼特性的影响。结果表明,在不采用主动阻尼控制时,HSC自身能够缓解但不能从根本上解决次同步谐振(SSR)问题。提出了SSSC主动阻尼SSR的控制机理,即通过对SSSC的电压参考值(电抗参考值)进行次同步频率调制,控制其输出电压的幅值和相位使其在系统中产生大小和相位适当的模态互补频率电流,进而在发电机中产生对应模态的阻尼扭矩,实现主动阻尼SSR的目的。设计了主动阻尼控制器,提出了其参数整定方法。复转矩系数法和时域仿真法结果表明,采用主动阻尼控制后,HSC能够有效地抑制SSR。     

混合型统一潮流控制器抑制风电次同步振荡控制策略

混合型统一潮流控制器(hybrid unified power flow controller,HUPFC)可以实现统一潮流控制器(unified power flow controller,UPFC)与移相变压器('Sen'transformer,ST)的优势互补,广泛应用于系统潮流控制之中.但是,尚未有文献开展HU...     

双馈风电机组并网次同步振荡研究

首先基于次同步振荡理论,研究了双馈风电机组在弱电网并网情况下的机组脱网问题。研究发现,输电线路的串补投入和变流器控制策略对低频振荡敏感的因素导致了次同步振荡的发生;然后提出一种在网侧变流器中加入带阻尼特性的特定滤波器策略,该策略能够有效抑制风电机组与电网之间的振荡;最后,仿真结果验证了该方法的有效性。     

基于改进型LADRC的STATCOM抑制双馈风电场次同步振荡策略

针对双馈风电场经串联补偿线路送出引发的次同步振荡问题,提出了一种基于改进型线性自抗扰控制(LADRC)的静止同步补偿器(STATCOM),实现对系统次同步振荡的抑制。LADRC设计时考虑延时因素,在控制计算中消除由信号测量、传输等延时导致的输入量之间时间轴上的不匹配。基于改进型LADRC设计了STATCOM的附加阻尼控制器、电压外环、电流内环控制器以及锁相环,使STATCOM为系统提供正阻尼,同时增强控制系统的速动性和抗干扰能力,以适应次同步振荡工况,并从阻抗角度分析了STATCOM抑制次同步振荡的作用机理。在MATLAB/Simulink中搭建了系统的时域仿真模型,实验结果证实了所提出的抑制策略在动态性能和抗干扰方面的优越性。     

模糊自抗扰附加阻尼控制抑制光火打捆经串补送出的次同步振荡

针对光伏、火电打捆经串补送出系统,提出一种基于模糊自抗扰的附加阻尼控制器,来抑制交流串补可能引发的次同步振荡。首先对打捆系统的振荡模式进行辨识,然后通过巴特沃斯带通滤波器将各振荡模式对应的转速分量分解到不同的通道,在每个通道中设计相应的自抗扰阻尼控制器。考虑到光伏出力具有波动性、间歇性等特点,运行状态比较复杂,采用模糊控制对自抗扰关键参数进行自整定改进。基于PSCAD/EMTDC仿真软件,以加入光伏并网的IEEE次同步振荡第一标准模型作为仿真算例进行验证。结果表明,所设计的模糊自抗扰附加阻尼控制器在系统受到扰动时,能够有效抑制火电机组的次同步振荡,具有较强的鲁棒性,且抑制效果优于传统的PID控制。     

吉林通榆风电基地次同步振荡现象研究

针对吉林省通榆风电基地的次同步振荡现象,首先对风电场的振荡形态进行了归纳,发现其存在突发式短时间振荡、恒幅值长时间振荡和变动的长时间振荡等三种典型的振荡形态。然后,利用现场实验研究了不同因素对系统振荡的影响,结果表明双馈型风力发电机组和固定串补是造成振荡的根源。最后,提出了应对通榆风电基地次同步振荡的对策。     

呼辽直流工程次同步振荡的数模混合仿真

直流输电可能引发整流站附近的火电机组产生次同步振荡现象。为确保呼辽交直流系统运行的安全稳定性,采用数模混合实时仿真的方法,对呼辽直流输电系统可能引发呼盟汽轮机组次同步振荡的问题进行了研究。通过仿真研究,深入分析了呼辽交直流输电系统在不同运行方式下发生次同步振荡的风险,研究了直流系统运行工况对次同步振荡的影响,验证了直流...     

Power generation maximization of distributed photovoltaic systems using dynamic topology reconfiguration

The ‘mismatch losses’ problem is commonly encountered in distributed photovoltaic (PV) power generation systems. It can directly reduce power generation. Hence, PV array reconfiguration techniques have become highly popular to minimize the mismatch losses. In this paper, a dynamical array reconfiguration method for Total-Cross-Ties (TCT) and Series–Parallel (SP) interconnected PV arrays is proposed. The method aims to improve the maximum power output generation of a distributed PV array in different mismatch conditions through a set of inverters and a switching matrix that is controlled by a dynamic and scalable reconfiguration optimization algorithm. The structures of the switching matrix for both TCT-based and SP-based PV arrays are designed to enable flexible alteration of the electrical connections between PV strings and inverters. Also, the proposed reconfiguration solution is scalable, because the size of the switching matrix deployed in the proposed solution is only determined by the numbers of the PV strings and the inverters, and is not related to the number of PV modules in a string. The performance of the proposed method is assessed for PV arrays with both TCT and SP interconnections in different mismatch conditions, including different partial shading and random PV module failure. The average optimization time for TCT and SP interconnected PV arrays is 0.02 and 3 s, respectively. The effectiveness of the proposed dynamical reconfiguration is confirmed, with the average maximum power generation improved by 8.56% for the TCT-based PV array and 6.43% for the SP-based PV array compared to a fixed topology scheme.     

Power system transient stability assessment based on the multiple paralleled convolutional neural network and gated recurrent unit

In order to accurately evaluate power system stability in a timely manner after faults, and further improve the feature extraction ability of the model, this paper presents an improved transient stability assessment (TSA) method of CNN?+?GRU. This comprises a convolutional neural network (CNN) and gated recurrent unit (GRU). CNN has the feature extraction capability for a micro short-term time sequence, while GRU can extract characteristics contained in a macro long-term time sequence. The two are integrated to comprehensively extract the high-order features that are contained in a transient process. To overcome the difficulty of sample misclassification, a multiple parallel (MP) CNN?+?GRU, with multiple CNN?+?GRU connected in parallel, is created. Additionally, an improved focal loss (FL) function which can implement self-adaptive adjustment according to the neural network training is introduced to guide model training. Finally, the proposed methods are verified on the IEEE 39 and 145-bus systems. The simulation results indicate that the proposed methods have better TSA performance than other existing methods.     

风火电组合外送系统中风电改善火电机组SSR的研究

大型煤炭基地电力与风电基地电力的组合外送在中国具有现实需求。外送通道中一般需加装串联补偿装置,以提升风火电组合外送能力,但可能导致送端火电机组发生次同步谐振（sub-synchronous resonance, SSR）。为此,基于加入风电系统的IEEE SSR第一标准测试模型,采用时域仿真及Prony阻尼比辨识法,定量分析风电场接入对其近端火电机组SSR特性的影响;并根据相位补偿原理设计风电机组附加阻尼控制器,通过动态调节风电机组的无功出力,在次频域内提供电气正阻尼,以消除SSR。此时,由于双馈风电机组采用有功、无功解耦控制,风电机组的有功出力基本不受影响。仿真结果表明,该方法能改善经串联补偿外送的大容量风火电组合系统动态特性,提高大规模风电跨区消纳能力。