电网电压不对称暂降下考虑Chopper动作的双馈风机转子电流分析

针对电网电压不对称暂降下双馈感应发电机直流侧卸荷Chopper电路的投入,分析了其动作后双馈感应发电机的转子三相不对称电流,双馈感应发电机在机端电压不对称故障时表现出极为复杂的电磁暂态特性。首先建立了正反向旋转坐标系下双馈感应发电机的正序、负序模型,然后基于序分量叠加法把不对称故障时复杂电磁暂态过程中出现的暂态量等效分解为正序、负序和自由分量,推导了不对称故障下Chopper投入后转子暂态短路电流精确解析表达式。利用Matlab/Simulink仿真软件对所提方法进行验证,仿真结果验证了机端电压不对称跌落过程中双馈感应发电机转子不对称短路电流变化特性。     

基于旋转电机统一模型实现考虑动态负荷的多机系统短路电流衰减计算

为解决随着电源容量增加和电网网架的增强,使运行中的断路器开断能力裕度越来越低的问题,提出考虑动态负荷计算衰减的短路电流以校核断路器的开断能力的方法.本文首先采用旋转电机统一模型将单机系统短路电流周期分量衰减代数式转化为发电机、感应电动机(由动态负荷等效)电势衰减的代数式.其次,借鉴机电暂态计算中的坐标变换使单机下代数表达的衰减的旋转电机电势经坐标变换后与电网方程联立.最后,线性代数求解联立方程得到多机系统中衰减的短路电流周期分量,避免了像机电暂态仿真那样求解微分方程.结果与机电暂态仿真所得短路电流周期分量相比,误差很小.     

适用于交直流系统电磁暂态仿真的三序网络动态等值方法及其在华东电网的应用

电磁暂态仿真能准确模拟交直流系统在不对称故障下的动态特性，为减小仿真计算量，提高仿真效率，需对大规模系统进行等值简化。提出了一种适用于交直流系统电磁暂态仿真的三序网络动态等值方法，该方法基于物理等效的动态等值技术，改进了低压网络标准等值结构，考虑了不对称短路故障时的负序和零序电流，采用了一种工程实用的等值发电机参数聚合和控制器模型选取方法，实现了等值前后主网各序网络阻抗相等，提高了等值系统在不对称故障下的仿真精度。该等值方法在网络简化过程中不会产生负电阻支路，同时避免了等值变压器负电阻和负电抗的出现，等值后的系统可直接用于电磁暂态仿真。最后开发了相应的等值软件，并将其应用于华东电网，等值结果验证了所提方法的有效性。     

用最小二乘辨识方法测取水轮发电机参数

本文提出用最小二乘辨识方法测取水轮发电机的参数。在水轮发电机带负载运行时，对励磁系统施加阶跃干扰，量测电机电压、电流及功角的暂态响应，采用适当简化的大扰动数学模型并将功角也用作观测量，可以一次辨识出和等效无穷大电ＵＣ及等效连接线路阻抗ＸＬ。由所得参数算出的暂态过程与实测过程有较好的拟合。本法为首次在现场水轮发电机上应用时域大扰动模型辨识参数成功。     

基于虚拟阻抗优化的VSG暂态功角稳定自适应控制策略

在电网短路故障发生的情况下,虚拟同步发电机系统不仅会发生暂态功角失稳,同时还可能会出现过流。为了提升虚拟同步发电机的暂态功角稳定性及故障电流限制性能,首先建立了包含电压和电流控制环、虚拟阻抗及功率控制环结构的虚拟同步发电机系统的总体控制结构,给出了虚拟阻抗功率模型建立的理论依据。对无功功率控制环路恶化暂态功角稳定性,提出了设置电压增量自由控制支路来实现提高暂态功角稳定性的方法。其次,在无功功率控制环路及电压增量自由控制支路的共同作用下,对“不考虑切除故障”和“考虑切除故障”两种不同的运行工况,提出了能够同时满足暂态功角稳定性和故障电流限制的虚拟阻抗优化方法。最后提出了虚拟同步发电机的暂态功角失稳控制和故障电流限制的自适应控制算法,以满足实际运行工况的需求,通过Simulink仿真模型验证了所提自适应控制策略的有效性和可行性。     

双九相储能电机带整流负载系统降阶等效平均模型研究

双九相储能电机是一种新型多相同步发电机,主发电机数学方程高达21阶。电机经整流器向负载放电时,电机转速、输出电压与电流不断变化,电机机械动态与电磁暂态强耦合,难以用解析方法进行分析。该文首先推导了双九相主发电机降阶等效三相电机数学模型,简化了双九相主发电机模型的复杂程度;其次,由于旋转整流器、整流器交流侧与直流侧高次谐波对系统有功功率传递和系统动态过程影响较小,忽略高次谐波,考虑交流侧基波和直流侧平均值作用的基础上推导了系统平均模型,进一步简化系统模型,提高系统仿真效率。在Matlab/Simulink仿真环境中建立双九相储能电机带整流负载系统的降阶等效平均模型,仿真结果验证了该模型的正确性与有效性。     

削弱异步发电机直接并网方式下并网暂态的新方法

针对风力发电机在直接并网方式下产生的暂态冲击电流过大的问题,提出了一种削弱异步发电机并网暂态的新方法,在异步发电机Y。型接线定子中性点串入一电阻,三相顺序延时合闸并网。理论分析、仿真和模拟实验结果表明,该方法同三相线路中分别串联电阻的方法相比在并网瞬间冲击电流的抑制效果上几乎是等效的。而由于该方法只需要一个电阻及旁路开...     

感应发电机暂态电压稳定性定量分析

比较了感应发电机和感应电动机的暂态电压稳定特性;对应于感应电动机的暂态电压稳定判据,提出了感应发电机的暂态电压稳定判据及相应的稳定裕度定义。其中综合考虑了节点电压和转子转速的影响,合理设计了多判据的执行流程,以保证远离临界条件时的快速性及接近临界条件时的准确性。用反复仿真试探到的暂态电压稳定的故障临界切除时间作为标准,考核基于上述稳定裕度的灵敏度分析算法。仿真结果证实,上述判据及裕度指标可以准确反映感应发电机的电压稳定程度。     

一个新的交直流互联系统暂态稳定程序

本文介绍了一个新的交直流互联系统暂态稳定程序。程序中考虑了不对称换相电压对直流系统暂态模拟的影响。 发电机模型可全部应用派克方程基本形式,列式简明;并可计及定子暂态。全系统方程组的解算采用“迭代的发电机(负荷)线性化端口方程与网络方程联立求解法”,避免了由于发电机暂态凸极效应而引起的迭代过程。解算还采用故障/操作时不进行状态变量固定条件下求解一次代数方程组的方法。数值积分用隐式梯形法则。 对直流系统开发了计及换相电压不对称的QSS换流器模型。设计的调节器对于正、负偏差量具有不同的增益和不同的时间常数,并对大小不同的误差信号给以不同的限值。这样,明显地改善了调节特性,各种调节方式间能根据设计要求自动地进行切换。 文后附有计及换相电压负序分量对系统暂态模拟影响的算例。     

永磁无刷电机对拖系统仿真分析

针对两台结构相同分别作为电动机和发电机的永磁无刷电机进行研究,两台电机对拖运行,电动机由PWM型逆变器驱动,发电机以三相Y形联接电阻箱为负载,仿真了三种等效电压相同,不同PWM占空比情况下的电动机和发电机的电流。发电机电流通过有限元法仿真得到,电动机电流利用反电势查表法通过有限元和MAT-LAB的联合仿真得到。仿真结果与实验结果相吻合,并在此基础上对对拖系统进行了损耗分析。通过研究发现,电动机和发电机的损耗并不相同,造成对拖运行的两台相同的电机发热不同。     

风电场联络线短路电流特性的研究

为了对包含双馈感应风力发电机风电场的联络线保护进行研究,有必要对联络线发生故障时的短路电流特性进行分析。对于联络线对称短路故障,利用双馈风力发电机定、转子磁链的暂态变化机理,推导了双馈风力发电机组在联络线远端和近端故障情况下的定子暂态电流解析表达式。对于不对称短路故障,通过利用对称分量法和双馈感应风力发电机简化正负序等效电路,定性地分析了联络线发生不对称故障时的短路电流特性。仿真结果表明含双馈感应风力发电机的风电场联络线短路电流特性与常规电力系统短路电流特性有明显差别。     

感应发电机接入配网的三相短路电流峰值评估

短路电流计算是分布式发电接入配网规划和保护的基础。研究感应发电机(IG)的故障暂态特性,利用IG静态等值电路推导出配网三相短路时其定子短路电流的解析表达式,进而比较配网近端和远端短路情况下的IG三相短路电流,分析IG转子和定子磁链强制分量比例系数特性,研究IG转速变化对其短路电流直流分量和周期分量的影响。根据配网短路故障后IG转速的变化规律,提出IG接入配网的三相短路电流峰值评估方法。采用PSCAD/EMTDC仿真软件中IG的5阶动态模型仿真验证了该方法的正确性。     

一种工程实用的电力系统等值方法

硬件在环试验中,为了兼顾仿真规模和交直流相互影响,需要对交流系统进行等值。基于等值前后系统短路容量一致原理,提出一种新型交流大电网等值方法。根据等值节点的短路电流构建等值发电机的额定容量及并网阻抗参数;根据短路电流大小与系统动态特性强弱关系,提出一种基于短路电流贡献率的新判据;采用该判据选择等效发电机的主导控制器类型,并计算控制器的参数;对静态Ward等值进行修正,消除负电阻及发电机有功输出为负的情况。通过算例对比等值前后系统电压、功率流动、短路容量以及故障后动态响应特性,验证了所提方法的有效性。     

Research on Short Circuit Current Characteristics of Doubly-fed Wind Power Generator Considering Converter Regulation

When fault occurs in the grid, the short circuit characteristics of doubly-fed induction generator (DFIG) are more complicated due to the coupling influence of generator electromagnetic transient and converter regulation. In view of this problem, a DFIG stator/rotor short circuit current calculation method considering the transient regulation of both rotor-side and grid-side converters is proposed in this paper. First, DFIG fault equivalent network considering the rotor-side converter control is established, and the analytical expressions of stator/rotor currents in this network are derived. On this basis, considering the DC bus voltage fluctuation, the double-loop transient control process of the gird converter in the short circuit process is described quantitatively. Thus, the mechanism of the second harmonic in the stator short circuit current is revealed, and the expression of the harmonic component is derived. Finally, the analytical expressions of stator and rotor short circuit full currents are obtained. Simulation results verify the correctness and feasibility of the proposed method.     

核电站控制棒电源系统相复励发电机短路故障的解析计算

针对核电站控制棒电源系统,现有保护仅采用以额定电流为定值的定时限过流保护作为短路后备保护,导致该系统已发生多起过流保护抢先动作与失磁保护失配的事件。解决保护失配问题的关键在于对控制棒电源系统发电机短路故障电流的准确解析,解析重点在于考虑发电机实际采用的相复励无刷励磁方式对故障电流的影响,而相复励励磁电流由并励电压对应的励磁分量和复励电流对应的励磁分量合成产生。经过合理的假设与模型简化,结合发电机基本方程和励磁系统数学模型,推导得到了并励电压分量作用下的三相短路电流。引入复励电流分量作用,根据励磁电流变化对短路电流进行修正,得到了包含暂态分量和稳态分量的相复励发电机三相短路电流时域解析表达式。由正序等效定则扩展得到两相短路电流的时域解析表达式。基于PSCAD/EMTDC平台建立了控制棒电源系统电磁暂态模型,对理论分析结果进行了验证,进一步对保护优化方法进行了讨论。     

考虑撬棒保护和残压的DFIG短路电流实用计算方法及应用

电网短路故障可能导致双馈风电机组过电流保护动作,定量分析故障对机组短路电流的影响对于机组的低电压穿越具有重要意义.根据电网发生对称短路故障时双馈风电机组的暂态定、转子磁链关系,研究考虑机端残压下的双馈风电机组定子短路电流特性.在短路电流特征分析中考虑转子侧撬棒（crowbar）保护的投入策略,推导出双馈风电机组发生对称故障时的短路电流实用计算方法,讨论机组参数对短路电流特征的影响.将计算结果与现场低电压穿越试验测试数据进行比对,验证计算方法的实用性.     

电网对称故障时双馈感应发电机不脱网运行的励磁控制策略

提出了一种电网对称故障时保持双馈感应风力发电机不脱网运行的新型励磁控制策略。在导出的发电机基本电磁关系的基础上，分析了电网对称故障时发电机的暂态物理过程。为保证故障期间双馈感应发电机转子侧变频器安全运行，新的励磁控制策略针对故障过程中发电机内部电磁变量的暂态特点，控制发电机漏磁链以抵消定子磁链中的暂态直流分量对转子侧的影响。与此同时，利用定子侧电阻对发电机进行灭磁。研究中建立了30kW双馈感应发电机励磁控制实验系统及计算机时域仿真模型。实验证明所提出的励磁控制策略效果显著，同时也检验了仿真模型的精确性。     

一种考虑短路电流指标的动态等值方法

短路电流反映了交流系统的强度,为了简化原系统并保留原系统的短路电流特性,提出了一种考虑短路电流指标的动态等值方法.首先将外部系统根据机组的同调性划分为若干外部等值子系统,然后将短路电流作为等值过程中的一个重要量化指标,利用改进的Ward等值法对每个等值子系统化简,最后根据外部系统中的发电机与边界母线的电气距离来确定等值发电机的参数.算例表明,所提出的动态等值方法不仅能使等值前后研究系统的对称和不对称短路电流完全一致,还非常好地保留了原系统动态特性.     

System Reduction of Power System with Penetration of Photovoltaic Generations

This paper presents a novel system reduction method which makes it possible to consider the impact of photovoltaic (PV) penetration on transient stability precisely. The object system for system reduction can be aggregated into a simple equivalent circuit by using the proposed method. The equivalent circuit consists of a lumped load model, a lumped PV model, and three equivalent impedances. Using the equivalent circuit, power flow into the object system when the system voltage changes can be analyzed without repeated power flow calculation of the original system. In order to verify the proposed method, this paper presents a numerical example of transient stability analysis with a one‐generator‐to‐infinite‐bus system model. The results of analysis indicate that transient stability considering PV penetration can be analyzed with high accuracy with the proposed method.     

硅整流发电机电气系统瞬态特性的计算

本文分析和建立了硅整流发电机 1 2种工作模式的电压和电流的数学关系 ,研究和列出了模式转换规律 ;推导出起动型铅酸蓄电池在系统瞬变状态时简化的等效电路 ;列出了电气系统的状态方程。举例进行了瞬态特性的计算 ,并进行试验验证 ,表明所提出的方法是可行的。从而为硅整流发电机电气系统的优化设计和正确使用提供了理论依据。