基于小扰动的风电场静态特征系数在线测辨

基于双馈感应电机(doubly-fed induction generator,DFIG)的风电机组在加入附加桨距角控制环节后,能够对系统频率变化具有响应能力。获得DFIG风电场电压和频率静态特征系数以确定其静态模型,对于电力系统分析是必要的。若采用稳态试验法逐次改变风电场接入点的电压和频率,根据多次试验获得的若干组稳态数据可确定风电场静态特征系数,但稳态试验法花费大量人力物力且难以解决时变性问题。提出了一种在线测辨风电场静态特征系数的新方法,该方法首先采集电网小扰动下风电场的动态数据,然后以离散差分方程表示的PQ耦合线性动态模型进行拟合辨识,再基于动态特性方程在稳态条件下化为静态特性方程的思路,获得风电场静态特征系数。仿真结果表明:在目前普遍采用的恒功率因数控制模式下,辨识得到的参数与通过稳态试验法获得的参数相近,从而证明了方法的有效性。     

基于转矩法的双馈风电场经柔直并网系统次同步振荡分析EI北大核心CSCD

从电磁转矩角度研究双馈风电场经柔直并网系统的次同步振荡。首先推导电磁转矩与转速之间的幅频关系,发现定子电流受柔直控制器影响,即通过电磁转矩实现风机与柔直的耦合;然后分析该模型电磁转矩的频率响应,分析结果表明在特定频率范围内电磁转矩呈现负阻尼特性引起系统次同步振荡;基于转矩的幅频响应,进一步研究柔直控制器参数和稳态工况对系统稳定性的影响,结果表明增加控制器的比例系数和减少积分增益都对系统稳定性不利;最后通过PSCAD/EMTDC时域仿真验证理论分析的正确性。     

双馈感应电机风电场对电网电压的影响

介绍了双馈感应电机(DFIG)的数学模型,分析了风电场并入电网后对电网静态电压的影响因素,包括风电场输出功率、风电场接入点以及风电场功率因数等因素。以洋前风电场并入湛江市电网实际工程为例,将风电场等效为PQ节点,仿真研究了风电场输出功率、风电场接入点以及风电场功率因数对电网静态电压的影响;仿真结果证明了理论分析的正确性。     

含双馈型风电场的配电网智能无功优化方法研究

研究了含双馈电机的风电场接入配电网后的无功电压优化控制方法,通过分析双馈感应风电机组的功率情况,充分发挥双馈感应风电机组对配电网的无功调节能力,将构建的无功优化问题转换为一个非线性混合整数优化的数学问题,并采用智能遗传优化算法进行求解。利用IEEE30节点系统作为算例进行仿真分析,计算结果可为含风电场的配电网提供合适的无功分布参考,验证了该控制方法的有效性。     

考虑DFIG机组容量限制的风电场功率分配方法

当风电场参与系统的有功无功控制时,它将面临如何将有功无功调度指令分配到底层风电机组的问题。针对DFIG风电场,介绍了DFIG的基本有功无功解耦控制框架。考虑到DFIG机组的额定容量限制,根据有功可能出力大的机组所分担的有功多,有功出力多的机组所分担的无功少这一原则,采用一种简单有效的风电场有功无功分配算法,可以合理利用各台机组的有功无功容量,减少视在功率饱和。在设计分配算法时,提出一种修正有功无功指令的方案,以消除因风电场内部有功无功损耗所引起的跟踪误差。利用Matlab/SimpowerSystems软件进行了仿真试验,仿真结果验证了该功率分配方法及修正指令方案的可行性。     

考虑DFIG机组容量限制的风电场功率分配方法

当风电场参与系统的有功无功控制时,它将面临如何将有功无功调度指令分配到底层风电机组的问题.针对DFIG风电场,介绍了DFIG的基本有功无功解耦控制框架.考虑到DFIG机组的额定容量限制,根据有功可能出力大的机组所分担的有功多,有功出力多的机组所分担的无功少这一原则,采用一种简单有效的风电场有功无功分配算法,可以合理利用各台机组的有功无功容量,减少视在功率饱和.在设计分配算法时,提出一种修正有功无功指令的方案,以消除因风电场内部有功无功损耗所引起的跟踪误差.利用Matlab/SimpowerSystems软件进行了仿真试验,仿真结果验证了该功率分配方法及修正指令方案的可行性.     

基于量测信号扰动的DFIG变流器控制参数辨识方法

双馈感应发电机(DFIG)的变流控制器模型是整个机组模型中的关键部分。变流控制器的参数众多且内外环比例—积分(PI)控制器之间存在级联,常规辨识方法或遇到参数可辨识性问题,或工程实现难度较大。文中提出一种以"分步辨识、交互迭代"为特点,基于二次侧量测信号扰动的控制器参数辨识方法。该方法分别在变流控制器中各PI控制器输入端所用的量测信号上施加扰动,从而突出某个PI控制器在特定量测信号扰动下的作用,并将该PI控制器的可测量控制目标作为观测变量,进而重点辨识其参数。对于存在级联的两个PI控制器,先对后一级PI控制器所用量测信号施加扰动,同时屏蔽前一级PI控制器所用量测信号的变化,从而可实现两个级联PI控制器参数的解耦辨识。该方法可以使变流控制器中每个PI控制器的两个参数在特定的量测信号扰动下被单独辨识,有效保证了参数的可辨识性;而对于全部待辨识参数,可通过多轮交互迭代辨识进一步提高整体辨识精度。     

基于状态空间转换的SCADA系统支路静态参数局部辨识方法EI北大核心CSCD

电网支路静态参数中存在的偏差或误差会严重影响电网状态估计及后续高级应用的有效性。以电网支路静态参数为状态量,根据SCADA量测系统的特点,提出了针对电网支路静态不良参数的局部估计辨识算法。利用拉格朗日乘子法得到的参数检测结果,以可疑支路为中心,向外搜索形成局部估计区域,按照量测类型以支路参数为状态变量建立量测方程,再将局部区域内的可信任支路参数作为伪量测加入量测方程,提高量测冗余度。在局部区域内对可疑支路参数进行估计辨识,经多断面的统计分析给出可疑支路参数的建议修正值。考虑到SCADA系统中无法直接应用电压量测值,构造了关于支路参数的不动点迭代格式,利用内外两层迭代来实现对支路参数的估计辨识。最后在IEEE118节点系统上验证了算法的有效性,并讨论了量测误差对辨识结果的影响。     

并网风电场改善系统阻尼的仿真

提出一种基于双馈变速风电机组的系统稳定控制技术,将双馈电机转差信号引入转子侧变频器控制模型。在系统发生功率振荡时,通过改变转子励磁电压的相角调节双馈变速风电机组输出与振荡相关的阻尼功率,达到使风电场能够改善系统阻尼的目的。在电力系统分析软件DIgSILENT/PowerFactory中建立风电场和实际电力系统等效模型,对双馈变速风电机组采用电力系统稳定器(PSS)前后的系统进行特征值分析和系统故障时域仿真。2种分析结果表明,引入PSS控制环节的基于双馈变速风电机组的并网风电场能够改善系统阻尼,对系统功率振荡具有很好的阻尼和抑制作用,加强了系统动态稳定性。     

基于Elastic Net的暂态稳定裕度在线评估EI北大核心CSCD

随着电力系统规模的扩大和新能源技术的广泛应用,电力系统暂态稳定特性更加复杂,在线暂态稳定裕度评估面临严峻挑战。提出一种基于Elastic Net的电力系统暂态稳定裕度在线评估的新方法。该方法无需计算形成输入特征,直接面向量测数据,将系统稳态运行节点电压幅值与相角作为样本特征,利用Elastic Net算法完成特征筛选并构建量测数据与故障极限切除时间之间的映射关系,进一步将原始特征映射至高维空间以提高预测模型的准确性。最终,实现根据系统稳态运行信息对暂态稳定裕度的快速预测。对接入风电场的新英格兰39节点系统和IEEE 118节点系统进行算例分析,结果表明,该方法通过少量数据训练即可有效筛除无关特征并具有较高的预测精度。     

基于双馈机组风电场并入网后的自适应保护

随着风力发电技术的不断发展,风电机组数量及单机容量都在不断增加,这使得风电场对系统提供的容量比重增大;而且风速具有随机性,其控制也难以稳定,导致风场向系统提供的短路电流也在增大。那么随着风场大规模并网,对配电网的保护是不容忽视的。通过分析双馈风机特性及风机数学模型得知传统的继电保护已不能满足要求,为此引入了自适应保护,在剖析其原理的基础上论证了自适应保护可应用于并入风电场后的配电网的继电保护当中。     

基于双馈机组风电场并入后的配电网保护研究

风能是一种清洁可再生能源,随着风力发电技术不断发展,风电机组数量及单机容量都在不断增加,这使得风电场对系统提供的容量比重增大,而且风速具有随机性,其控制也难于稳定,导致风场向系统提供的短路电流也在增大。随着风场大规模并网,对配电网的保护是不容忽视的。通过分析双馈风机特性及风机数学模型得知,传统的继电保护已不能满足要求,为此引入了自适应保护,在剖析其原理的基础上论证了自适应保护可应用于并入风电场后的配电网继电保护中。     

含双馈感应电机的风电场电压协调控制策略

提出了一种含双馈感应电机的风电场的面向接入点电压控制的协调控制策略。该策略中电容器组根据基于风功率预测数据的优化结果预先进行投切控制,在此基础上,双馈感应电机机群对风电场实时无功功率差额进行调控,并按剩余无功功率极限比例整定各台机组的无功出力,由此实现特定时段接入点电压控制的目标。针对实时风速扰动对所提协调控制策略进行了仿真。仿真结果验证了上述策略的正确性和有效性。     

接触器静态特性测量方法的研究EI北大核心CSCD

鉴于接触器静态特性难以直接测量,该文首次提出接触器静态特性的软件测量方法。首先,从能量守恒的角度梳理接触器机电能量转换关系,推导利用静态磁链求解磁共能,再求解电磁吸力的完整过程,通过有限元仿真验证这一计算方法的理论可行性。其次,采用“动铁心锁紧法”配合“电流闭环控制”开发接触器静态特性测量装置,实现静态磁链及吸力特性的软件测量。最后,基于测得的静态特性数据构建接触器的全过程位移估计器,不仅间接验证静态测量的实际有效性,同时也首次实现接触器起动、保持及分断全过程的位移估计。该文开发的接触器静态特性测量方法具有通用性,因此对接触器的仿真及高性能控制均具有重要意义。     

含大规模风电场的电力系统小扰动稳定性研究

重点研究了由双馈机组构成的风电场在并网运行时影响系统小扰动稳定性的一些因素,目的是寻求解释大规模双馈风机在故障中造成脱网运行的内在原因,并寻求应对策略.建立了双馈机组的电路模型、变频器模型、轴系模型及桨距角模型等;深入讨论了风电场与大电网联络紧密程度、风电场出力、风电场连接方式对系统小扰动稳定性的影响.研究发现,风电场与系统联络越弱,系统的小扰动稳定性越差;而风电场内部风电机组的连接方式也直接影响其小扰动稳定性.     

基于ESA的风电场并网系统静态电压稳定性分析

以特征结构分析法(ESA)为理论基础,探讨了基于异步风力发电机组的风电场接入系统后对系统电压稳定性的影响.采用最小模特征值和参与因子作为衡量指标,给出了系统的静态稳定裕度,指出了系统中最有可能发生电压不稳定的节点和区域.通过将风电场接入标准IEEE39节点测试系统并进行计算和分析,结果表明:风电场及其附近节点具有较强的参与特性,是影响系统电压稳定的关键区域;风电场接入后系统的静态稳定裕度降低,弱稳定区域扩大,在风力发电机机端装设补偿装置可以有效地改善系统的静态稳定裕度; 风电场的接入降低了系统的负荷裕度,但是对系统达到极限负荷时的失稳区和失稳模式没有明显影响.     

基于ESA的风电场并网系统静态电压稳定性分析

以特征结构分析法（ESA）为理论基础,探讨了基于异步风力发电机组的风电场接入系统后对系统电压稳定性的影响。采用最小模特征值和参与因子作为衡量指标,给出了系统的静态稳定裕度,指出了系统中最有可能发生电压不稳定的节点和区域。通过将风电场接入标准IEEE39节点测试系统并进行计算和分析,结果表明：风电场及其附近节点具有较强的参与特性,是影响系统电压稳定的关键区域;风电场接入后系统的静态稳定裕度降低,弱稳定区域扩大,在风力发电机机端装设补偿装置可以有效地改善系统的静态稳定裕度; 风电场的接入降低了系统的负荷裕度,但是对系统达到极限负荷时的失稳区和失稳模式没有明显影响。     

大电网静态电压稳定在线防控灵敏度分析新方法EI北大核心CSCD

大电网静态电压稳定预防控制在线决策的核心环节是稳定裕度及其与控制变量间灵敏度关系的快速计算,为此提出一种基于调控对状态的影响和单断面参数辨识方法实现静态电压稳定裕度与控制参数间解析灵敏度关系的计算方法。通过常规潮流方程总结了调控量与状态量间的灵敏度关系;然后基于单一状态断面的戴维南等值参数辨识方法并结合等值参数与稳定裕度之间的数学关系,推演出调控量与稳定裕度间的解析关联灵敏度。该方法不仅避免了中间的潮流计算过程以及参数辨识环节,而且无需求取临界点处潮流雅可比矩阵的零特征值所对应的左特征向量,适用于大规模电力系统的在线优化防控以及计及调控影响的在线中长期静态电压稳定分析。仿真算例验证了所提方法的准确性和快速性。     

含双馈型风电场的电网小干扰稳定性分析

为了研究风电场接入对电力系统的小干扰稳定性的影响,首先建立了风力机部分和发电机部分的数学模型,利用傅里叶变换对其数学模型进行线性化处理得到状态方程.在DIgSILENT/Power Factory仿真分析软件中,利用标准三机九节点系统作为测试系统进行如下研究:通过逐渐增大接入系统的风电场的有功出力研究了阻尼比变化趋势;双馈感应风力发电机组具有无功控制能力,并且风电场无功控制是未来发展需要的,所以也对阻尼比随无功出力的变化趋势做出了研究.两种研究方案说明了双馈型风电场接入系统后会使原有系统的部分振荡模态的阻尼比急速降低,但其值仍符合电网小干扰稳定性要求.     

基于状态空间映射的模型不完备风电场调频能力在线评估方法EI北大核心CSCD

为了保证风电机组的转速安全,在风电场参与调频前,需要首先评估风电场的最大调频能力。由于风电场风机数量众多、动态特性复杂,传统基于模型分析评估风电场调频能力的方法难以实现解析求解,且验证依赖模型的完整度和精确性。提出一种数据驱动的风电场调频能力模型评估在线方法,通过利用状态空间映射将原本复杂的非线性模型转化为高维空间中的线性模型。该方法综合数据驱动和模型分析方法,可以直接利用风电场真实运行数据进行离线训练,训练数据无需覆盖调频极限场景,即可构建全局线性模型,从而在线精准评估风电场极限调频能力。算例结果证明,该文方法相对于传统风电场调频能力评估方法具有能够快速在线解析求解、不依赖模型精度、训练数据易获取的性能优势。