考虑新能源不确定波动的交直流混联电网静态电压稳定裕度区间计算

随着新能源发电技术与直流输电技术在大电网中的广泛应用，需要提出含新能源的交直流混联电网静态电压稳定分析方法。为此，该文针对含常规直流输电和多端柔性直流输电的交直流混联电网，采用区间数描述新能源电站出力的不确定波动，建立了交直流混联电网静态电压稳定裕度(static voltage stability margin,SVSM)区间计算的2个双层最优潮流模型，即计算SVSM区间上界的min-min模型和计算SVSM区间下界的max-min模型。计算区间SVSM上界的min-min双层优化模型可直接合并为单层优化模型求解。计算SVSM区间下界的max-min模型需要先通过二阶锥松弛和凸包络松弛等方法将内层模型转化为凸规划模型，并通过对偶优化理论得到内层凸规划模型的对偶规划模型，进而转化为单层优化模型求解。通过对修改后的IEEE-39节点系统和南方电网2个交直流混联电网算例的计算分析，并与蒙特卡洛抽样法和拉丁超立方抽样法的计算结果比较，验证了所提出方法的正确性与高效性。     

MLRM法预估含风电场系统静态电压稳定裕度

对含风电场的复杂电网,计及负荷及风电场出力的随机性,快速预测电网稳定性有利于电力系统安全运行,并为电网调度提供参考。多元线性回归法（MLRM）可在离线计算的基础上,利用离线计算结果快速、在线预估电网的静态电压稳定性。具体过程是：基于连续潮流,采用蒙特卡罗仿真法离线计算系统静态电压稳定裕度（SVSM）真值,作为SVSM预估样本空间;采用MLRM建模,将影响系统电压的发电机节点无功备用作为解释变量,蒙特卡罗法所得SVSM为被解释变量,建立多元线性回归方程,求得回归系数;在线预估系统SVSM。对接入风场的改进IEEE-14及IEEE-118算例进行仿真计算,结果说明了MLRM方法用于在线预估电网静态电压稳定的有效性。     

特征结构分析法对风电系统静态电压稳定的研究

以特征结构分析法为理论基础,对包含风电场（基于恒速恒频机组构成）的电力系统的静态电压稳定问题进行研究。通过对相关比、参与因子和潮流雅可比矩阵、收缩有功和无功雅可比矩阵最小模特征值的分析．揭示电压和角度不稳定的机理和失稳模态,并提供相关节点的参与程度和系统的稳定裕度信息。仿真结果表明：基于恒速恒频机组构成的风电场及其附近节点具有较强的无功-电压参与程度．是系统电压失稳的关键区域。在IEEE10机39节点电力系统中加入基于恒速恒频机组的风电场并网的简化模型进行仿真研究,采用连续潮流算法对系统平衡解流形进行追踪,对鞍结分岔点的计算采用分岔理论中的直接算法。工具软件采用MATLAB7．04．     

含分布式电源的三相不平衡配电网连续潮流计算

连续潮流是电力系统电压稳定分析的重要工具。针对含不同类型分布式电源的配电网及其三相线路参数和负荷不平衡的情况,提出了一种三相配电网连续潮流方法,由切线预测环节和牛顿法校正环节组成,并采用局部几何参数化策略处理三相不平衡系统PV曲线的斜锐角现象。考虑了PV和PQ节点类型分布式电源的限值约束,给出了新的节点类型双向转换逻辑和分岔点类型识别方法。通过对IEEE 33节点配电系统进行算例仿真,表明所述算法可以有效追踪三相配电系统的PV曲线,准确计算电压稳定临界点并识别分岔点类型。     

特征结构分析法对风电系统静态电压稳定的研究

以特征结构分析法为理论基础,对包含风电场(基于恒速恒频机组构成)的电力系统的静态电压稳定问题进行研究.通过对相关比、参与因子和潮流雅可比矩阵、收缩有功和无功雅可比矩阵最小模特征值的分析,揭示电压和角度不稳定的机理和失稳模态,并提供相关节点的参与程度和系统的稳定裕度信息.仿真结果表明:基于恒速恒频机组构成的风电场及其附近节点具有较强的无功-电压参与程度,是系统电压失稳的关键区域.在IEEE10机39节点电力系统中加入基于恒速恒频机组的风电场并网的简化模型进行仿真研究,采用连续潮流算法对系统平衡解流形进行追踪,对鞍结分岔点的计算采用分岔理论中的直接算法,工具软件采用MATLAB7.04.     

考虑变量相关性的改进场景优化法区间潮流计算

可再生能源出力和负荷波动的不确定性增加了电力系统运行状态的不确定性,为此提出一种考虑区间变量间相关性的区间潮流场景非线性优化方法.通过构造不确定平行四边形区域表示区间变量间的相关性,针对场景优化法可能造成重复计算的问题,通过对比节点电压对节点功率的灵敏度的正、负性,将变化趋势一致的状态变量进行归类计算.算例分析结果表明...     

风电场静态电压稳定研究

大量风电并网运行将会影响电力系统的静态电压稳定性。不同的风机类型对系统电压稳定的影响差别很大。建立了风电场两种主流风机的数学模型,分析了风电场静态电压稳定的特点,通过连续潮流计算得到了风电场关键节点电压随风电场有功功率变化的P-V曲线,计算了一定条件些下的电压稳定极限,比较了不同风机类型对系统电压稳定极限的影响,分析了影响风电场静态电压稳定极限的主要因素。结果表明,影响风电场静态电压稳定性的主要因素为风机类型,接入线路参数R/X,机端补偿电容等。基于双馈异步发电机风电场静态电压稳定性要明显好于基于普通异步     

基于Hopf分岔的风电集群系统电压稳定分析

针对大规模风电场集群接入后电力系统动态无功电压稳定问题,在DIgSILENT/Power Factory中建立了计及风功率波动特性的风电场动态模型? 改进了传统微分代数方程(Differential Algebra Equation, DAE)模型,提出一种基于Hopf分岔的改进连续潮流法(Continuation Power Flow, CPF)与时域仿真相结合的动态分析法? 采用一种快速计算系统稳定裕度的算法,通过双参数“两步法”追踪系统二维Hopf分岔曲线,分析风电集群地区无功补偿设备动态响应特性及电压控制效果? 对新疆哈密地区实际风电集群系统仿真结果表明:基于静态延拓法的鞍节分岔点(Saddle Node Bifurcation, SNB)稳定裕度高于基于CPF与动态时域仿真追踪的Hopf分岔点,所提方法能快速计算Hopf分岔点,准确计算风电集群系统电压稳定极限?     

计及发电机励磁电流约束和电枢电流约束的连续潮流

在传统连续潮流算法中,发电机无功限制采用定上、下限值来处理,随着有功负荷增加,无功限值通常不变,得到的电压稳定裕度偏大。根据同步发电机的无功出力特性,提出同时计及发电机励磁电流约束和电枢电流约束的连续潮流模型和方法。当相应参数越限时,将发电机节点转换为励磁恒定模型或者电枢电流恒定模型进行计算。所提PV、PEq、PIa节点类型双向转换逻辑可在潮流迭代内进行发电机限制模式的转换,模拟实际系统无功能力的变化。分岔点类型识别模块可以识别崩溃点类型及关键约束。通过新英格兰39节点算例的仿真,证明所提算法是有效的。     

极限诱导分岔最小负荷裕度计算方法

由于极限诱导分岔点处的潮流雅可比矩阵非奇异,因此电压稳定裕度对参数灵敏度的计算存在困难。对此,采用分岔点处参数灵敏度计算的新方法,只需求解一个左端系数阵为扩展潮流雅可比矩阵的线性方程组,进而提出了包含极限诱导分岔点在内的静态电压稳定最小负荷裕度计算方法。该方法结合负荷增长模式及其波动形式,建立了连续潮流模型和求取最小负荷裕度的优化模型。IEEE 118节点系统的仿真算例验证了所述方法的简单有效性。     

基于分岔理论的含风电场电力系统静态电压稳定问题研究

为揭示含风电场电力系统静态电压稳定机理以及由于风电注入引起系统电压稳定性和解的结构变化过程,采用了分岔分析方法对风电场并入3节点简单电力系统进行了分析研究。以风电场注入有功功率为控制参数,进行了单参数电压稳定性分岔分析。在单参数分析的基础上引入无功补偿作为第二个控制参数,进行了双参数制约性分析和双参数分岔边界的确定。研究表明：在缺乏无功补偿的情况下,系统运行在较低的电压水平;当对系统进行有效电容补偿时,系统各节点的电压和鞍结分岔点的电压均得到有效提升,并且无功补偿增加了系统注入功率极限,有效扩展了鞍结分岔的边界;在高功率的风电注入情况下,系统会发生电压崩溃。     

风电场输出功率波动对电铁负荷的影响研究

当电气化铁路牵引变电站与风电场的并网点电气距离较近时,牵引供电系统的电压易受到风电场输出功率波动的影响。研究了风电场输出功率变化对电铁二次侧电压造成的波动,分析了风速对风电场输出功率波动的影响,利用风电场并网模型研究了其引起电压波动的原因。利用仿真软件PSCAD搭建风电场和牵引负荷模型,构建区域电网进行仿真研究,验证风速变化造成输出变化时系统节点电压会发生波动。提出了一些提高风电场调压质量的措施。     

改善接入地区电压稳定性的风电场无功控制策略

针对大规模风电场接入电网带来的电压无功问题,提出一种改善接入地区电压稳定性的变速恒频风电场无功控制策略,在系统发生扰动时,以接入点为电压控制点,扰动前的稳态电压为控制目标,动态调节风电场输出无功功率,维持接入点电压水平。实际应用时,该策略利用系统部分雅可比矩阵推导风电场的电压无功灵敏度信息,并根据风电场的无功输出能力计算风电场无功调整量,同时通过设置控制死区和延时,避免了风电机组的频繁调控。仿真算例表明,采用所提策略能够充分发挥变速恒频电机风电场的快速无功调节能力,有效抑制风速扰动、负荷变化等因素引起的电压波动,维持接入地区电网的电压稳定性。     

大规模风电并入电网对电力系统的影响

研究了风力发电机组并网及风电场对当地电网电能质量的影响,对接入电力系统的影响。分析了风电机组的输出功率特性,分析了风电机组对谐波、电压波动与闪变、电压跌落的影响。讨论了风电场对电力系统调频调峰的影响、对稳态电压的影响、对保护系统的影响,分析了不同风力机的设计方案和选型对电网电压的影响。指出控制系统的设计和优化对改善风电的电能质量,减小对电力系统的影响有积极的作用。     

考虑风电场随机波动性的变电站关口无功控制区间整定方法

针对分散式风电并网所导致的传统九区图自动电压控制策略中,关口无功控制区间整定方法无法适应风电场出力随机波动性的特点,分析了含分散式风电场接入的配电网有功损耗特性,定义了关口无功优化区间矩阵,并解释了矩阵中相关元素的具体物理含义及计算方法,即当风电场有功功率和功率因数为上、下边界值或中值时,根据系统总有功损耗与变电站关口无功的关联特性,在考虑主变高压侧电压限制的前提下,求得不同负荷水平下的关口无功优化区间并取交集得到相应的矩阵元素值,提出了分块定区间法,求得了与风电场运行工况相配合的变电站关口无功控制区间。算例证明,运用所提方法进行配电网无功控制,在节能降耗、减少设备动作次数及提高系统电压安全性方面均有优势,且易于工程实现。     

风电场投切对地区电网电压的影响

随着风电场装机容量的不断增加,在风电场规划设计阶段计算含风电场的系统潮流并分析风电场接入对系统稳定性的影响非常重要。文章结合目前我国风电场的普遍运行情况,针对吉林省电网的特点,通过各种运行方式和工况下的模拟潮流计算,比较了系统中某些节点电压与风电场出力的变化情况,论述了风电场出力变化引起地区电网电压升高与降低的原因;给出了减小风电场出力变化对地区电网电压波动影响的措施,即在汇流变电站装设电抗器,在汇流变电站接入电网送电线路的对端变电站内装设电容器,电压高时投入电抗器切除电容器,电压低时切除电抗器投入电容器;当风电场装机容量较大时应将风电场直接接入220 kV变电站或500 kV变电站。     

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。     

用于计算风电机组并网运行引起全电网电压波动的电流源等效法

风电机组并网运行时将使其接入电网的节点电压发生波动,进而引起闪变问题.为了估计闪变的严重程度,应当对全电网的节点电压波动进行测量或仿真.文章在分析风电机组输出电流特性的基础上,提出了简单的用于计算全电网电压波动的风电场电流源等效方法.仿真计算结果表明,该方法与其他电流源等效法的计算结果一致,可用于计算包含风电场的电网的节点电压波动.     

直驱式风电场功率协调控制策略

针对因风速扰动、负荷变化等引起的缓慢且幅度较大的电压波动,提出了一种基于直驱式风电场的功率协调控制策略。通过调节桨距角降低有功出力,从而增加风电场无功功率的调节能力,维持风电场出口电压水平,从而预防或避免由于电压偏差较大引起风电机组进入低电压穿越模式,造成其对电网更大的冲击。仿真结果表明,上述方法能够合理协调控制风电场的有功和无功出力,有效为风电场出口电压提供无功支持,从而维持接入点电压的稳定性。     

多级联H桥STATCOM在风电场中的应用

大规模风电场接入电网会对电网稳定性产生巨大影响,风电场出力变化会引起电网电压波动,严重时会导致系统电压崩溃.静止同步补偿器(STATCOM)可提供感性和容性无功功率,对改善风电场电压稳定具有重要作用.采用链式STATCOM作为风电场的无功补偿装置,针对链式结构直流侧电容电压不平衡问题采用了改进的直流侧电压平衡控制方法.最后,通过仿真结果验证了所采用链式STATCOM直流侧电压平衡控制策略正确可行,同时验证了STATCOM对风电场低电压穿越(LVRT)能力的改善.