针对暂态电压稳定问题的自动电压控制系统与切负荷协调控制策略

建立了暂态电压稳定分析的微分代数方程组,并提出了应对暂态电压稳定问题的自动电压控制(automatic voltage control,AVC)体系下二级电压紧急控制与切负荷协调控制策略。该协调控制策略把低压切负荷作为与AVC体系下二级电压紧急控制并行的一种控制手段,在这种协调控制的过程中优先考虑采用二级电压紧急控制,当计算发现仅依靠二级电压紧急控制不能使系统保持暂态电压稳定的时候再采用切负荷控制。在PSAT仿真环境下建立了含AVC体系下二级电压紧急控制和切负荷控制的电力系统暂态电压稳定仿真模型,对广东电网748节点系统进行仿真,验证了所提出的控制策略和模型的正确性和有效性。     

光-储联合并网发电系统建模与协调控制

针对光伏并网发电系统具有随机性,且不具备故障暂态电压支撑能力的特征,提出一种有效调节功率且改善低电压穿越能力的光储联合并网发电系统动态模型及协调控制策略.在电力系统仿真分析平台DIgSILENT/Power Factory中建立了光储联合并网发电系统协调控制及低电压穿越功能模型.应用协调控制策略实现储能系统和静止同步补偿器功率平衡,维持并网点电压稳定.利用气象和负荷数据,验证了上述模型及协调控制策略的有效性.     

基于电压无功协调控制策略的风电并网研究

随着风电在电力系统中渗透率的快速增长,风电并网问题受到越来越多的关注。大规模风电并网造成的电压稳定性问题,是制约风电并网容量的重要因素之一。对风电并网导致的电压稳定性问题进行分析,并采取优化的九区图控制策略(其中无功补偿装置采用的是STATCOM,升压站变压器为OLTC)对并网点进行电压控制,改善并网点的电压稳定性,提高电网接纳风电能力。利用PV曲线法,结合并网点的电压要求,以及风电场内部的风机保护系统,进行风电并网静态电压稳定性的研究;以故障极限切除时间为指标,进行风电并网暂态电压稳定性的研究。通过仿真和计算分析,验证了电压无功协调控制策略在改善并网点的电压稳定性,提高电网接纳风电容量方面的有效性。     

统一潮流控制器多目标协调控制策略研究

统一潮流控制器(unified power flow controller,UPFC)应用到电力系统中,具有调节线路潮流、维持母线电压、提高暂态稳定性等多种控制目标,然而这些控制目标的实现并不完全统一,若UPFC采用单一目标的控制策略,则不能满足电力系统多种运行工况的要求。为此,分析了UPFC各控制目标的实现原理和控制方法,阐述了它们之间的关系及存在矛盾的原因,在此基础上提出了UPFC多目标协调控制策略,采用模糊逻辑设计了附加控制器,能够根据系统运行工况自适应调整附加信号的大小,从而实现多目标之间的协调控制。该策略使得电力系统稳态运行时电压和线路潮流严格跟踪参考值,而电力系统发生暂态扰动后,在维持系统电压和线路潮流在允许范围内的同时能够最大限度提高系统的暂态稳定极限,增加系统阻尼,并快速抑制系统振荡。基于PSCAD/EMTDC四机两区域系统的仿真结果验证了理论分析的正确性及协调控制策略的有效性。     

发电机无功功率与机端电压对系统暂态功角稳定性的影响

阐述了系统暂态功角稳定的物理意义,运用扩展等面积法则（EEAC）理论详细分析了发电机的无功功率和机端电压水平对电力系统暂态功角稳定性的影响。指出提高领先群机组的无功出力和机端电压水平有利于电力系统的暂态功角稳定;而提高余下群机组的无功出力和电压水平则不利于电力系统的暂态功角稳定。通过安徽电网实例仿真计算对结论的正确性进行了论证。     

考虑风电场暂态电压稳定的无功控制策略

基于哈密地区风电场内无功设备的动态补偿和物理分布特性,提出了一种综合考虑动态无功补偿设备和双馈风力发电机组协调控制无功出力的集群风电场暂态电压稳定的控制策略。算例分析的仿真结果表明,所提的无功暂态控制策略在满足风电场接入并网点暂态电压稳定的同时,能使得无功补偿设备补偿无功裕度更大,集电线上各风机的机端暂态电压裕度更均衡。     

基于地区电网暂态稳定的机组与负荷协调控制策略分析

为保证鄂尔多斯乌审地区电网安全稳定运行,在电网不同的运行方式、负荷水平以及机组出力工况下,采用PSD-BPA软件对该地区设备发生的三相短路故障进行稳定计算,分析该地区电网存在的暂态稳定问题,并基于暂态稳定原理提出了增大减速面积与减小加速面积的解决方法,通过仿真计算得出提升系统电压水平与合理安排机组出力方式对于提升系统稳定性效果明显。据此提出机组与负荷协调优化的控制策略,并通过仿真测试验证了该控制策略的有效性。     

柔性励磁系统的强励协调控制策略

为了提升电力系统暂态稳定性,根据等面积法则,提出了一种柔性励磁系统强励协调控制策略。当通过故障时增大直流侧电压的方法增大励磁电压顶值,提升系统强励能力,解决了现有柔性励磁系统强励能力受限于直流侧电压的问题。采用以直流侧电压平方值为控制量的线性化间接电压外环控制和基于合成矢量的无电感电流内环控制,提升电压外环动态响应能力,降低网侧电感对控制效果的影响,保证直流侧电压快速响应能力,提供更好更强的强励效果,实现强励协调控制。最后,基于柔性励磁的单机无穷大系统进行了仿真分析,验证了本文所提控制策略的有效性及其相对于传统控制方法的优异性。     

直流馈入受端电网暂态电压与频率稳定紧急协调控制策略

为应对多直流馈入受端电网直流闭锁故障导致的暂态电压和暂态频率稳定问题,提出一种综合考虑直流功率紧急提升、调相机紧急控制和切负荷的紧急协调控制策略。首先,采用了基于多二元表的暂态稳定裕度指标,分析了直流功率紧急提升和调相机紧急控制对受端电网暂态电压稳定的影响,提出了受端电网多控制手段紧急协调控制方案。其次,基于该控制方案,计及暂态电压和暂态频率稳定约束,以控制代价最小为目标,建立了多控制手段下受端电网紧急协调控制优化模型。然后,采用灵敏度法将模型线性化,考虑了直流功率紧急提升对暂态电压稳定的负面影响,并采用逐次线性规划方法求解。最后,通过华东电网实际案例结果验证了所提控制策略的有效性。     

基于时域仿真的暂态裕度灵敏度分析

结合时域仿真,提出了多机系统中单机加速面积、减速面积计算方法、临界机组单机等面积定则第一摇摆稳定判据、稳定裕度计算方法等。并提出了加速面积、减速面积、减速功率（稳定裕度）对网络节点有功、无功及变压器变比的灵敏度分析方法。临界机组群单机等面积定则第一摇摆稳定判据与时域仿真角度准则精度相同,但具有数值积分时间短的优点;暂态稳定裕度灵敏度能用于暂稳控制装置安装地点的选择、安全校正再调度及系统稳定裕度约束和在线稳定监视。     

电压控制的DFIG对风火打捆系统暂态稳定性的影响

风火打捆外送是解决风电消纳问题的重要措施,但风火打捆系统联络线潮流重,在发生大扰动时系统失稳风险较大。因此,提高风火打捆系统的暂态稳定性具有重要意义。结合简单风火打捆系统,采用等面积法则分析了DFIG采用定电压控制、定功率因数控制对系统暂态稳定性的影响。DFIG采用定电压控制,在扰动后可以向系统提供较多的无功功率,从而提高发电机电压,增加发电机输出的有功功率,增大减速面积,从而提高系统的暂态稳定性。最后,通过仿真算例分析验证了本文的结论。     

双馈风电场群协调二级电压控制策略

针对双馈风电场群接入电网的电压稳定性的问题,结合双馈风电场无功备用容量和协调二级电压控制原理的介绍,提出适用于双馈风电场群接入地区的协调二级电压控制策略,依据河北南网某实际风电系统为例仿真表明,该方法能够使双馈风电场群无功裕度更大、无功出力更均衡。     

基于VSC-HVDC的风电分散并网下垂控制策略

海上风电的大规模开发使得柔性直流(VSC-HVDC)输电技术得到了越来越广泛的关注与应用。文中通过引入交流电压下垂控制,提出了基于VSC-HVDC的适应送端交流分散模式下的风电场多端并网的协调控制策略。在柔性直流输电传统控制策略的基础上,保留配电网侧逆变器的定直流电压控制,以保证系统功率平衡;而使风电场侧整流器采用交流电压下垂控制,以代替原有的恒功率控制,从而引入下垂控制的无需通信联系和合理动态分配等优势。仿真分析表明所提控制策略不仅能保证有功出力灵活自动跟踪系统额定值,而且还具有一定的负荷波动容忍度和交直流故障隔离功能,且在风电场采用送端交流分散模式同时向多端配电网供电时,能在风电机组切出系统的情况下快速实现潮流反转,以保证系统供电可靠性,并能自动按照额定比例在各配电网间合理分配动态功率,为风电分散并网的协调运行提供了有效的解决途径。     

含STATCOM的双馈电机风电场无功电压协调控制策略

为增强风电场并网点电压稳定性,提出了变速恒频双馈风电场与动态无功补偿装置STATCOM间的无功电压协调控制策略。电网故障导致风电并网点不同深度的电压跌落时,根据双馈风机Crowbar保护投切状态,对DFIG风电机组转子侧及网侧变流器与STATCOM进行无功功率分配,协调控制促进风电场LVRT期间风电并网点电压的快速恢复。最后,在DIg SILENT/Power Factory仿真软件中建立了风电场和STATCOM控制模型,通过仿真验证该控制策略的有效性。     

海上风电场与柔性直流输电系统的新型协调控制策略

提出了一种适用于采用双馈机型的海上风电场与柔直输电系统的新型协调控制策略。接入风电场的送端换流站采用基于锁相环的定功率控制,根据风电场的有功参考值控制其有功功率输入,并且在送端换流站的有功功率控制外环中加入有功功率与直流电压平方的下垂特性来加强直流电压暂态稳定性;双馈风电机组采用同步控制,调节海上风电场交流电网的电压幅值和角度。相对于经典协调控制策略,该控制策略可以加强柔直输电系统的直流电压稳定性,对通信延时不敏感,通信成本较低。该控制策略还实现了送端交流电网故障下系统的故障穿越。文中以风电场接入基于多电平的两端柔直输电系统作为仿真研究对象,通过仿真分析验证了该协调控制策略的有效性和优越性。     

大规模并网风电场集群协调控制策略研究

为实现风电能源接近"常规电源调控"特性的目标,文中探索一种新的风电电源控制方法。基于风电电源现有的控制技术,加入储能新理念,针对风电集群协调控制在有功功率控制、无功电压控制、电网安全稳定控制所应具备的基本功能,提出了大规模并网风电场集群在多时间尺度、空间尺度、功能解耦等方面分层分区的集群协调控制策略;以新疆某地区风电场为例验证了此风电场集群协调控制策略的效果,结果表明风电场集群协调控制效果明显优于以风电场独立控制的传统控制策略效果,为实现风电电源"似常规电源控制",实现智能电网的愿景提供参考。     

SVC与桨距角控制改善异步机风电场暂态电压稳定性

研究了改善异步机风电场暂态电压稳定性的措施。基于普通异步机的恒速风电机组是目前世界上应用最为广泛的风电机组之一,由于其发出有功功率的同时吸收无功功率,会导致接入风电地区电网的电压稳定性降低。文中在DIgSILENT/PowerFactory中建立了静止无功补偿器（SVC）控制模型及风电机组桨距角控制模型,通过包含风电场的电力系统仿真计算验证了模型的有效性及其对异步机风电场与电网暂态电压稳定性的贡献。研究结果表明,在接入风电地区电网发生三相短路的大扰动故障时,SVC能够有效地帮助恒速风电机组在故障后恢复电压,提高输出的电磁功率,桨距角控制能够有效地降低恒速风电机组的输入机械功率,以上2种措施能够避免风电机组机械与电磁功率不平衡引起的异步发电机超速及电压失稳;采用SVC及风电机组桨距角控制能够改善异步机风电场的暂态电压稳定性,确保风电机组连续运行及电网安全稳定。     

风电场群的无功电压协调控制策略

现有风电场无功电压控制模式仅考虑单个风电场的无功平衡,无法兼顾大型风电基地的电压综合控制需求.文中提出了风电场群的无功电压协调控制思路,以风电场群的汇集站为电压中枢点,以各风电场升压变压器的高压侧电压为约束,协调各风电场的无功调节装置动作.协调控制策略以多目标的优化模型为基础,应用遗传算法求解.对典型风电场群汇入系统的仿真分析表明,协调控制策略在提高电网的安全性和经济性方面较传统的各风电场单独控制策略具有较大的优越性.     

改善基于双馈感应发电机的并网风电场暂态电压稳定性研究

提出了改善基于双馈感应发电机的并网风电场暂态电压稳定性的措施以实现风电场的低电压穿越(low voltage ride through, LVRT)功能。目前，大部分基于双馈感应发电机的变速风电机组不具有故障情况下的暂态电压支持能力，当电网侧发生严重短路故障时，风电场的暂态电压稳定能力会影响到电网安全稳定。该文在DIgSILENT/PowerFactory中建立了具有暂态电压支持能力的变速风电机组转子侧变频器控制模型及用于故障后稳定控制的桨距角控制模型，通过包含风电场的电力系统仿真计算验证了模型的有效性及其对风电机组和电网暂态电压稳定性的贡献。仿真结果表明，当电网侧发生三相短路故障时，风电机组转子侧变频器暂态电压控制能够控制风电机组发出无功功率支持电网电压；桨距角控制能有效降低变速风电机组机械转矩，避免出现风电机组超速及电压失稳。得出结论：采用变频器暂态电压控制及桨距角控制能够改善基于双馈感应发电机的并网风电场的暂态电压稳定性，确保风电机组低电压穿越(LVRT)功能的实现及电网安全稳定。     

具有低电压穿越能力的集群接入风电场故障特性仿真研究

结合风电机组的结构和并网原理,对直驱风电机组提出了"卸荷电路+无功补偿"的低电压穿越改进控制方法,对双馈风电机组采用了DC-Chopper和SDBR(series dynamic braking resistor)代替Crowbar的低电压穿越改进控制方法。以PSCAD为平台分别构建了具备低电压穿越能力的直驱风电机组和双馈风电机组的并网仿真模型;结合风电并网技术规程,采用电压跌落器仿真验证了直驱、双馈风电机组在电网电压跌落下的低电压穿越能力。参照新疆达坂城实际风电场群接入系统方案,构建了包含具备低电压穿越能力的直驱、双馈风电机组的集群风电场仿真算例,研究了风电场送出线故障、集群风电场送出线电压跌落、系统线路电压跌落时风电场群故障穿越特性。仿真结果表明:集群接入风电场送出线电压跌落会影响相邻风电场及系统的电压和频率,故障结束后整个风电接入系统可以在风电接入技术规程要求的时间内恢复至稳态运行状态。研究成果有助于分析风电大规模集群接入系统的运行特性,提高电力系统对风电的接纳能力。