含大型风电场系统暂态电压稳定性分析

目前,静态电压稳定和暂态功角稳定的机理研究和分析方法已取得很大进展,然而对暂态电压稳定性的研究不够充分,有关暂态电压崩溃的机理、模型和稳定指标的研究尚待深入。为了探讨大型风电场接入电网后在电网受到短时大扰动后的暂态电压稳定性以及故障期间如何保持风电场并网运行并对系统暂态电压稳定提供动态支持,基于双馈风机建立了风电机组的暂态数学模型,分析了含风电场地区电网暂态电压失稳的机理,建立了暂态电压稳定指标和风电机组的综合控制模型,对比分析了不同风电接入容量、不同故障位置以及不同阵风强度下系统节点的暂态电压稳定性。通过改进风电机组的控制模型建立了具有暂态电压支持能力的快速桨距角控制和转子侧变频器控制协调控制模型以改善电网故障期间风电场地区的暂态电压稳定性。最后,通过仿真分析了大型风电场接入电网后系统发生大扰动期间风电机组特性对电网暂态电压稳定性的影响,验证了改进的控制模型对提高风电场地区暂态电压稳定性的有效性。     

大规模风电接入对电力系统暂态稳定性影响机理研究

根据双馈风机的暂态特性,详细分析将双馈风机视为恒功率源的可行性,并提出相关限制条件。分析风电机组接入引起潮流分布和系统惯量变化的2种情景,即通过减少同步机出力以平衡新增风电、停运部分同步机组平衡风电;并在此基础上,基于直流潮流模型和等面积定则,分析风电接入后对电力系统暂态稳定性的影响机理。最后,通过仿真分析验证该暂态稳定机理的正确性。     

不同风电机组并网对电力系统暂态电压稳定性的影响

随着中国三北风电基地的初步建成,初步实现了大型风电场集中并网。但由于风电场始终处于电网的末端,场内机型不一,网架结构较弱,致使电网有功和无功波动,降低了电力系统暂态电压稳定性。针对上述问题,建立基于普通异步风力发电机组(AWT)、双馈异步风力发电机组(DFIG)的暂态数学模型,并以新疆某地区风电场作为实例,利用PSASP仿真软件分析这两类型风力发电机组以各种比例接入系统后的暂态电压稳定性。仿真结果以及临界故障清除时间(CCT)表明:并入电网的风电场DFIG占有量越多,系统的暂态电压相对越稳定。     

选取STATCOM最佳安装位置改善风电并网系统电压稳定性的研究

在风电并网系统中加装STATCOM,可有效改善风电对系统的电压稳定性造成的负面影响。从风速变化对风电系统造成的电压波动出发,综合考虑了风电并网后的有功出力和无功需求,研究出一种适用于风电接入地区的无功补偿点选择的方法,确定了STATCOM的最佳安装位置。并以风电接入IEEE9系统为例,利用该方法确定了STATCOM在该系统的安装位置,研究STATCOM对风电并网系统静态电压稳定性的改善作用。仿真结果表明,STATCOM装置能够有效的提高风电并网系统的静态电压稳定性和暂态电压稳定性。     

风电与多端柔性直流输电系统自适应分频协调控制策略研究

针对风电接入多端柔性直流输电系统,为充分发挥风电参与系统调频能力,解决交直流并网故障引起的直流系统电压和交流电网频率波动问题,本文在现有下垂控制基础上提出了附加自适应分频控制策略。将直流电压偏差信号作为控制器输入信号,通过一阶低通滤波器将输入信号分为高频波动信号和低频波动信号,根据风电和直流输电系统各自调频能力的不同,将高频波动信号附加在风电机组转子侧换流器有功功率控制环,低频波动信号附加在直流有功功率控制外环,同时将电压源换流器（voltage source converter,VSC）实时功率裕度与直流电压变化量引入分频控制,实时调整低通滤波器的时间常数,动态调整功率输出,提高系统稳定性。在PSCAD/EMTDC中搭建仿真模型,仿真验证所提控制策略的有效性。     

大容量调相机PSVR参数调整

加装电力系统电压调节器PSVR的大容量同步调相机可为特高压直流输电提供有效的暂态电压支撑。以河南电网新增的两台大容量同步调相机为例,从调相机动态特性和小干扰稳定性角度进行PSVR参数调整。分析调相机无功出力、PSVR参数对电压特性和功角特性的影响,提出针对调相机PSVR的参数调整方法;以调相机电压幅角特性曲线的均方根最小化为目标,调整PSVR移相环节时间常数;通过全网小干扰稳定特征值计算,确定调相机参与的电压振荡模式;依据不同系统运行方式、不同调相机无功出力下的电压振荡模式,结合功角振荡模式的核算,确定PSVR增益系数调整范围。所述方法能降低PSVR对功角的影响,有利于PSVR增益的灵活调整,为参数整定提供参考。     

用于超级电容器储能系统变流器的控制策略设计

超级电容器储能系统具有快速的功率响应能力,是改善以风电、光伏为代表的分布式电源出力品质的有效手段。采用双向DC/DC变换器和DC/AC电压源型变流器作为功率调整装置,实现对超级电容器储能系统功率吞吐和直流侧电压的控制。首先对超级电容器储能系统处于不同工作模式时的能量分布进行分析,在此基础上建立系统的数学模型。以稳定直流侧电压为目标,基于单端稳压双向功率流的控制方法设计了双向DC/DC变流器的控制器;采用双闭环解耦控制方法对DC/AC变流器有功/无功功率解耦控制。基于PSCAD/EMTDC软件搭建仿真系统,结果表明超级电容器储能系统能够实现对指定充放电功率准确快速的响应,直流侧电压工作稳定,工作效率高。     

一种新颖的电力系统实时紧急控制方案

总结了基于策略表形式的电力紧急控制系统的研究和发展现状,提出一种实时决策、实时控制的电力系统紧急控制方案.该方案实时采集故障前、故障期间及故障清除后短时间内系统的功角、有功功率等信息,利用这些信息通过最优参数选取算法将原系统在线动态等值为简单系统,并在等值系统上进行暂态稳定预测和分析,进而搜索最优控制策略.     

自同步型直驱风电机组暂态稳定分析

随着大规模风电的接入,电网面临系统变弱及调频能力变差的问题.直驱风电机组采用自同步控制,在有效提升设备自身的小扰动稳定性和对电网的支撑能力的同时也带来了复杂的暂态稳定问题.为此,针对2种典型的控制结构（功率自同步和直流电压自同步）分别建立风机系统暂态模型,揭示机侧动态及直流电容动态对暂态特性的影响.针对功率自同步型风电机组,分析频率跌落下风机系统的同步失稳风险;结果表明,机侧动态会降低风机系统在电压跌落下的稳定裕度.针对直流电压自同步型风电机组,揭示暂态下直流电容动态导致的直流电压崩溃失稳风险.总结对比储能和风电机组的暂态特性差异,讨论直驱风电机组的暂态控制设计思路.基于Matlab/Simulink的时域仿真模型验证理论分析的正确性及控制的有效性.     

风电场无功电压控制研究

目的研究双馈感应发电机的无功发生极限,采用一种风场控制策略实现接入点电压达到控制的目标值,以实现风场内的协调控制.方法双馈感应风机机组作为主要无功源,以双馈风机风电系统的功率关系为基础,把并网点电压调节作为目标同时考虑到各机组机端电压的协调控制策略.按照机端电压近似相等的原则来整定各台机组的无功出力,针对所采用的策略应用PSAT仿真软件搭建风场模型并进行了仿真.结果优先控制风电机组进行无功功率调节,降低风电功率波动,仿真结果验证了策略的正确性和有效性.结论充分发挥双馈风机作为风电场的元素组成部分的调压能力,提高风电机组对系统正常电压波动的适应性,并且减少了无功补偿设备的无功输出,实现了快速调节.     

含DFIG风电场的配电网静态电压稳定指标研究

针对风电的随机出力将使配电系统的静态电压稳定性随机波动,提出含双馈式异步发电机的配网潮流算法和静态电压稳定指标。将DFIG稳态方程嵌入配电网前推回代潮流迭代计算过程,基于潮流解的存在推导出含DFIG的配电网静态电压稳定指标;考虑风电出力的随机性,分别定义母线静态电压稳定指标分布指数、道路静态电压稳定分布指数、系统静态电压稳定指标,提出的指标能较好地反映风电并网后配电网局部与整体静态电压稳定性的随机波动特性。基于蒙特卡洛随机模拟,结合该文提出的算法和指标能有效识别出配网中薄弱的母线节点和道路路径。在IEEE 33辐射型配电网系统进行算例仿真,验证了算法的正确性和静态电压评价指标的有效性。     

光伏发电系统暂态特性仿真

针对光伏发电系统暂态稳定性差的问题,在PSCAD/EMTDC环境中建立了光伏发电系统的电磁暂态仿真模型,并基于该模型分析了三相短路故障和光照强度跃变等条件下光伏发电系统的暂态响应特性.研究光伏发电系统的物理模型,并建立由光伏阵列、最大功率跟踪模块、升压电路和三相并网逆变器等组成的光伏发电系统动态仿真模型.仿真对比分析了不同运行条件下的光伏逆变器输出有功功率、电压以及电流的暂态特性,结果表明逆变器输出功率和电流会随着光照强度变化而平滑地改变,短路故障则会引起电压跌落和瞬态过电流.     

计及功率耦合影响的虚拟同步机有功传输特性分析

虚拟同步机(virtual synchronous generator,VSG)因能够提高新能源发电系统主动支撑电网的能力,得到了广泛应用。然而,随着新能源比例的升高,电网强度逐渐降低,系统的稳定性可能因VSG传输的有功功率超过其有功传输极限而受到不利影响。忽略功率耦合因素影响将给VSG的有功传输极限分析带来一定的误差。为了解决这一问题,首先建立了VSG的基本模型,并基于所建模型再次强调了有功传输极限与功角稳定性的关系。然后针对不考虑和考虑功率耦合影响2种场景,分别分析了线路阻抗角、功率因数角对VSG有功传输极限的影响规律,分析结果表明：不考虑功率耦合时,增大线路中阻性成分可以提高VSG的有功传输极限,而考虑功率耦合时,VSG发出一定的无功功率可以增大其有功传输极限,若VSG吸收无功功率则会起到相反的效果。最后通过Matlab/Simulink仿真验证了理论分析的正确性。     

含双馈感应电机风电场的动态等值

实际风电场包括多台风电机组,对其机械和机电特性动态建模,需要引入大量微分方程,计算量较大。文章提出并实现了一种双馈感应风机机电暂态过程的等值算法。对风力机、传动系统、感应发电机、变流器及控制系统分别进行合并。考虑了风速在额定值以下或以上时,风力机采取速度控制和功率控制策略,分两种情况等值风速和风能利用系数。分别考虑电网故障和风力机风速扰动,比较等值前后风电场出口电压和功率,以及电网中同步发电机功角和频率。仿真结果表明,所提等值算法误差小,计算效率高,对风电系统暂态稳定分析具有良好的应用效果。     

一种适用于电压源换流器型直流输电的直流电压控制

直流电压稳定是关系到电压源型直流输电系统可靠运行的关键问题之一。为了确保电压源型直流输电系统在一侧换流器故障时仍能有效控制直流电压,在分析电压源换流器在不同控制模式下的外特性的基础上,提出了采用基于直流电压下垂控制的直流电压控制策略。控制器采用该策略后,能实现有功功率控制模式与直流电压控制模式之间的自动转换,确保定直流电压控制的换流站故障退出后,输电系统仍能有效地控制直流电压。最后以一个两端系统为例进行仿真验证,结果表明系统获得良好的动态性能。     

双馈异步风力发电机组电网故障穿越技术研究

针对风力发电机在电网故障后持续并网运行与调控能力亟待加强的问题,本文对双馈异步风力发电机组电网故障穿越技术进行研究。在建立双馈异步风力发电机(double fed induction generator,DFIG)转矩补充虚拟惯量控制的基础上,引入设定初始值的桨距角控制,建立DFIG的复合频率控制策略,实现频率穿越,在转子侧添加主动式Crowbar电路实现低电压穿越,从而提升DFIG的电网故障穿越能力,并通过DIgSILENT/PowerFactory实验平台进行仿真分析。仿真结果表明,通过补充转矩增加DFIG的虚拟惯量,设置初始桨距角增加备用有功,两者共同作用的复合频率策略在提升跌落度与稳态值两方面改善DFIG的调频能力;主动式Crowbar电路投切速度迅速,将其模块引入Protection策略后,在电网故障消除后可立即向电网输送有功,并在故障期间可向电网输送无功。该研究有利于电力系统安全稳定运行。     

考虑风电不确定性和有功无功联合调整的两阶段优化调度

基于风电不确定性以及网络中潮流的合理分布对机组出力均有影响的调度问题,文中建立含风电的两阶段优化调度模型。针对风电预测精度日内-实时逐步提高的特点,日内滚动阶段根据时间序列法预测风电出力数据,构造优化发电成本的初调度,确定机组基础出力;实时阶段为了进一步减小误差,通过蒙特卡洛场景生成和后向削减预测风电出力,考虑风电的不确定性;通过有功和无功功率联合调整的动态潮流,使各机组根据频率特性系数按比例分担有功功率不平衡量,根据节点区域控制策略调整无功功率不平衡量,修正机组基础出力,实现潮流的合理分布,建立优化网损和电压水平的调度模型,并通过粒子群算法对模型求解,最后以改进IEEE14节点为例,进行仿真验证。     

柔性直流与风电协同的受端系统频率调控方法

针对柔性直流输电联网的受端岛屿电力系统频率稳定性问题,提出了受端系统风电与柔性直流输电系统协同的频率调控方法.在分析双馈风电机组(DFIG)和柔性直流输电系统(VSC-HVDC)有功功率调控性能的基础上,设计了 DFIG和VSC-HVDC参与受端系统惯性响应与一次、二次调频的总体方案;通过风电场附加频率控制,利用超速减...     

动态负荷对电力系统动态稳定性的影响研究

介绍了PSASP仿真软件中感应电动机的三阶模型,并用其暂态稳定计算模块,从时域仿真的角度分析了感应电动机比例和低压减载对电力系统动态稳定性的影响,比较了不同参数下低压减载对功角稳定和电压稳定的影响.通过对12节点多机系统的仿真,结果表明:感应电动机比例增加容易造成功角和电压失稳;低压减载有利于电压稳定,但容易造成功角曲线的大幅振荡;负荷的减载量和减载速度对电力系统的动态稳定性也有一定的影响.     

风电场并网系统的电压稳定性分析及改善措施

针对风电场并网带来的电压稳定性问题,以双馈风电机组为研究对象,根据双馈风电机组的运行特性,对风电机组的静态电压稳定和暂态电压稳定进行了理论分析,在Matlab/Simulink中建立了双馈风电场并网系统和静止无功补偿器模型,通过绘制双馈风电机组的P-V曲线,研究随着风电场出力的增加,电网静态电压稳定性的变化情况,并通过仿真验证了静止无功补偿器对于改善风电场并网系统的静态电压稳定性和暂态稳定性的作用.