基于功率比的带并补电抗风电送出线自适应单相重合闸策略

工程应用中,带并补电抗的风电送出线单相重合闸套用常规输电线路单相重合策略,重合前不判定故障性质,易重合失败,对所联风电场和系统造成二次冲击;现有输电线路自适应单相重合闸策略应用于风电送出线时,易受其多变运行工况的干扰。文中通过对故障相有功、无功功率比故障前后变化特性的分析,提出了一种基于功率比的带并补电抗的风电送出线自适应单相重合闸策略。理论分析及仿真验证表明,该策略能够适应风电送出线多变的工况,对送出线的故障性质做出快速、准确的判定,并且不受过渡电阻和故障位置的影响。     

风电接入孤网后的频率控制策略

由于风电场容量相对于孤网系统容量较大,且不具备传统发电机组的调频功能,风电出力的随机波动特性势必会引起孤网系统频率的显著波动,严重影响孤网中设备的安全稳定运行。在总结及阐述孤网概念及已有频率控制方式基础上,研究并建立抑制风电接入后频率大幅波动现象的孤网频率控制策略,包括三次和二次频率调节策略,其中,三次调频考虑风电场短期和超短期出力预测进行含风电的协调调度,二次调频根据系统频率以及风电场出力趋势对常规电源和风电出力进行秒级至分钟级的调整。最后,通过建立含风电的孤网动态仿真模型,仿真验证所提出控制策略的有效性。     

风电场110kV单回送出线主动探测式三相重合闸方法

风电场110 kV单回送出线因故障而三相跳闸后,输电线路电磁能量迅速衰减,给故障性质识别带来了很大困难,且风电场失去与系统连接后处于孤岛状态,由于功率阻滞,孤岛系统的电压、频率迅速失稳导致切机。提出利用风机变流器向送出线注入低电流实现故障性质识别的方法,在风电机组切机后,先闭合一台风机主断路器和送出线靠近风电场一侧的断路器,短时导通风机网侧变流器电力电子器件,使得其直流侧电容向交流线路放电,利用电流积分特征构造保护判据实现故障性质识别,并提出风电场110 kV单回送出线主动探测式三相自适应重合闸方案。通过PSCAD/EMTDC仿真验证了故障性质识别和主动探测式重合闸方案的正确性。     

接入LCC-HVDC的双馈风电场孤岛启动与并网控制策略

接入常规高压直流输电(LCC-HVDC)的双馈风电场系统,在直流送端无电压支撑的条件下无法孤岛启动,在传统并网控制方法下也无法稳定运行。为实现系统的孤岛启动及并网后的稳定运行,提出了一种接入LCC-HVDC的双馈风电场孤岛启动与并网控制策略,包括基于分布式储能的电路拓扑、孤岛启动的时序以及启动时序中每阶段系统的控制方法。在电路拓扑中,由配置于若干双馈风电机组变流器直流母线的储能为系统启动提供能量。基于此,风电机组采用空载启动方式,并网后风电机组采用基于无功功率的频率控制,直流系统采用基于有功功率的电压控制,两者共同维持送端交流母线电压及频率稳定。基于PSCAD/EMTDC的仿真结果表明,系统不仅能够顺利完成孤岛启动,而且在正常工况下电压和频率能够维持稳定,从而验证了所提孤岛启动与并网控制策略的有效性。     

不带并联电抗器的风电场单回送出线自适应三相重合闸策略EI北大核心CSCD

常规三相重合闸策略应用于不带并联电抗器的风电场单回送出线时重合成功率低,重合失败将对风电系统造成二次冲击。提出了一种不带并联电抗器的风电场单回送出线自适应三相重合闸策略。该策略基于故障时线路实时工况,确定风电场侧投入的替代负荷和风电场切机容量,有效增加了风电场侧维持暂稳的时间,提高了线路的重合成功率;在风电场侧加装充电电容,提出了基于充电电容的电压特征判定线路故障性质及运行状态判据,避免重合于故障状态造成二次冲击,并据此确定重合策略。以PSCAD/EMTDC为平台构建了仿真模型,验证了所提自适应重合闸策略的正确性与可行性。     

不带并联电抗器的风电场单回送出线自适应三相重合闸策略

常规三相重合闸策略应用于不带并联电抗器的风电场单回送出线时重合成功率低,重合失败将对风电系统造成二次冲击。提出了一种不带并联电抗器的风电场单回送出线自适应三相重合闸策略。该策略基于故障时线路实时工况,确定风电场侧投入的替代负荷和风电场切机容量,有效增加了风电场侧维持暂稳的时间,提高了线路的重合成功率;在风电场侧加装充电电容,提出了基于充电电容的电压特征判定线路故障性质及运行状态判据,避免重合于故障状态造成二次冲击,并据此确定重合策略。以PSCAD/EMTDC为平台构建了仿真模型,验证了所提自适应重合闸策略的正确性与可行性。     

多源并存外送系统高频问题分析及控制策略

我国风电资源主要分布在三北地区,以集中送出模式为主,当外送通道中断后,极易出现高频。针对多源并存外送系统孤网运行后存在的高频问题,从理论上分析了风电接入对系统频率特性的影响,提出了多源并存外送系统高频控制思路。结合实际电网存在的高频问题,仿真分析了风电接入比例、孤网过剩有功功率大小、常规机组开机方式和负荷水平变化对孤网频率特性的影响,提出了考虑频率主导因素的高频控制策略,并对所提策略进行验证。     

风水送端系统孤网频率特性影响因素分析

为了深入分析含风电的送端系统解网后孤网小系统的频率特性,并有针对性地提出频率稳定的控制措施,以某地区电网为例分析含风电、水电的孤网小系统解列后的频率特性,并研究了影响频率特性的主要因素。以联络线外送功率、地区电网各种机组类型装机容量组成比例、用电实际负荷变化作为敏感因子进行了敏感性分析,得出各种组合情况下的频率变化特性,为保证电网安全稳定运行提供技术依据,也为存在类似问题的电网提供参考。     

特约主编寄语

为了深入分析含风电的送端系统解网后孤网小系统的频率特性,并有针对性地提出频率稳定的控制措施,以某地区电网为例分析含风电、水电的孤网小系统解列后的频率特性,并研究了影响频率特性的主要因素。以联络线外送功率、地区电网各种机组类型装机容量组成比例、用电实际负荷变化作为敏感因子进行了敏感性分析,得出各种组合情况下的频率变化特性,为保证电网安全稳定运行提供技术依据,也为存在类似问题的电网提供参考。     

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。     

考虑多安全性约束的风电场穿透功率极限研究

穿透功率极限是含风电场电网规划中的重要问题。本文从梳理风电场穿透功率的多种约束条件入手,建立了包含系统潮流平衡、支路潮流、常规机组出力等约束条件的风电穿透功率极限计算模型,在此基础上引入了风电波动导致的系统频率偏差及电压偏差等安全性约束条件。提出了基于系统惯性中心频率的频率偏差指标和基于系统线性化方法的电压偏差指标,从安全性角度考虑了风电接入容量的影响因素。采用遗传算法对模型进行求解,相关算例证明了该方法的准确性和合理性。     

计及系统调频需求的风电场有功调整方法

随着风电并网容量的快速增加,风电功率的波动性与随机性给系统调频控制带来的困难也更加突出。从风电场参与系统调频控制的角度出发,结合风电场和风电机组调节特性以及系统频率分级调整的特点,建立一种适用于大规模风电并网系统的风电场及其风电机组有功功率分级控制框架,并提出基于系统实时频率偏差的风电场及其风电机组有功调控算法。仿真结果表明,该方法能够使得风电场根据系统调频需求快速调整有功功率输出,从而缩短频率异常时间,给系统的频率稳定提供有效的支撑。     

双馈型风电机组的惯性控制

在分析双馈风电机组运行特性和控制策略的基础上,提出双馈风电机组的惯性控制策略.该策略附加一个频率控制环节来为风电机组的有功功率控制系统提供一个额外的有功参考信号,进而使风电机组能够及时响应系统频率来调整其有功输出.通过对含风电装机容量系统的仿真分析,验证该控制策略在系统出现功率不平衡后,能够利用双馈风电机组的惯量使风电场具备对系统频率快速响应的能力,从而提高了基于双馈风电机组的大规模风电场接入电网后的电力系统频率稳定性.     

基于VSC-HVDC并网风电场的低电压穿越技术研究

VSC-HVDC系统应用于大规模风电集中并网、远距离输送时,要解决电网故障时风电场的低电压穿越(LVRT)问题。为此,提出VSC-HVDC系统与风电场的协调控制策略。低电压穿越期间,通过HVDC两端变流站对电网提供无功支持并采用基于频率控制的快速功率降低算法控制风电场馈入功率,维持直流线路功率平衡。同时,提出风电机组分层控制,使之与HVDC功率控制相协调,保持风电机组的电压稳定。VSC-HVDC系统与风电场间无需通信连接,无需增加设备投资,具有较好的经济性。最后,算例仿真结果验证了该控制策略的快速性和有效性。     

具有低电压穿越能力的风电接入电力系统继电保护的配合

具备低电压穿越能力的风电机组要求在一定的故障条件下不脱网,需要相关继电保护与之配合。详细分析了风电场送出线以外输电系统元件故障、风电场送出线故障、风电场内部电网故障以及风电机组本体故障情况下,输电系统保护以及风电场内部保护应有的配合关系。进一步分析了当前集中式接入风电场的继电保护配置,指出风电机组保护及变流器保护选择性不强,在风电场内部保护或系统保护动作切除故障之前,风电机组已经脱网,而且将风电网等同于单侧电源的配电网,没有考虑风电机组对短路的贡献。最后分析了单风电机组本体保护、风电场主变保护、风电场送出线保护需要进行的改进,以保证低电压穿越能力的发挥,并指出各保护需要注意的问题。     

基于温控负荷的孤岛微电网建模与控制研究

对于以孤岛运行方式存在且含可再生能源的微电网系统而言,提出了一种建立在温控负荷方式基础之上的变参与度控制模式。以冰箱为例,可通过该控制模式根据实际情况来调整冰箱自身的功率需求,与储能系统在良好的协同关系下共同参与到对孤网的功率调节工作当中。同时,还结合蓄电池以及风电,基于Simulink环境,建立了一个完整的系统仿真模型。对于含风电的孤网而言,受到蓄电池协同因素的影响,参与功率调节的温控负荷方式除了能够最大限度地满足用户操作的积极性以外,还对合理控制蓄电池容量以及减小蓄电池充放电深度水平有重要意义,能够延长蓄电池使用寿命。     

混合双馈入系统对风电外送能力的提升分析

由于我国高负荷地区聚集,能源呈逆向分布,风电消纳主要以外送为主,针对风电场大量弃风的现象和高压直流输电网架的大量建设,提出了一种能够提高风电外送能力的混合双馈入直流输电系统。该系统是在传统风火联网直流外送基础上,增加风电孤岛经VSC直流外送系统,提出由短路容量比、直流最大传输功率指标与传统双馈入系统进行对比,在DIg SILENT软件中建模,结果显示了混合双馈入的优越性,最后基于故障扰动法对混合双馈入和传统双馈入的暂态特性进行对比分析,仿真结果表明混合双馈入系统能增加风电场的外送功率,故障期间VSC系统可以有效调节电网侧交流母线电压,增加LCC直流通道的外送功率。     

动态约束下的风电场最大可接入容量研究

基于DIgSILENT/Power Factory仿真平台建立了新疆某地区含风电场的电力系统仿真模型,以电压和频率两个电气量作为动态约束条件,通过对风电场的穿透功率极限的计算和仿真,确定了该地区电网的风电场最大可接入容量。研究结果表明：采用频率约束法计算和时域仿真分析相结合确定的风电场最大可接入容量,能保证风电系统的稳定运行;并且优化影响风电系统稳定运行的因素和不同约束条件,对确定系统的风电场最大可接入容量和风电场的设计、运行和规划都有重要意义。     

考虑风电波动性的微网中电动汽车分布式协调运行方法

随着风力发电的快速发展,间歇性风电引起的电网功率波动问题日益凸显,而通过制定插入式电动汽车（plug-in electric vehicles, PEVs）的合理充放电策略,可为平衡功率波动和调节系统频率提供有效支撑。文章针对含风电的微网功率波动问题,提出了基于电动汽车参与意愿度和效用函数最大的PEVs协调运行模型,并基于一致性理论设计了PEVs分布式充放电控制方法。所提方法以完全分布式方式最优调整PEVs充放电功率,可有效平抑风电功率波动,并能满足PEVs日常多种充电场景需求,包括PEVs随机到达时间和启程时间、电池荷电状态随机初始值和目标值。最后通过含有5个风电场和2 000台PEVs的微网进行验证,仿真结果表明所提PEVs协调运行模型和分布式控制方法可灵活满足规模化PEVs的充放电需求,并可有效改善微网系统的频率响应特性。     

动态约束下的风电场最大可接入容量研究

基于DIgSILENT/Power Factory仿真平台建立了新疆某地区含风电场的电力系统仿真模型,以电压和频率两个电气量作为动态约束条件,通过对风电场的穿透功率极限的计算和仿真,确定了该地区电网的风电场最大可接入容量.研究结果表明:采用频率约束法计算和时域仿真分析相结合确定的风电场最大可接入容量,能保证风电系统的稳定运行;并且优化影响风电系统稳定运行的因素和不同约束条件,对确定系统的风电场最大可接入容量和风电场的设计、运行和规划都有重要意义.