电网短路故障下DFIG的电磁特性研究

对电网短路故障下双馈感应发电机（Doubly Fed Induction Generator,DFIG）的电磁特性进行研究以提高DFIG的故障穿越能力。在对实际电网进行简化的基础上,利用电路理论的换路原理以及KVL、KCL定律分别对电网三相短路故障发生时和切除时DFIG定子磁链的动态特性进行了理论研究;仿真分析了电网不同地点、不同短路故障类型下DFIG定子磁链和转子电流的变化特性。研究结果表明,电网短路切除时DFIG定子磁链发生突变,在线路电阻电抗比较小的情况下定子磁链跃变为稳态值而不出现暂态直流分量,从而短路切除时转子中不会出现暂态冲击电流。理论研究与仿真分析表明,短路发生时与切除时DFIG具有不同的电磁动态。     

不同电网故障情况下DFIG运行特性比较

现代风力发电的发展,对风电生产提出了新的需求,即在电网电压跌落处于一定范围内时风力发电机装置必须保持和电网相连,其中双馈式风力发电机(DFIG)的电压跌落渡过能力是目前风电研究的一个热点。为确保DFIG的低压过渡能力,通过仿真1.5 MW的双馈风力发电机,研究了对称电网电压跌落时,DFIG的定转子的电压电流、电磁转矩、转速、直流侧电压、有功、无功等量的动态响应情况;比较了不同电网电压跌落情况下,各动态响应的剧烈程度;分析了响应产生的原因并介绍了几种可行的双馈风力发电机电压跌落渡过策略。仿真结果说明DFIG在电网电压跌落对称故障下的动态响应由电网电压跌落的程度及系统控制结构决定。     

电网故障条件下双馈机组运行特性分析及其协调控制

电网发生暂态故障情况下,风力发电机定、转子均会出现过压、过电流等一系列问题,若不采取及时有效的应对措施,会导致风电机组大规模解列,将使电网故障进一步恶化。为防止上述情况出现,提高风电机组应对电网暂态故障的能力,详细分析了电网故障时双馈感应风力发电机的运行特性,提出了一种电网故障条件下转子侧变流器与Crowbar电路的协调控制策略。重点研究了转子侧变流器与Crowbar电路在暂态故障期间状态切换逻辑;在低电压稳态运行期间,提出采用不同故障类型下的相应控制方法,即对称跌落时采用常规PI控制,不对称跌落时采用PIR控制;并给出了整个跌落期间双馈发电机完整的协调控制流程图。最后基于理论分析,研制了40 kW双馈型风电模拟系统,将该系统应用于电力系统动模试验系统进行实验验证。实验结果表明,采用该协调控制策略,在电网暂态故障下,能有效改善双馈发电机定、转子过流、过压的情况,实现了双馈感应发电机在电网故障时的低电压穿越功能。电力系统动模试验系统与真实电网仿真度较高,研究成果对大功率机组增强应对电网故障能力具有重要的参考意义。     

电网电压不平衡度对DFIG运行特性的影响

分析了电网电压不平衡理论以及常见的电压不平衡情况,推导了电网电压不平衡时双馈感应发电机(doubly-fed induction generator,DFIG)的输出功率,研究了电网电压不平衡时双馈感应发电机的运行特性。在Matlab/Simulink中搭建DFIG并网模型,进一步仿真研究了电网电压不平衡情况下DFIG的运行特性。研究表明,随着不平衡度的增加,风机输出有功功率和无功功率、定子侧有功功率和无功功率、转子侧有功功率和无功功率的脉动幅值近似线性增大。在同一不平衡度下,有功功率的脉动幅值高于无功功率的脉动幅值。     

电网电压对称故障时DFIG转子电流的优化控制策略

为抑制电网电压对称故障时双馈感应风力发电机(DFIG)的转子过电流,本文在电网电压对称故障时DFIG数学模型的基础上,分析了DFIG磁链自由分量引起的转子过电流机理,提出了一种以抑制转子电流自由分量为目标的DFIG优化控制策略。在转子电流基频分量闭环常规控制策略的基础上,加入了转子电流自由分量调节器,以构成DFIG电流优化控制系统,并分析了其对DFIG控制系统稳定性、动态特性的影响,进而给出了转子电流自由分量调节器参数的设计,增强了对转子电流自由分量的阻尼。最后,通过构建实验机组,对控制策略的有效性进行了实验验证。     

电网电压不对称故障条件下DFIG风电机组控制策略

提出了一种可应用于双馈异步发电机(DFIG)转子侧变换器的新型电流控制器,即双dq-PI转子电流调节器.在电网电压不对称故障条件下,该电流调节器可对DFIG的转子电流正、负序分量同时进行控制.推导了电网电压不对称故障条件下DFIG的数学模型,根据风力发电机在电网电压不对称故障条件下的运行规程,提出了4种控制目标,同时基于正序定子电压定向简化并得到了转子电流调节器的正、负序电流参考给定量.在一台额定功率为10 kW的DFIG实验机组上,对所提出的转子电流控制器进行了实验验证,结果表明基于该控制器的控制方案可大大改善DFIG系统在电网电压不对称故障条件下的运行性能,提高系统的故障穿越能力.     

电网故障下含DFIG的风电场暂态电流特性分析

风电场故障特性是其保护整定与配置的重要依据之一。在阐述双馈风电机组数学模型构建过程的基础上,建立了双馈风电机组提供的短路电流表达式和风电场联络线接地故障短路电流表达式,量化分析了诸如Crowbar控制策略、风电机组并网数目、风电机组运行风速、无功补偿等因素对该短路电流的影响;进一步,在分析风电场主要保护配置及其特征的基础上,推导与分析了上述短路电流及其主要影响因素对风电场配置的主要保护的影响。最后,以新疆某1.5MW风电场为背景,基于PSCAD/EMTDC平台仿真验证了上述理论分析的正确性。     

电网故障下双馈风电无功特性分析及暂态支撑

在对称电网故障下电网电压跌落程度和风速变化对双馈风电发电机(DFIG)的电磁暂态过程和其无功电流极限的影响规律分析基础上,分别讨论了故障持续期间DFIG定子侧以及网侧变流器的无功支撑特性,并结合并网风电场低电压穿越(LVRT)要求,提出了故障期间利用机组容量输出最大无功电流的DFIG改进控制策略,向电网提供最大暂态无功支撑。最后通过实验验证了所提改进控制策略的可行性。     

电网故障下DFIG的动态特性研究

针对电力系统中四种典型故障类型,基于对称分量法和同步坐标变换,分别建立了四种故障类型下DFIG电压、磁链的空间矢量模型,推导了DFIG的定、转子电流表达式。通过matlab仿真研究了DFIG在对称故障和不对称故障下的动态特性,实验结果发现由于A相接地故障时,产生不对称分量,使得电压、磁链等发生了二倍工频振荡。     

电网故障下双馈风电机组暂态电流评估及分析

为了便于分析并网双馈风力发电机组低电压穿越(LVRT)运行的承受能力,有必要对电网故障下双馈风电机组的暂态电流进行评估.本文利用双馈发电机定、转子磁链的暂态变化机理,推导并提出了双馈风电机组在机端短路故障和电网电压不同跌落程度时的定、转子暂态电流评估的解析表达式,并通过考虑风力机传动链柔性的机组暂态仿真结果验证了推导表达式的正确性.在此基础上,应用推导的表达式对双馈风电机组在不同初始输出有功功率、无功功率以及电网电压不同跌落程度时的定、转子暂态电流最大值进行了计算,并得到了不同运行工况对机组暂态性能的影响规律.     

湖南电网故障的统计特性分析

统计湖南输电网故障记录数据,发现该电网故障具有幂律分布特性。针对故障原因分析表明,极端恶劣天气导致的电网故障频发现象,是湖南电网故障具有幂律分布的根本原因。     

基于Multi-Agent的电网协同保护

为了满足我国电力系统全国大联网发展的需要,增强整个电网的保护性能,基于已有的Multi-Agent系统和Agent特性,分析了MAS成员及其协同关系,设计了一个电网协同保护控制方案。方案中,MAS体系结构分为信息、协同和交互3层。信息层利用SCADA采集信息并传给协同层。在协同层中,各种分析检测Agents对信息进行处理并汇报给决策Agents,再考虑各种因素快速作出正确决策。协同层中采用了过电流保护(OCR)软件及PEDA等。在Agents诊断故障中采用了PEDA技术准确快速切除故障,缩小停电范围。交互层的Agents将处理后的信息传给用户。MAS体系中各层间Agents相对独立又相互协同共同完成电网协同保护。与传统的继电保护配合相比,基于MAS的电网协同保护在整体上更具有可靠性和灵活性,为电网智能化保护提供了有效途径。     

大型互联区域电网解列后送端电网频率特性及高频切机方案

目前,我国已经形成华北—华中特高压交流联网格局,联网初期有必要研究特高压联络线解列后,2个区域电网的频率稳定性。以华中(含川渝)电网调度数据为基础,通过推导大型互联区域电网频率偏差的解析式,把握了频率变化过程中最高频率和稳态频率特性;在以上工作基础上,再通过构建华中电网的等值单机带负荷模型,研究华中电网高频切机的最佳频段、最少切机量和切机各轮次的较优比例。最终,提出了适合于华中电网的高频切机方案,并验证了其适应性。     

联网对海南电网内部故障稳定性的影响与措施研究

对联网前后海南电网线路、机组等元件“N-1”、“N-2”和多重严重故障下系统的响应分别进行了比较分析,得出了联网后海南电网频率稳定性显著提高,电压稳定性略有提高,功角稳定性有所下降,总体稳定水平得到提高的结论。对功角稳定水平降低的机理进行了分析。为确保电网的安全稳定,对继电保护和开关的维护等提出了要求,提出了失步解列快速隔离故障的若干措施.     

广西电网典型事故统计分析

为总结经验、吸取教训,进一步做好电网安全运行工作,夯实电网安全运行基础,文章统计1999年～2003年中广西电网发生的多起典型事故,分析了事故发生的主要原因,提出避免类似事故的防范措施。     

风功率不确定性对电网的影响及其应对措施

讨论了适应不同研究需要的风功率概率模型、时间序列模型及预测误差模型。在现有研究工作的基础上讨论了风功率的不确定性对发电系统可靠性、电力系统规划及系统短期调度的影响。研究表明,风功率不确定性对电力系统的影响大多是负面的。还简要分析了利用储能系统改善风功率不确定性的可能性。     

含双馈异步风电机组的风电场电能质量分析

通过对风电场接入电网后电能质量影响的分析,以及风电场内部电能质量水平的测试,分析了风电场投运前后、不同运行方式等各个阶段静态无功补偿装置的补偿效果,探讨了在电网背景电能质量水平较差情况下,接入双馈型风机风电场后的电能质量情况。     

基于Hilbert-Huang变换的电网故障行波定位方法

正确辨识和检测故障行波信号是实现电网故障行波定位的关键.提出了一种新的故障行波信号时频分析方法,采用Hilbert-Huang变换(HHT)对故障行波信号进行检测,通过经验模态分解(EMD)法提取故障行波信号的固有模态函数(IMF),再进行Hillaert变换,得到各自的瞬时频率,由瞬时频率进行行波到达时刻的准确检测.HHT与小波变换比较,不存在变换参数的选取难题,变换结果具有唯一性.仿真结果表明HHT能更准确地提取电网故障行波波头位置,有效提高故障行波定位精度.     

贵阳南部电网高频问题与超速保护器仿真研究

以2005年水平年南方电网的实测数据为基础,建立了实际电网机组原动机、调速器、超速保护器(overspeed protection controller,OPC)和负荷等元件模型,采用该模型进行机电暂态仿真实验,结果表明该仿真过程与2006年7月7日贵阳南部电网的实际故障过程接近。通过仿真比较,分析了贵阳南部电网出现孤网高频故障的原因,提出了抑制系统振荡的主要措施,指出了目前电网OPC整定原则存在的问题,建议相关部门尽快制定符合电网实际情况的协调整定原则。