光储联合发电系统的功率振荡特性分析与控制

高渗透光储并网发电系统功率振荡将因缺乏阻尼能力而威胁系统的动态稳定。首先分析通过调节光储系统的有功、无功增加系统阻尼的原理,并在光储联合系统并网功率控制的基础上,提出光储系统基于有功、无功控制的附加阻尼控制策略。该控制策略通过检测光伏侧直流电压变化,实现功率振荡过程中光伏并网逆变器和蓄电池储能系统的控制模式切换,使联合系统具备持续调节注入系统有功、无功功率的能力,并改善电网的阻尼特性。最后,基于渗透率约为30%的光储并网发电仿真系统,验证在系统出现振荡后,光储系统在所提控制策略下,具备通过快速功率调节抑制功率振荡的能力,从而实现多电源协调改善发电系统阻尼的控制目标。     

含风电的区域电网功率振荡特性分析与综合控制

风电场的有功功率调节应兼顾频率和阻尼控制功能,使其具有完备的支持能力,增强系统的动态稳定性。本文通过分析风电频率控制中微分环节和比例环节对区域电网间功率振荡的影响,提出风电机组频率控制策略的改进方案。利用一阶惯性-微分环节,使风电场频率控制始终表现为正阻尼特性,避免风电的有功调节引起系统低频振荡。最后,通过理论和仿真分析,验证了系统发生扰动后在所提综合控制策略下,风电机组不仅具备频率调整能力,并可有效改善系统的阻尼特性。     

含可控惯量发电系统的功角暂态稳定分析与惯性控制策略

具备虚拟惯性的变速风电机组可改善系统频率稳定性,但发电系统的功角暂态稳定也会因可控惯性的改变而发生显著改变。该文首先推导两端接入风电的互联两区域电网的数学模型,并分析在两区域电网中,风电机组的惯性调节对互联系统暂态能量的影响,以评估系统功角暂态稳定性。之后,为改善风电惯性控制对系统功角暂态稳定的不利影响,提出基于暂态能量的双馈风电机组(doubly-fed induction generator,DFIG)变虚拟惯量控制策略,通过快速调节两端区域电网内风电机组的虚拟惯性,不仅可避免故障后快速的惯性响应导致功角失稳,还能够提高系统暂态稳定性。最后,建立高风电渗透率的两区域互联系统仿真模型,验证了所提出的控制策略的有效性。     

风电场中STATCOM抑制系统功率振荡

含虚拟惯量控制的风电场给系统的小干扰稳定带来了新的影响,在此背景下,研究利用风电场配置的静止同步补偿器(STATCOM)附加阻尼控制对电力系统低频振荡的抑制。利用阻尼转矩法分析了虚拟惯量控制对风电并网系统阻尼特性的影响,提出利用风电场中配置的STATCOM增强系统动态稳定的控制策略。基于自抗扰理论设计了STATCOM附加阻尼控制器,以改善系统阻尼特性。基于DIg SILENT平台搭建典型的4机2区域系统进行仿真,仿真结果验证了具有附加自抗扰阻尼控制作用的STATCOM能有效地阻尼系统功率振荡。     

基于广义下垂控制的光伏发电系统的惯量特性分析

以电力电子设备为接口的新能源电力系统缺乏传统物理转子的惯量,大规模并网时系统的弱惯量问题突出。针对此问题,以广义下垂控制的光伏发电系统为研究对象,首先介绍了光伏发电系统的结构和广义下垂控制的数学原理。然后通过建立光伏发电系统的电气转矩模型,揭示了广义下垂控制下并网逆变器的惯量特性,分析研究了系统具有惯量特性的影响因素及参数影响规律。最后,通过仿真分析验证了分析的正确性。研究结果表明:广义下垂控制下光伏逆变器系统具有明显的惯量特性,惯量大小变化受控制器的主导零极点的影响,且等效惯量系数具有频域特性。     

大规模风电场并网系统次同步振荡功率传播特性研究

大规模风电场并网系统引起的新型次同步振荡已成为威胁电网安全稳定运行的重要问题,实际案例表明,此类次同步振荡可通过多个电压等级传播至三百公里以远,不过目前对次同步振荡功率传播特性还缺少研究。为此,该文基于次同步振荡机理抽象得到的原理模型,首先利用瞬时功率概念分析次同步振荡功率的表现形式。其次,通过电路分析与推导定量研究次同步振荡功率传播的特性。最后,通过时域仿真验证理论分析所得结论的正确性。研究结果表明,当系统对称运行时,次同步振荡功率包含次同步频率的分量与直流分量;当系统不对称运行时,还含有幅值与系统运行不对称程度相关的超同步频率的分量。另外,发现次同步振荡功率传播受潮流与线路阻抗特性影响的定量关系,提出次同步振荡功率传播影响因子与分流系数,用来量化表征次同步振荡功率在不同工况下的主导影响因素与传播路径。     

含风电场的发电系统可靠性分析

为分析风电场并网对发电系统可靠性的影响,建立了基于状态转移抽样的风电机组多状态模型,提出了等风速与等风频的状态区间划分原则,并根据实测数据求得风电机组各状态的平均持续时间与状态转移率。采用序贯蒙特卡洛模拟技术评估含风电场发电系统的可靠性。基于IEEE-RBTS的仿真结果表明:与威布尔直接抽样相比,风电机组多状态模型更精确;风电机组等风频11状态可靠性模型能够在不增加可靠性分析复杂性的前提下有效提高分析精度。     

联接含惯量交流系统的VSC-HVDC系统特性分析

目前针对电压源型高压直流输电(VSC-HVDC)系统控制特性的研究仅限于联接到等值交流系统的情形,建立VSC-HVDC系统联接到含惯量的交流系统的模型,研究弱系统条件下交流系统内部参数与VSC-HVDC系统的相互作用有重要意义。利用同步发电机(SG)模拟含惯量的交流系统,首先建立了连接到SG的VSC-HVDC系统的小信号模型,并验证了模型建立的正确性;利用参与因子法分析了特征根与状态变量的关联程度。采用特征根分析和仿真验证结合的方法,分别研究了线路阻抗、SG的惯性常数、阻尼系数的参数变化对系统特征根的影响规律;最后研究了VSC控制器参数对系统稳定性的影响作用。结果和结论证明,系统小信号稳定性随着系统线路阻抗角减小、短路比(SCR)的降低而降低;当惯性常数取值1.2 s时系统小信号稳定性先增强后减弱但不会失稳,当阻尼系数D在0~0.5范围内变化时,系统小信号稳定性先增强后减弱,VSC控制器参数对系统小信号稳定性影响也较大,在一定范围内调整SG惯性常数、阻尼系数和VSC控制器内外环参数值可以提高系统小信号稳定性。     

基于DFIG风电场功率振荡的成因分析

为更加全面、深入研究双馈风力发电系统振荡现象,提高DFIG风电场系统并网的稳定性和可靠性,基于某公司风电机组脱网故障的研究背景,引入了电力系统间谐波振荡的新概念来描述DFIG风电场系统的振荡现象。首先从间谐波的角度对双馈风电网系统的振荡机理进行研究分析,其次通过PSCAD仿真模拟实际的脱网故障,最后利用MATLAB对仿真数据进行分析处理,从而验证了相应频率风速的振荡也是DFIG风电场系统振荡的成因之一,由于风速存在一定频率的振荡导致DFIG系统中产生了间谐波,以至于间谐波与基波的相互叠加造成了双馈风力发电系统发生振荡现象。提出的间谐波振荡对今后风力发电系统的稳定性分析提供了一种新的思路。     

光伏发电系统抑制电力系统功率振荡的机理

光伏(photovoltaic,PV)发电系统可通过动态调控注入电网的有功功率、无功功率来改善电力系统的功率平衡特性,从而抑制电网功率振荡现象.为揭示PV抑制电网功率振荡的机理,通过2个受控电流源来描述PV在机电时间尺度下的有功、无功功率输出特性,建立了PV抑制功率振荡时电网有功功率分布模型,利用电气转矩法分析了PV在...     

基于Power Factory的风电场并网功率振荡阻尼控制设计

风电场并网将影响系统阻尼特性,提高发生低频振荡的可能性,带来周边电网的稳定性问题。通过对双馈异步电机控制分析,设计一种结合风机有功与可控串联补偿装置(TCSC)控制相结合的功率振荡阻尼控制,通过测量低频振荡后系统功率与频率波动,产生控制信号,结合双馈异步电机(DFIG)有功控制与TCSC补偿电容,以实现系统低频振荡的抑制。搭建更精确的DIg SILENT/Power Factory与Matlab/Simulink互联测试系统。结果表明,所提设计能有效抑制区域间与区域内两种振荡模态,提高系统暂态稳定性。     

系统功率振荡事件分析

强迫功率振荡已经成为影响互联电网安全稳定运行的重要问题之一,电力系统中多次因机组控制系统缺陷导致负荷波动从而引发强迫功率振荡现象,为了防范因机组控制系统缺陷导致强迫功率振荡给电网安全带来威胁和风险,本文通过PMU曲线并结合电厂机组运行状况分析了一起强迫功率振荡事件,振荡主要原因为机组高调门的电液伺服阀存在缺陷,引起机组出力大幅波动,对系统进行扰动,导致全网功率振荡,本次振荡通过切除扰动源后才恢复平息。针对本次事件暴露的问题提出相应防范措施,建议电厂要做好机组高调门等机组控制系统隐患排查,防止该类强迫功率振荡现象的再次发生。另外,要完善WAMS系统里功率振荡模块,提高振荡源辨识准确性,确保能迅速找到并切除振荡源。     

基于虚拟惯量控制的新型电力系统功率差前馈振荡抑制方法

为了解决新型电力系统的低惯量、弱阻尼问题,虚拟同步发电机技术备受关注。但虚拟同步发电机在为系统提供惯量和阻尼的同时,也使得系统在受扰动影响时产生有功振荡问题,并且容易产生稳态误差。为此,提出基于虚拟惯量控制的新型电力系统功率差额前馈振荡抑制方法,优化虚拟同步发电机控制,有效地减小了系统在扰动下产生的有功功率和频率冲击,改善了系统的动态稳定性。同时,分别建立常规控制、普通微分前馈控制和功率差前馈控制等控制策略的有功闭环小信号模型,并给出相关参数设计方法。仿真验证表明,所提策略对解决动态振荡、稳态误差问题的有效性与优越性。     

面向信息物理融合能源系统的大规模风电场发电功率随机特性分析模型与算法

随着风电并网容量的迅猛增长,对风电高度不确定性和间歇特性的准确估计与实时分析成为了风电入网迫切需要解决的难题。该文以信息物理融合系统为支撑,利用其多源信息感知与融合的特点,以随机Burgers方程为基础,建立了描述近地风场动态特性及其风电转换过程的随机系统模型。利用粒子滤波算法,实现了大规模风电场发电功率波动性的提前τ步估计与随机特性分析。最后,利用一个30风机风电场算例说明了算法的有效性。     

风电场功率控制一体化监控系统开发与应用

大型风电场监控系统冗杂且相互独立,在应用中形成以各自系统为边界的信息孤岛,导致风电场控制效率低、可靠性差和操作维护困难诸多问题.基于多模块一体化集成技术、统一指令控制技术以及功率控制技术,实现了风电场功率控制、能量管理以及风机监控等不同功能模块的融合统一,优化了风电场监控系统结构.开发了风电场功率控制一体化监控系统,通...     

光伏发电系统抑制电网功率振荡的机理研究

为了探究光伏发电系统(PVS)抑制电网功率振荡的物理机理及控制策略,利用PVS的快速响应特性,首先在机电时间尺度下建立了PVS接入无穷大电网的数学模型.然后,借助电气转矩分析法,对同步发电系统的惯量、同步以及阻尼特性进行了机理探究.研究结果表明:在PVS利用转速作为外环反馈信号的控制策略下,转速控制环的比例、积分、微分(PID)参数分别等效地改变同步机系统的等效阻尼系数、同步系数、惯性系数.最后,通过Matlab仿真验证,所得结果与上述机理研究结果一致.     

可控相间功率控制器潮流控制特性研究

阐述了基于相间功率控制器(IPC)的通用电路模型,分析了IPC在联络线潮流控制方面的特性和晶闸管控制串联电容器(TCSC)的工作特性,提出了一种可控相间功率控制器(TCIPC)的结构。此种TCIPC能够灵活、快速、连续的对联络线功率进行控制,并可以运用较小的电容器获得较宽的参数调节范围。TCIPC潮流控制仿真分析结果验证了此模型可以控制联络线潮流的有效性。     

利用光伏发电系统抑制电网功率振荡的研究

由于功率振荡严重威胁电网的安全稳定运行,基于光伏发电系统能独立控制其注入电网有功、无功的特点,提出了利用光伏发电系统来抑制电网功率振荡的方法,首先在理论上分析了单机无穷大系统中基于光伏电池的功率振荡抑制的原理,然后对单机无穷大系统带光伏发电系统运行进行了仿真分析。理论分析表明通过有功和无功的附加控制,光伏并网系统能够增加系统的阻尼。仿真结果进一步验证了其在单机无穷大系统中抑制振荡的有效性。得出大容量并网光伏发电系统可作为抑制系统振荡有效装置的结论。     

500kV可控串补功率振荡阻尼控制应用探讨

分析了电力系统强迫功率振荡与系统阻尼的关系,阐述了影响系统阻尼的因素和改进的方法,指出应用可控串补可改进系统阻尼、抑制功率振荡。分析了平果可控串补功率振荡阻尼控制器结构及传递函数各环节的作用,指出利用可控串补功率振荡阻尼控制功能可抑制功率振荡,改善系统稳定性,也为可控串补功率振荡阻尼控制器的研究和应用提供了借鉴。     

基于系统开环频率特性的自动发电控制振荡分析

频率振荡中与自动发电控制(AGC)过程强相关的振荡被称为AGC振荡.基于单机单负荷系统,利用开环传递函数对AGC振荡进行分析,并通过分析不同参数或环节对开环传递函数频率特性的影响,研究其对AGC振荡的影响,结果表明:AGC参数中频差系数及积分系数过大、AGC传输延时过大、机组环节频率特性的幅值过大或相位滞后过大,都会导...