弱连接VSC的锁相环同步暂态稳定综述

聚焦于单个弱连接电压源变流器(WG-VSC)系统在对称故障等大扰动下的锁相环同步暂态稳定性问题,梳理总结了其研究现状,包括暂态失稳现象、稳定机理、量化分析方法、稳定性提升控制措施等。实际运行控制中,从参数空间的角度分析以VSC注入有功/无功电流为参数空间的暂态稳定域更为直观,因此定义该暂态稳定域为电流可行域,并综述了相关研究工作。最后从多WG-VSC并联系统、不对称故障下、电压源虚拟同步型或构网控制下、不同锁相环的影响分析等方面展望了锁相环同步暂态稳定性问题的发展与应用前景。     

连接交流系统的HVDC线路暂态稳定判别及保护机制

随着交/直流混联系统不断推广应用,混联系统的保护动作机制决定着系统的稳定性。提出了一种交直流混联系统稳定性判别原则,根据直流系统故障后的恢复运行极限时间配置保护。分析了交直流混联系统的暂态稳定性模型,推导出了HVDC连接下的电磁功率表达式。以两机交直流混联系统为例,分析了暂态稳定的AC/DC等面积定则,给出了故障前、故障中和故障后的分析。根据两机系统暂态稳定判据,提出了直流系统故障下的恢复运行的极限时间,以此配置保护,提高混联系统的暂态稳定性。通过仿真算例,分析了影响AC/DC系统暂态稳定性的主要参数,同时说明了所提方法的适用性。     

计及暂态模式切换下垂控制逆变器故障下同步稳定分析

针对下垂控制的逆变器过流能力弱的问题,须在控制中添加电流饱和限制,这使得逆变器存在电压源/电流源暂态模式切换过程。为了分析该模式切换动态对系统稳定性的影响,开展了下垂控制逆变器故障下同步稳定性研究。首先建立下垂控制逆变器同步动态动力学模型,分析电压源/电流源暂态模式切换对等效功角曲线的影响。以此为基础,分别构造了逆变器电压源和电流源运行模式下系统的暂态能量函数,从加减速面积和能量变化的角度揭示了系统同步稳定机理,研究了故障切除时间对系统暂态同步稳定性的影响。进而提出一种基于功率改进控制的优化控制策略,故障下通过切换逆变器的功率控制方式,使故障期间逆变器输出有功功率与无功功率保持稳定,以提高系统同步稳定性,并构建了基于下垂控制逆变器并网系统的仿真模型,验证了同步稳定分析的正确性和提出控制策略的有效性。     

基于WAMS的等值OMIB系统暂态稳定预测

应用扩展等面积法(EEAC)将系统中所有发电机划分为两个机群,等值并简化为单机无穷大(OMIB)系统,通过等面积定则预测系统的暂态稳定性。利用范数理论计算各发电机之间的空间距离,提出一种分群指标。通过分析调速器和原动机模型,得到机械功率的预测模型,以此预测机械功率的变化,突破假定机械功率不变的限制。通过对CEPRI-36系统算例,验证所提出预测方法的可行性。     

双馈风电机组故障穿越对系统暂态稳定的影响

在风电场中占较大比例的双馈风机由于具有不同于同步发电机的运行特性,使得如今风电的大规模接入对系统的暂态稳定造成了新的影响.文章介绍了传统电力系统的扩展等面积定则;推导出能够基于扩展等面积定则进行理论分析、且可以反映故障后风电机组功率控制对系统暂态稳定性影响机理的表达式;利用DIg SILENT/Pow-er Facto...     

基于系统拓扑动态调整的短路电流抑制措施对系统暂态功角稳定性的影响研究

随着电网的发展,网架结构不断加强,交流系统短路容量逐步提高,短路电流超标问题日渐突出,需要合理控制系统的短路电流水平。基于系统拓扑动态调整的短路电流抑制措施,通过在故障期间快速动态改变系统拓扑结构达到限制短路电流的目的。该文以500kV和220kV典型接线为例,研究3/2接线与双母线接线的母线分段开关采用抑制措施后,对系统暂态功角稳定性的影响。根据理论及仿真分析得出,基于系统拓扑动态调整的短路电流抑制措施在有效减少短路电流的同时,对系统的暂态功角稳定性有一定的影响,实施中需要针对实际系统进行具体仿真分析。     

虚拟同步机并联电流控制型变换器系统暂态同步稳定性分析

并网并联供电系统中,电流控制型变换器注入电流对虚拟同步机暂态同步稳定性有不可忽视的影响,甚至可能导致系统出现不可逆失稳问题.研究并联供电系统中变换器间的交互机理是保证系统在暂态过程中安全稳定运行的重要前提.文中建立了电流控制型变换器与虚拟同步机暂态交互模型,发现注入电流对虚拟同步机暂态稳定性的影响主要由功率耦合项决定....     

基于扩展等面积定则的储能电站提高电网暂态稳定最优工作时间的研究

电池储能电站参与电网暂态稳定紧急控制过程中,电池充放电频率很高,长时间工作会缩短电池寿命。通过大量仿真发现储能电站在参与暂态稳定控制过程中实际工作时间很短,因此需要计算出储能电站最优工作时间。该文建立电池储能的机电暂态模型,通过阻尼转矩法分析储能电站提高电网暂态稳定的机理,同时阐述了其不同容量配置以及接入位置不同对暂态稳定的影响。该文提出并计算了储能电站最优工作时间,在扩展等面积法的基础上,实时在线采集发电机转子转速、功角、电磁功率和机械功率数据,通过数值积分计算出储能电站最优工作时间,在确保电网暂态稳定的前提下尽早退出运行。该理论不仅可以减少电池充放电次数,而且可以使电网在最短时间内恢复稳定。通过电力系统综合分析软件进行仿真,验证理论分析的准确性及工程实用性。     

基于稳定域边界二次近似的故障临界切除时间估计

基于故障后电力系统稳定域边界的二次近似来估计临界切除时间。在计算中,通过二次项系数矩阵分块来降维计算二次项系数,大大降低了二次项系数的计算量。临界切除时间由持续故障轨迹和主导不稳定平衡点(CUEP)所决定的稳定域边界二次近似的交点确定。在IEEE3机9节点系统和新英格兰10机39节点系统中的仿真表明了该方法的有效性,特别是对非发电机节点故障临界切除时间的估计精度较高,能够满足工程要求。     

基于EEAC的大电网失步解列装置布点研究

在电网中预先选择合适的解列点,配置解列装置是实现系统发生失步振荡后可靠解列的前提条件。介绍了一种基于EEAC扩展等面积定则的失步解列装置布点方法,通过对华东电网失步解列装置的布点分析,表明了该方法的可行性。     

电网故障下全功率风电场内部机组的暂态稳定性分析

全功率风电场中机组并网运行的稳定性往往与网侧变流器的控制和并网阻抗有关,因而风电场中机组的失稳并不是同时发生的.为揭示风电场中机组的位置与其暂态稳定性的关系以及机组间稳定性的相互影响,建立了基于锁相环的多风电机组非线性降阶模型.基于等面积法的思想,分析了不同运行条件下风电场内部不同机组的暂态稳定裕度以及场内线路阻抗对稳...     

大电网下基于故障域的PMU配置和故障定位新方法

提出一种基于故障域的PMU配置和故障定位新方法。根据故障时PMU可观性的配置要求,在假想故障下划分全网的故障配置域,进行了基于故障配置域的PMU整数线性规划配置。系统发生故障时,根据各故障域内附加差动电流的响应,确定实时故障域,在实时故障域内采用虚拟电流法对故障进行了精确测距。算例分析表明,所提方法以少数的PMU配置实现故障网络的拓扑可观,为构建可靠经济的强壮电网监测系统提供了参考;故障域的实时响应使得快速锁定故障区域,防备连锁跳闸误动作成为可能;并且文中的故障测距技术对各种故障类型、故障位置以及线路结构均有良好的定位效果。     

并网变换器的暂态同步稳定性分析：稳定域估计与镇定控制

针对并网变换器在大扰动下暂态同步稳定性问题,当前的研究缺少基于直接法的严谨分析(如稳定域估计)。为此,该文构造解析的李雅普诺夫函数,通过研究耗散区间和最大临界等位面得到稳定域的定量估计方法。据此,进一步给出暂态同步稳定性的定量判据及稳定裕度指标,定量分析实际变量对暂态同步稳定性的影响。在此基础上提出两种稳定控制方法：一种通过补偿锁相环的负阻尼效应扩大稳定域范围;另一种通过重塑状态轨迹将锁相环的状态引导至稳定域内,以实现失稳镇定。所提稳定域估计方法相较当前其他解析方法(如等面积法)更为严格;所提镇定控制方法的有效性均在PSCAD/EMTDC仿真和RT-LAB硬件在环平台进行了全面验证。     

基于功角与电流灵活调控的VSG故障穿越方法研究

电网发生故障时,虚拟同步发电机(virtual synchronous generator,VSG)的运行稳定性受到影响,且无法抑制短路过电流,影响其对电网的支撑能力。保证在电网故障下VSG能够继续为微电网提供电压频率支撑是提高电网稳定性的重要方法。针对该问题,该文充分利用VSG灵活可控的优势,提出一种基于暂态功角与电流灵活调控的VSG故障穿越方法。所提方法能够抑制故障期间VSG输出电压与电网电压之间的相位偏移,在保证VSG在故障期间的暂态功角稳定性的同时可以兼顾对短路电流的控制,有效防止VSG短路过电流。通过分析,给出暂态控制策略原理与具体控制流程。仿真与实验结果证明所提VSG暂态控制策略的正确性和有效性。     

基于子系统划分和注入电流比的配电网故障定位方法

针对配电网因结构复杂、分支众多而难以实现准确故障定位的问题,提出了一种基于子系统划分和注入电流比的配电网故障定位方法。首先,根据末端节点数将配电网划分成若干相互独立的子系统,并在任意子系统内计算首末端节点的等效虚拟注入电流,继而可得故障点的注入电流。然后,假设将该电流在各子系统的不同节点分别注入,根据末端节点电压计算值与实测值的误差大小确定故障子系统。最后,在故障子系统内,利用首末端节点注入电流比与真实故障点的位置关系进行故障定位。所提方法仅需在首末端节点配置微型同步相量测量单元,具有较好的经济性。经Matlab/Simulink仿真测试,所提方法不仅受故障类型、过渡电阻、故障位置、初相角的影响较小,而且对负荷变化和噪声不敏感。     

基于实用稳定域的次同步振荡阻尼控制器设计

随着高压直流输电、柔性交流输电装置的广泛应用电力系统运行方式灵活多变,对次同步振荡有着显著的影响,传统的采用“逐点法”设计的阻尼控制器可能存在鲁棒性不足的问题。为提高控制器的鲁棒性,提出一种基于实用随着高压直流输电、柔性交流输电装置的广泛应用电力系统运行方式灵活多变,对次同步振荡有着显著的影响,传统的采用“逐点法”设计的阻尼控制器可能存在鲁棒性不足的问题。为提高控制器的鲁棒性,提出一种基于实用次同步振荡稳定域的阻尼控制器优化设计方法。采用临界阻尼定义一种新的稳定边界,构成实用次同步振荡稳定域,并直接以该稳定域为目标进行阻尼控制器参数优化。分析一个含可控串联补偿(thyristor controlled series capacitor,TCSC)系统的多个运行参数对次同步振荡的影响,发现TCSC导通角是影响次同步振荡模式阻尼的主导因素。采用遗传算法,以TCSC导通角构成的实用次同步振荡稳定域为目标,设计附加励磁阻尼控制器(supplementary excitation damping controller,SEDC)的参数。结果表明,所设计的SEDC能大大扩展TCSC的安全工作范围。     

基于虚拟阻抗优化的VSG暂态功角稳定自适应控制策略

在电网短路故障发生的情况下,虚拟同步发电机系统不仅会发生暂态功角失稳,同时还可能会出现过流。为了提升虚拟同步发电机的暂态功角稳定性及故障电流限制性能,首先建立了包含电压和电流控制环、虚拟阻抗及功率控制环结构的虚拟同步发电机系统的总体控制结构,给出了虚拟阻抗功率模型建立的理论依据。对无功功率控制环路恶化暂态功角稳定性,提出了设置电压增量自由控制支路来实现提高暂态功角稳定性的方法。其次,在无功功率控制环路及电压增量自由控制支路的共同作用下,对“不考虑切除故障”和“考虑切除故障”两种不同的运行工况,提出了能够同时满足暂态功角稳定性和故障电流限制的虚拟阻抗优化方法。最后提出了虚拟同步发电机的暂态功角失稳控制和故障电流限制的自适应控制算法,以满足实际运行工况的需求,通过Simulink仿真模型验证了所提自适应控制策略的有效性和可行性。     

基于DSA的预想事故方式下电网在找安全稳定分析

结合江苏徐宿地区电网的实际运行情况,开展事故预想,利用智能调度技术支持系统中集成的DSA Tool对该地区电网的静态稳定和暂态稳定进行计算和分析,并将分析结果与BPA软件进行比对,利用分析结果给出的辅助决策对电网运行方式进行调整。仿真结果表明,利用DSA Tool对电网预想事故方式开展安全稳定分析对于提升电网调度运行人员在事故情形下的应急处理能力,保证电网的安全稳定运行具有重要意义。