新能源发电并网系统的小信号阻抗/导纳网络建模方法

变流器与交直流电网之间相互作用引发的功率振荡是新能源发电并网系统面临的重要稳定性问题。小信号建模是分析这一问题的基础,但变流器数量巨大、结构各异及其控制系统"黑(灰)箱化",导致常规的建模方法面临困难。为此,文中提出新能源发电并网系统的小信号阻抗(导纳)网络建模方法,通过将系统部件建模为可反映其内在动态的外特性频域阻抗(导纳)模型,并根据电网拓扑互联起来形成阻抗(导纳)网络,获得目标系统的整体模型,进而通过阻抗聚合量化分析系统的振荡特性。采用河北沽源风电场—串补输电系统次同步振荡问题的建模与分析来说明方法的有效性。     

基于虚拟同步机控制的新能源发电并网系统小干扰稳定临界短路比

近年来的研究表明,电压控制型虚拟同步机(virtual synchronous generator,VSG)除具备为交流系统提供频率和电压支撑的能力外,对弱电网运行条件也具有良好的适应性.为提升电压控制型虚拟同步机并网系统运行稳定性,充分发挥其优势,探讨了电压控制型虚拟同步机并网系统小干扰稳定临界短路比(critica...     

面向宽频振荡抑制的宽频相量测量装置

快速实时测量宽频相量对于宽频振荡抑制有着重要意义。然而,已有宽频相量测量装置主要面向监测类应用,响应速度慢。研制了一种面向宽频振荡抑制的宽频相量测量装置。该装置采用加窗插值离散傅里叶变换算法,实现多模式宽频相量测量;采用较短时间窗缩短算法的动态响应时间;通过2个数字信号处理器并行计算分别完成基波和谐波/间谐波相量测量。通过性能测试发现,所研制的宽频相量测量装置响应速度快、准确度高,能满足宽频振荡抑制等应用对相关性能的要求。     

基于同步相量数据的次同步振荡参数辨识与实测验证

近年来,国内外风电系统频繁发生次同步振荡(subsynchronous oscillation,SSO)事故,严重影响电力系统安全稳定运行。为了给事故分析、抑制策略制定等提供可靠的数据支撑,亟需开展面向SSO的广域监测工作。为此,提出基于同步相量数据的SSO参数辨识方法。通过严密的数学推导,揭示SSO工况下同步相量数据主要由4种模态组成,从而可将SSO参数辨识问题转化为模态参数提取问题。进一步采用2种经典的模态参数提取算法：矩阵束算法(matrix pencil method, MPM)和特征值系统实现算法(eigenvalue system realization algorithm,ERA)实现了SSO频率与幅值的准确辨识,并利用截断奇异值分解和决定系数提高了辨识的可靠性。所提方法通过合成信号、电磁暂态仿真以及河北沽源实际振荡数据进行了验证,结果显示,即便在振荡初期幅值较小时,该文方法仍可有效辨识SSO参数,因此,理论成果有望在未来为SSO实时预警、全景展示提供技术支撑。     

电力系统阻尼控制设计中的降阶状态空间模型辨识

电力系统广域阻尼控制器业已成为提高系统稳定性和跨区输电能力的重要手段。在设计电力系统阻尼控制器时,由于分析手段和计算能力的限制,系统全模型不易获得,一般需要借助系统辨识获取电力系统动态和主导模式等信息。将传统的特征系统实现方法(ERA)和模型降阶方法相结合,在保留ERA速度快、能方便处理多输入多输出系统等优点的同时,针对电力系统阻尼控制对模型参数的一般要求做出改进,可解决模型实数化和辨识结果降阶等问题,设计出一套实用的降阶辨识方案。将此方案运用于不同规模的电力系统,仿真对比原模型和降阶辨识后模型的结果表明:该方法可以得到具有较高精度和合适阶数的电力系统局部线性化模型,具有较好的实用性;但是将此方案应用于强非线性MIMO系统时,应注意输入通道间耦合对辨识结果的影响。     

光伏微电网孤岛运行时多种振荡模式的小信号建模分析

现有文献对光伏微电网孤岛运行时可能存在的多种振荡模式研究较少。文中针对一种含有光伏电源的典型微电网,建立了系统孤岛运行时的全阶小信号模型。通过特征值分析,揭示该微电网中存在5~20 Hz,60 Hz及800~1 000 Hz这3种主导振荡模式。通过计算参与因子分析了特征值对状态变量的敏感度,揭示了各振荡模式的起因。利用该模型分析了控制器和网络参数变化对系统小干扰稳定性的影响。利用微电网物理实验平台进行扰动测试,实验结果准确地反映了以上3种振荡模式,说明所建立全阶小信号模型的正确性。该模型的建立为优化微电网中光伏电源主电路和控制器参数提供了依据。     

大规模双馈风电场次同步谐振的分析与抑制

已有的运行经验表明,风电场接入含有固定串补的系统时,存在诱发次同步谐振(SSR)的风险.因此,有必要对风电场发生SSR现象的机理做深入分析,以便提出相应的抑制措施.文中首先根据国内某地区风电场的实际参数建立了应用于SSR分析的等值模型,通过仿真呈现了该模型发生SSR的情形;然后,利用特征值法分析了风速、并网风力发电机台数以及双馈感应发电机(DFIG)控制参数等对系统SSR频率和阻尼特性的影响;并进一步推导了等值模型用于SSR分析的等效电路,详细分析了风速、发电机台数和DFIG控制参数等影响SSR特性的机理;综合所有的分析指出,风电场的SSR现象与轴系扭振无关,是一种特殊的电气谐振.最后,提出了抑制风电场SSR的方案,并通过仿真和特征值分析进行了验证.     

一种基于WAMS／PMU的PSS在线评估方法

提出一种基于WAMS/PMU技术的电力系统稳定器(PSS)在线评估方法,给出了判断PSS控制效果的评估指标,该指标综合了PSS增益和相移对控制效果的作用。PMU连续采集待评估机组的输出及其PSS/励磁的控制输出;低频振荡时,WAMS通过高速通信网络采集机组和电网的PMU录波信号,并采用Prony算法对其进行分析,得到各主导振荡模式及其对应PSS输出信号和开环系统的幅频、相频特性,计算各模式的评估指标。对两机等值系统进行了仿真实验,实验结果验证了所提方法的有效性。     

电力信息系统现有安全设计方法分析比较

电力信息系统是典型的分布式互连系统,需要采用系统化的方法进行安全设计。文章分析了风险管理方法、遵循安全设计指南方法、形式化验证方法、“发现修改”方法、预防性安全设计方法等现有安全设计方法的特点和不足,总结了信息系统安全工程过程、安全需求分析方法、可生存系统分析设计等方面研究的可借鉴之处。文章采用的分析不同安全设计方法的角度可用于安全设计方法的分类和比较,有利于对安全设计过程的进一步深入研究。     

STATCOM无功电流的鲁棒自适应控制

从器件级、装置级和系统级3个层次讨论电压源型STATCOM的数学建模和控制器设计;提出了一种鲁棒型直接自适应控制算法,以解决STATCOM模型参数未知情况下无功电流的追踪控制问题。在对象系统严格正实性得以验证的基础上,系统地选择了控制器设计参数,并考虑了输入输出噪声对控制系统的影响,从而使控制器具有较好的鲁棒性。数字仿真结果表明,得到的控制器在追踪控制能力和鲁棒特性等方面比PI控制优越。