不对称短路故障下永磁直驱风电机组并网控制策略研究

电网侧发生不对称故障时,永磁直驱风电机组并网电流会发生三相不平衡的问题。针对这一问题,提出一种基于自适应陷波器的网侧换流器控制策略。该控制策略基于解决机组并网电流二倍频分量的思想,在电网侧发生不对称短路故障时,将进入逆变器的dq坐标系下的二倍频电压分量去除,从而使得网侧换流器输出的电流达到三相平衡。本文首先分析了电网侧发生不对称短路故障后永磁直驱风力发电机组的动态响应;然后建立了机侧和网侧换流器的模型,并分别采用了双闭环矢量控制技术和基于自适应陷波器的控制策略;最后进行仿真分析,验证了改进后的控制策略相较于传统控制策略,有效解决了不对称短路故障下并网电流三相不平衡问题。

不对称短路故障下多风电场电压控制方法研究

由于风电场往往处在电网末端,与负荷中心呈现逆分布特点,系统在不对称短路故障条件下具有较差的电压支持能力,风电机组的低电压运行适应性能受到严峻挑战。因此,有必要进一步结合风电并网导则,研究提升电网故障下多风电系统低电压运行适应能力的控制方法。论文首先建立了多风电系统的正负序等效电路,分析了影响系统公共连接点电压的因素。其次,分析了不对称故障下单风电场电压控制的限制条件,然后以改善不同运行场景下风电系统低电压运行适应能力为目标,提出了多风电系统暂态电压协同控制方法。最后,建立了多风场暂态电压控制仿真计算模型,仿真结果表明所提方案可有效改善公共连接点暂态电压水平,并灵活实现最大风能跟踪,为有效提升多风电系统的低电压运行适应能力奠定基础。

电网对称短路故障下双馈风电系统同步稳定分析及致稳控制策略

双馈感应风力发电机(DFIG)在三相对称短路故障下极易与电网失去同步。研究双馈风电发电系统的同步稳定机理及其同步致稳控制策略是确保系统遭受大扰动后依然可以保持安全稳定运行的关键。为此,本文以双馈风机为研究对象,通过解析法揭示了DFIG系统大/小信号同步失稳机理及稳定边界,得到了系统的同步稳定运行区域,从而进一步完善了DFIG系统同步稳定判据。在此基础上,本文提出了一种虚拟负电阻控制策略,可有效提高风电机组的同步稳定性。

不对称短路故障下电池储能影响交流系统短路电流机理及算法

电池储能系统(BESS)在国内外电力系统中已得到快速发展和广泛应用,但对BESS影响短路电流机理认识尚不深入,且现有短路电流计算标准均未涉及交流系统发生不对称短路故障时考虑BESS影响的短路电流计算方法。基于BESS电磁暂态模型,分析不对称短路故障下BESS电压源换流器(VSC)外环控制器控制方式、VSC外环控制器限幅策略、BESS额定容量及故障前输送功率、BESS低电压穿越策略、电池过放保护策略等因素对BESS输出电流的影响机理。在此基础上研究不对称短路故障及不同限幅策略下BESS影响交流系统短路电流的机理,研究结果发现BESS输出无功电流越大,其提供短路电流分量与交流系统提供短路电流分量相位差越小,BESS对短路电流助增影响越大。最后提出适用于不对称短路故障下考虑BESS影响的交流系统短路电流迭代算法,并与工程上常用算法进行横向对比,验证所提算法的有效性与优越性。研究成果能为精确评估交流系统短路电流水平、合理设置BESS控制保护参数提供参考。

高速永磁发电机不对称短路故障直轴去磁特性分析

本文应用对称分析法对永磁发电机单相线对中性点不对称短路故障进行了分析,推导出负载状态下单相线对中性点短路电流,与三相对称稳态短路电流之间的大小关系,通过有限元软件对这两种短路电流进行求解,验证这两种短路电流大小关系的正确性 ;分析负载状态下单相线对中性点短路电流的直轴去磁效应,以某型起发电机故障机为例,分析磁钢的退磁现象,利用有限元仿真求得退磁后电机的空载电压,并与试验结果做对比,对比结果说明高速永磁发电机不对称短路故障直轴去磁特性分析方法的正确性与准确性。

交流系统短路故障下MMC对短路电流的影响及抑制策略

基于模块化多电平换流器的高压直流输电系统(MMC-HVDC)接入交流系统可能会对交流断路器清除短路故障造成影响。基于MMC的拓扑结构和控制策略,分析了交流系统短路故障下MMC对交流断路器的影响。然后,研究了交流系统发生对称短路故障时,MMC的运行工况对短路电流的影响,发现MMC对短路电流的贡献主要来源于MMC向交流系统注入的无功功率。接着,研究了交流系统发生非对称短路故障时,MMC在不同运行工况下贡献的三序短路电流的计算方法,得出MMC阀侧零序和负序电流为0,阀侧正序电流是三相对称的且大小由运行工况决定的结论。最后,提出了交流系统对称短路和非对称短路故障下抑制MMC贡献的短路电流的控制方法,并通过PSCAD/EMTDC仿真验证了所得结论的正确性以及控制方法的有效性。

分散式双馈风电机组接入配电网的不对称短路电流实用计算

针对现有双馈风电机组(double fed induction generator,DFIG)短路电流解析计算过于复杂,难以进行工程计算的情况,提出了一种针对DFIG不对称短路电流的实用计算方法。通过建立不对称故障的含DFIG配电网复合序网图及正序增广模型,分析DFIG短路电流各序分量构成;计及不对称故障后DFIG低电压穿越策略,分析撬棒投入和未投入时短路电流负序周期分量,推导了短路电流负序周期分量计算式。以正、负序等值电压,计算阻抗及转子电流为依据,分析撬棒投切动作区域,制订故障后DFIG不对称短路电流负序周期分量计算曲面,最后给出DFIG接入配电网的不对称短路电流实用计算步骤,并通过算例验证方法的正确性。所提方法能有效降低含DFIG配电网不对称短路电流的计算难度,适用于工程中DFIG不对称短路电流计算。

振荡闭锁期间不对称故障的快速识别方法

针对基于负序电流幅值加零序电流幅值与正序电流幅值之比的识别方法(简称序电流比值法)存在有时开放保护的延时太长的问题,提出了基于负序电流、零序电流幅值和与正序电流幅值之比的变化率的识别方法(简称比值变化率法)。论文以一个双端电源电网为例,对比值变化率法与序电流比值法进行了对比研究。结果表明,文章提出的比值变化率法除个别情况比序电流比值法开放保护的时间稍长外,绝大多数情况都比序电流比值法开放保护的时间要短得多。文章建议,将比值变化率法和序电流比值法共同作为振荡中发生不对称短路故障的综合判据,这样可以大大提高振荡中发生不对称短路故障时开放保护的速度。

对称故障且crowbar保护未动作情况下双馈感应发电机转子电流增量分析

定量分析双馈感应发电机在机端发生对称短路故障过程中转子电流增量特性,对风电场的规划设计、保护配置以及降低连锁脱网故障风险具有重要意义。以机端发生对称短路期间转子转速、初相以及定转子励磁电压恒定为研究条件,分析了crowbar保护(撬棒保护)未动作情况下双馈感应发电机的电磁暂态过程,并根据叠加原理,提出了机端发生对称短路故障下的转子电流增量最大值的计算方法,并且在忽略定子绕组和转子绕组的基础上,推导了机端电压增量与转子电流增量之间的解析计算模型。通过不同机型的风电机组的数值计算结果进行对比,解析计算模型的计算误差小于10%,验证了解析计算模型的有效性。

考虑故障限流的VSG暂态功角稳定控制方法

当电网发生严重故障时,虚拟同步发电机(VSG)易发生功角失稳并导致故障电流越限,现有方法大多忽略功角失稳与故障过流之间的内在关联性而将二者单独处理,导致二者难以同时解决.为此,分析了VSG的暂态功角特性和故障电流特性,阐释了产生上述问题的原因及相互关系;基于相图理论分析了多影响因素下VSG的暂态功角稳定性,提出了一种考虑故障限流的VSG暂态功角稳定控制方法,该方法在自适应调节有功功率指令以保持功角稳定的基础上联合调节无功调压系数,并引入准静态近似虚拟阻抗,同时实现了故障期间VSG的暂态功角稳定和全故障限流.仿真和实验结果验证了理论分析的正确性及所提控制方法的有效性.

架空输电线任一点不对称短路时OPGW线路电流的分布研究

在架空输电系统中,光纤复合架空地线(OPGW)的应用越来越多。架空输电线路发生不对称故障时,短路电流在OPGW线上的分流对电力系统的安全具有重要的影响。在OPGW线的设计和选型中,也需要考虑到发生不对称故障时短路电流在OPGW线上的具体的电流分量值。分别讨论了不对称短路发生在杆塔处和两杆塔之间的情况,分析了采用网孔法对输电线路发生不对称故障时的短路时,对短路电流在OPGW线上的分布进行了量化计算,同时得到了故障发生在杆塔处流经OPGW线上电流较大的结论,最后经过实际工程的算例来进行验证。

电力系统不对称短路电流计算方法研究

电力系统规模日益庞大,结构日趋复杂,在日常运行过程中时常会发生故障,并且以不对称短路故障居多,因此不对称短路故障分析与研究对于电力系统安全稳定运行具有非常重要的意义。现基于对称分量法,先将原本不对称的三相电流和电压各自分解为三组对称的分量,对其按对称三相电路进行求解,然后基于叠加原理将其结果进行叠加,最后在MATLAB平台上实现了基于对称分量法的不对称短路计算,仿真结果表明了该方法的正确性与有效性。

含跟网和构网型新能源发电单元的混联电力系统暂态同步稳定分析

在新能源发电单元与同步发电机共同接入的混联电力系统中,不同同步方式新能源间,新能源与同步发电机间耦合复杂,深刻影响系统的暂态同步稳定性。为揭示电网对称短路故障下不同发电单元间的动态耦合机理及其对系统暂态同步稳定性的作用机制,该文首先建立故障条件下混联系统的暂态稳定分析数学模型。随后,利用空间矢量图示法与相平面法分析跟网型新能源发电单元注入电流、锁相环参数以及构网型新能源发电单元有功控制环参数等因素对混联系统内各发电单元暂态同步稳定性的影响规律,并据此给出系统控制器参数的设计原则。最后,通过不同工况下的仿真验证理论分析的正确性。

基于PSASP建模的典型发电厂短路计算研究

传统人工方式计算发电厂短路电流工作量大、计算准确度不高、速度慢及效率低,为此提出了以电力系统分析综合程序(Power System Analysis Software Package,PSASP)对典型发电厂及电网系统运行方式进行建模,利用计算机程序完成发电厂短路电流计算的方法。分析了系统不同运行方式下发电厂三相对称短路故障和不对称短路故障时,短路电流的特征,结合国内现行的短路电流计算标准,给出了基于PSASP程序的电网系统不同运行方式下的等效物理模型、建模方法和PSASP元件模型的参数整定条件。通过应用于实例的仿真短路电流计算,并对采用两种不同计算方法的计算结果进行对比分析,验证了本方法的正确性和可行性。与传动人工计算方式相比,本方法提高了发电厂短路电流计算的准确性及效率,可以广泛应用于发电厂短路电流计算。

非对称电流开断试验T100a电流零点di/dt及TRV峰值u_c的计算

针对非对称短路电流开断电流零点di/dt及暂态恢复电压(TRV)峰值uc计算的复杂性,建立了非对称短路故障开断的等效电路模型,推导出首开极分别在大半波、小半波末过零熄弧的情况下,电流零点的di/dt及两参数TRV峰值uc的标幺值表达式,并得出两者表达式的一致性和关联性。经过分析与简化处理国家标准GB 1984—2014附录P中uc的修正公式,验证了推导结论的正确性。因此,电流零点的di/dt的标幺值表达式可以修正uc,计算结果表明修正误差和电流零点直流分量p、峰值时间t3成正比,当时间常数τ增大时,Δuc将整体增大,但均在标准要求的偏差范围内。最后,给出了非对称短路电流开断试验T100a时电流零点di/dt及Δuc的计算数值,可以作为T100a试验时的理论参考与依据。

500kV自耦变压器中性点加装小电抗限制不对称短路电流原理

结合电网各种限制短路电流的方法,分析其中的优缺点,针对广东电网部分500 kV站点的220 kV侧母线单相接地故障电流超标问题,研究主变中性点加装小电抗限制故障电流的原理,分析表明加装小电抗是限制不对称接地故障电流的有效措施,且小电抗投资小,经济性高,运行较为可靠.通过计算500 kV加林站在规划期2015年的短路电流,对比加装0 ～40 Ω小电抗时限制电流的效果,提出合适的小电抗阻值选取范围为10 ～ 15 Ω.加装小电抗对系统正常运行无任何影响,但是会影响零序保护装置灵敏度,需要重新校验整定值,以防保护拒动.

MMC-HVDC在青藏直流逆变侧换相失败问题中的仿真研究

针对青藏直流存在换相失败的问题,提出了柔性直流输电的技术方案。分析了电压源换流器的数学模型,介绍了MMC的拓扑结构,并详细计算了青藏柔性直流的系统参数。利用ADPSS软件搭建了11电平的青藏柔性直流模型,并在逆变侧分别设置了单相接地短路故障、两相接地短路故障、三相接地短路故障,分别对各种不同类型的故障进行了仿真研究。仿真结果表明,在三种严重程度不同的故障情况下,电压下降的幅度逐渐增加,直流输电传送的功率也逐渐下降,但都未发生换相失败,青藏柔性直流输电依旧完成了换相,验证了该方案的可行性,为防御青藏直流换相失败提供了思路。

汽轮机供热能力提升改造方案对比分析

依据某350 MW机组的实际需求对数种供热改造方案进行初步筛选,详细分析比较压缩式热泵技术、新型凝抽背技术、增汽机技术在改造工程量、供热能力、调峰能力、投资和收益方面的区别,通过分析可知新型凝抽背技术操作灵活、调峰能力强、改造工程量小、投资低、收益高,对于需要提升供热能力并参与电网调峰的机组是个很好的改造方案。