基于超越方程极点分布间接判定的分布式电站谐波不稳定分析方法

线路分布参数模型的引入导致系统极点方程为含复数双曲函数的超越方程,极点分布难以确定,且忽略dq轴耦合可能导致系统稳定性误判。建立并验证了同时计及dq轴耦合及线路分布参数的分布式电站阻抗模型。提出基于广义奈奎斯特稳定判据的极点分布间接判定方法,利用回率矩阵特性间接判定超越方程极点分布,解决了超越方程极点分布求解难题。给出稳定判据应用过程中回率矩阵构造和稳定条件判定的详细过程。分析结果表明忽略线路分布参数或dq轴耦合均可能造成稳定性误判,且忽略前者还将导致遗漏高频谐波放大点。所提方法能准确分析该系统稳定性,并可准确评估系统潜在谐波放大点。最后,仿真验证了所提方法的准确性和有效性。

计及线路分布参数的新能源场站谐波不稳定源头定位

现有新能源场站谐波不稳定分析大多采用线路集总参数模型,会遗漏高频固有模式,导致稳定性分析不准确;当计及线路分布参数后,难以直接求解系统固有模式,导致谐波不稳定分析困难且不稳定源头难以有效定位。基于此,提出基于泰勒逼近的计及线路分布参数的新能源场站谐波稳定性频域模态分析方法,通过泰勒逼近求解系统固有模式获得系统阻尼判定系统稳定性,并定义节点参与因子定位新能源场站谐波不稳定源头。分析结果表明:线路分布参数是诱发高频谐波放大的主导因素,忽略线路分布参数会遗漏高频谐波放大点并导致稳定性误判。所提方法可准确判定系统稳定性,并可定位谐波不稳定源头。仿真验证了所提方法的有效性和准确性。

考虑长距离输电缆特性的逆变器并网系统谐波不稳定分析及抑制

长距离输电缆(LTC)与并网逆变器交互作用易引发系统谐波不稳定的风险,且忽略线路频变特性可能会导致稳定性误判。文中计及输电线路的分布参数特性和频变特性,研究如何评估这类逆变器并网系统的稳定性。首先,基于矢量匹配法对含LTC的交流系统进行等值,同时考虑逆变器的内外环控制、锁相环、控制延时等环节,建立dq旋转坐标系下逆变器并网系统高频状态空间模型;其次,采用参与因子分析方法辨识出导致谐波不稳定的关键影响环节,并基于根轨迹方法分析了LTC频变特性、延迟时间、控制器参数、电缆长度和电网阻抗对系统稳定性的影响;再次,提出了基于参数灵敏度分析和矩阵相似变换的系统稳定性改善方法,并对改进后系统的谐波稳定性进行分析;最后,基于RT-LAB构建硬件在环实验平台进行了验证,实验结果验证了理论分析的正确性。

考虑dq轴耦合及线路分布参数的分布式电站谐波不稳定分析

针对同时考虑dq轴耦合和线路分布参数两种因素下,分布式电站系统超越方程零、极点难以求解问题,建立同时考虑二者的电站阻抗模型,提出基于Padé近似的超越方程矩阵行列式零、极点求解方法,并给出系统传递函数矩阵行列式零、极点计算的详细步骤。进一步,分析不同场景下两种因素对系统谐波不稳定分析的影响。研究表明,所提方法可准确分析同时考虑两种因素下的分布式电站谐波不稳定问题,忽略二者中任一因素均可能造成稳定性误判,且考虑线路分布参数是求解高频谐波放大点的必要前提。仿真结果验证了所提方法的有效性。

直流输电引起的谐波不稳定及其相关问题

直流输电引起的谐波不稳定是指在换流站附近有扰动时谐波振荡不易衰减甚至放大的现象,主要表现为换流站交流母线电压严重畸变。为减小谐波不稳定发生的概率,保证直流系统运行的安全、稳定性,对谐波不稳定现象进行深入研究是十分必要的。文中分析了谐波不稳定现象产生的机理,在此基础上列举了该问题的几种主要研究方法,最后提出了谐波不稳定的抑制对策,对未来谐波不稳定的研究重点和抑制措施提出了一些建议。

云广特高压直流送端谐波不稳定问题研究

云南—广东特高压直流嵌入交流系统运行,将使送端云南电网面临诸多挑战。文章首先介绍送端云南电网的特点,然后应用电磁暂态仿真程序PSCAD/EMTDC对2010年云广特高压直流送端的谐波不稳定问题进行研究。进行了频率扫描分析、故障激发试验和谐波注入分析,仿真结果表明,除极个别运行方式外,系统不存在发生谐波不稳定的可能。

直流输电谐波不稳定抑制新方法

针对传统直流输电系统中谐波不稳定现象,研究了一种新型换流变压器及其滤波系统。其阀侧绕组采用延边三角形接线,为3倍数次谐波电流提供通路;通过匝比配合,实现12脉波换流;延边绕组与公共绕组构成自耦变压器接线,在公共绕组上连接滤波支路,并调至谐振点,配之以变压器零阻抗设计,在阀侧实现谐波抑制兼无功补偿功能。对拟建立的直流输电开发研究平台在设计参数的基础上,进行了计算机仿真研究,仿真结果表明:新型换流变压器及其滤波系统可大幅降低交流网侧中2、3次非特征谐波与11、13次特征谐波电流含量,很好地抑制直流输电系统的谐波不稳定,同时新系统中的滤波器阻抗在基频下呈容性,其对换流器可进行无功功率补偿,改善了系统的动态稳定性。

基于调制理论的高压直流输电系统混合谐振型谐波不稳定判据

高压直流输电系统中交流侧二次谐波分量和直流侧基波分量经换流器调制后形成混合谐振,会诱发谐波不稳定。为快速判断混合谐振型谐波不稳定是否发生,在等间隔脉冲触发方式下,将换流器视为二端口网络,并通过开关函数的调制原理推导出了描述换流器的H矩阵。H矩阵可将换流器连接的交直流系统等效为1个RLC电路,从而计算出系统的谐振衰减因子。通过计算得到了谐振衰减因子与换流器的触发角和换相角、换流变的变比和漏抗、交流侧二次谐波阻抗、直流侧基波阻抗之间的关系,给出了判断混合谐振型谐波不稳定的可靠判据。最后在PSCAD/EMTDC中建立仿真模型验证了该谐波不稳定判据的有效性,并验证了可以通过修改相关系统元件参数来避免谐波不稳定现象的发生。

光伏并网系统的谐波不稳定产生机理及影响规律

针对光伏、风力发电等电压源型逆变器与供电系统交互引起的谐波不稳定问题,采用基于阻抗分析法的输入导纳判据揭示这类谐波不稳定的产生机理及其影响规律。通过建立光伏并网系统等效电压源型逆变器阻抗模型,可从有源阻尼和无源阻尼两个角度分析谐波不稳定现象产生的原因。同时,基于Matlab/Simulink仿真平台搭建了光伏并网仿真系统,考察关键因素(PI控制参数Kp、总时间延迟Td、无源阻尼Rd、网侧电感Lg)对谐波不稳定的影响规律。仿真结果表明,谐波不稳定现象会在参数所对应的一个阈值范围内发生(该范围下电压源型逆变器阻尼为负),而输入导纳判据可以求解参数不稳定范围,从而判定谐波不稳定现象发生与否,仿真与理论分析相符。

高压直流输电系统直流偏磁下的谐波不稳定判据研究

针对交直流互联输电系统的谐波不稳定问题,推导出判断直流系统是否发生铁芯饱和谐波不稳定的工程判据。该判据从直流输电谐波不稳定机理出发,计及直流偏磁铁芯饱和的影响,利用换流变直流偏磁产生的正序二次谐波幅度高于其他各次谐波的特点,整体考虑二次谐波通过换流器在交流系统和直流系统之间来回传递的全过程。算例分析建立了电磁暂态模型,通过PSCAD/EMTDC进行仿真,所得电磁暂态故障仿真的结果与基于新判据的频率扫描结果一致,验证了工程判据的正确性与适用性。

电力系统谐波不稳定及相应对策的研究

近年来在一些工厂、港口发生局部电力不稳定,表现为电压和频率剧烈变化随即停电。该文说明此现象属于谐波不稳定,而产生的原因主要是电力电子装置产生的谐波过大,导致同步锁相失败。该文提出良好的强靭锁相的必要条件是被锁相的电压应处理成三相系统的基频电压分量,同时必须是三相基波的正序分量。为达到正确处理带有谐波三相不平衡的电压,采用"滑动傅里叶方法"和"滑动对称分量法",可用极少量的计算取出正序基波电压。为串联电力电子设备的锁相,该文展示提取基波电流的方法,也将说明有效地检出谐波的数字方法。

多桥换流器高压直流输电送端谐波不稳定分析与抑制

针对多桥换流器高压直流输电系统送端换流站不同工况直流偏磁下谐波不稳定问题,基于单桥6脉波换流器的开关函数和调制理论,考虑换流变压器的叠加特性,得到不同工况下多桥换流器数学模型。在此数学模型基础上,分析了谐波在交直流侧的相互调制,推导出了不同工况下多桥换流器的谐波放大倍数及谐波不稳定的定量判据,并且综合分析影响判据的多种因素,提出了通过合理设计交直流系统阻抗以及合理安排系统的运行工况从而提高系统谐波稳定性的有效措施。最后,在PSCAD中构建了多桥换流器高压直流输电系统电磁暂态仿真模型进行验证,仿真结果验证了所述措施的正确性与有效性。

交、直流输电系统相互影响引起的谐波不稳定问题

对于多馈入交直流输电系统而言,谐波的交互作用不仅会通过换流器产生,也会通过整个交流网络形成,因此这种情况就更显复杂。为了研究发生这种不利交互作用的风险,所有电气距离较近的直流线路都应考虑在内。文中以贵州—广东2条高压直流输电线路为例,应用具有详细换流器模型的电磁暂态仿真软件PSCAD/EMTDC建立了全电磁暂态仿真模型,对谐波的交互作用引起的送端谐波不稳定问题进行了分析研究。研究结果表明,在弱交流连接方式下发生直流线路双极闭锁故障时,2条直流系统与交流系统之间的相互影响会引发谐波不稳定,而在其他故障条件下,均不会发生谐波不稳定问题。

双回并行直流输电谐波不稳定判据研究及改进

现代电网往往是大规模的交直流混联系统,当直流系统与弱交流系统连接时,可能引发谐波不稳定等一系列问题。在现有双回并行直流输电线路谐波不稳定判据的基础上,引入了直流偏磁系数和双回直流线路的阻抗矢量差异,提出新的判断双回直流系统谐波不稳定的工程判据。在不同网络参数下,将所提判据与现有判据的判断结果进行对比分析,结果证明了所提判据的正确性。

高压直流输电中混合谐振型谐波不稳定分析

高压直流输电中交流侧二次谐波分量和直流侧基频分量通过换流器相互调制形成混合谐振,从而使换流变压器铁芯饱和并最终导致混合谐振型谐波不稳定。研究了混合谐振型不稳定产生的机理,并采用仿真方法求取换流器两侧谐波关系的矩阵参数,然后推导了混合谐振型不稳定判据。最后采用PSCAD/EMTDC自建电磁暂态仿真模型,对自发式混合谐振型不稳定进行了仿真研究,验证了混合谐振型不稳定判据的有效性。

两回HVDC并行输电系统送端谐波不稳定问题的判据研究

在单回高压直流输电系统谐波不稳定问题的研究基础上,利用开关函数对换流器的调制作用进行了进一步的理论推导,从电路原理的角度对谐波通过直流换流器在交流系统和两回直流系统之间来回传递的全过程进行整体考虑,提出了一种判断系统是否发生谐波不稳定的新判据。基于新判据的频率扫描分析结果与电磁暂态故障仿真结果吻合,表明该判据能够很好地评估两回高压直流并行输电系统送端发生谐波不稳定的风险。

地磁感应电流在直流输电系统引发的谐波不稳定分析

高压直流(HVDC)输电换流器两侧的谐波阻抗对确定地磁感应电流(GIC)引发的谐波有重要意义。对比了有外部激发和无外部激发2种情况下HVDC换流变的直流偏磁机理,并根据三端口网络模型计算、等效出的谐波阻抗,研究了在GIC作用下换流变偏磁后的谐波水平。PSCAD/EMTDC仿真表明,GIC激发的谐波取决于系统的谐波阻抗。当直流输电系统对某次谐波存在谐振点或呈现高阻抗时,可导致系统谐波明显放大,严重时会引起直流输电工程闭锁。

交直流混联电网谐波不稳定问题及其解决措施

随着可再生能源发电、柔性直流、STATCOM等电力电子新技术的大规模应用,交直流混联电网的谐波问题日益突出,梳理了交直流混联系统谐波不稳定问题的基本概念,重点阐述了互补谐振和铁心饱和不稳定机理,提出了谐波不稳定问题的解决措施。同时,全面调研了国内外谐波不稳定事件,重点研究分析了国内牛从直流、鲁西背靠背直流、永富直流的谐波不稳定的机理和抑制措施。

新型直流输电系统改善谐波不稳定的机理分析

将三相不对称的交流电源用正序和负序电压表示,用傅里叶分析方法计算了正序和负序电压传递到直流侧的谐波电压的规律,将这一理论应用到基于感应滤波的直流输电系统,计算在交流系统故障时,直流侧电压谐波的数学表达式,比较在同样的交流系统故障条件下,基于感应滤波的直流输电系统在抑制直流侧谐波幅值方面优于传统的直流输电系统,最后参考实验室基于感应滤波的直流输电系统模型,对输电系统在交流系统故障下的直流电压谐波进行了动模实验.结果表明,由于在感应滤波换流变压器的第三绕组接入2,11,13次LC滤波器,使直流电压中含量高的低次谐波大大减少,直流输电系统谐波不稳定得到一定的抑制。

多馈入直流系统的谐波不稳定仿真研究

随着高压直流输电的发展及多馈入直流输电系统的逐步形成,多馈入直流系统的谐波不稳定问题日显突出。从谐波不稳定产生的机理出发,分析了导致谐波不稳定的交/直流系统频率互补谐振条件,以国际大电网会议(CIGRE)提出的高压直流输电标准测试系统为原型,在Matlab/Simulink仿真平台建立了多馈入直流系统的模型,并基于该模型对多馈入直流系统中各交直流网络间的谐波相互影响进行了仿真与分析。结果表明,该模型能对多馈入直流系统的谐波特性进行准确、有效的分析。