双馈风电场无串补并网振荡场景及关键影响因素研究

双馈风电场经串补线路送出系统存在次同步振荡风险的问题已为共知并得到广泛深入研究,然而实际系统中也发生过双馈风电场经无串补线路送出的次超同步振荡问题,目前针对这一问题的报道和研究很少。因此,采用特征模式分析法结合电磁暂态仿真,针对双馈风电无串补接入电网的次同步振荡问题开展研究,分析了系统主导失稳振荡模式以及运行条件和风电控制参数的影响,厘清了无串补并网系统中双馈风电网侧变流器内环电流控制主导失稳,锁相控制主导失稳,以及转子侧变流器内环电流控制主导失稳等3种次超同步振荡场景,并与双馈经串补送出系统振荡场景进行了对比分析,较为全面地揭示了双馈风电并网系统振荡的不同场景及机理,可为实际工程双馈风电场并网振荡问题分析提供参考。

基于误差溯源的风电场等值模型参数校验方法研究

随着大规模风电场接入电力系统,定期对风电场模型参数进行校验是准确开展大电网安全稳定分析的前提和保障。在风电场模型参数校验过程中,如何实现模型的误差溯源,挑选出偏离其真实值而需要进行校验的问题参数是一个亟需解决的问题。与此同时,现有方法通常采用多台等值风机对风电场进行简化建模。相比于传统火电机组,大型风电场等值模型的参数个数显著增加,同时对多台等值风机的参数进行误差溯源和辨识是一项困难的工作。为此,建立了一种基于误差溯源的风电场等值模型参数校验方法。首先基于混合动态仿真技术,将各等值风机的外部系统简化为一个可变阻抗,实现各等值风机参数的分步校验。其次,理论证明了问题参数轨迹灵敏度曲线和模型输出误差曲线具有相似的频谱能量分布,并基于此提出了一种问题参数筛选方法。最后,基于扩展卡尔曼滤波算法对所选出的问题参数进行辨识。在改进后的IEEE 39节点标准系统中验证了所提方法的准确性。

提升直驱型永磁风电机组故障穿越能力的改进控制策略研究

为了提高直驱型永磁风电机组故障穿越能力,提出一种新的故障穿越策略。通过采用紧急变桨技术,减少故障期间风机的出力,降低直流母线两端的功率不平衡,以限制直流母线过电压。提出一种新颖的控制直流母线侧电容器投切方案,故障期间增加直流电容容量,进一步限制故障期间直流母线电压骤升。充分利用风电机组的无功能力,网侧变流器采用电压控制模式,为系统在故障期间提供无功支撑。给出了详细的故障穿越方案,并在仿真软件DIg SILENT中建立仿真模型,设计了低电压故障和高电压故障两个算例。仿真结果表明,所提出的控制策略可有效的限制故障期间直流母线过电压,为系统提供了足够的无功支撑,协助并网点电压快速恢复,提升了风电机组的故障穿越能力。

风力发电系统高电压穿越技术综述

风电在电力系统中占比的逐年递增给电网的稳定运行带来安全隐患,基于此探讨了电网电压骤升时风电系统的高电压穿越能力。以当前兆瓦级中的主流风力发电机型为例,分析了电网电压骤升时风电系统的暂态过程,并探讨了澳大利亚风电并网标准中关于风电高电压穿越的基本要求。在此基础上,总结了目前国内外关于风电系统高电压穿越的技术研究,并进行分析比较,旨在为风电系统高电压穿越技术的应用提供参考。

提高双馈风电机组高电压穿越能力的控制策略

为了提升风电场高电压穿越能力,提出了一种协调动态无功补偿装置(STATCOM)与网侧变流器(GSC)的无功功率控制。电网电压骤升期间,根据设计的高电压穿越方案,STATCOM能够协调GSC向电网提供大量的感性无功功率,吸收系统过剩的容性无功功率,保证风电机组高电压穿越期间不脱网运行,并降低了双馈风机的功率及转矩振荡。最后,通过在Digsilent建立仿真算例,验证了所提出的高电压穿越方案的可行性及有效性。

严重故障下DFIG风电场低电压穿越改进控制研究

增加Crowbar电阻起动时,DFIG将工作于普通异步机模式,从系统中吸收大量无功功率。为改变这种情况,提出了一种更能充分利用双馈风机无功容量的协调控制方式,为系统提供无功功率,从而提高系统的暂态电压稳定性。仿真结果验证了交直流保护电路配合使用的优点及可行性,所提出的无功协调控制不仅有利于系统电压快速恢复,还能减少风电场动态无功补偿装置的安装容量,从而节省投资。

励磁涌流对高压直流输电系统换相失败的影响机理及评估方法

交流系统中合空载变压器会产生严重的励磁涌流。该励磁涌流的注入,在导致逆变器交流母线电压发生畸变的同时,也会引起基波电压的变化,这必然会对逆变器的换相过程产生影响。目前的研究主要集中在基波电压下降造成的换相失败,对于电压畸变引起的换相失败的研究较少。从换相电压对时间的面积角度阐述了电压畸变导致换相失败的机理,在此基础上提出快速评估励磁涌流是否会造成换相失败的方法,从而为采取及时有效的措施提供指导,这对电网的安全稳定运行具有重要的意义。最后,在PSCAD/EMTDC中进行了仿真分析,验证了所提的评估方法的有效性。

河南电网暂态电压稳定新特性及控制措施

青海-河南特高压直流投运后,河南电网馈入两回特高压直流,电网运行特性发生重大变化,暂态电压稳定问题凸显。分析了暂态电压稳定性的机理,研究了动态无功源、并联电容器、特高压直流能力、交流断面功率对暂态电压稳定性的影响。分析了青豫投运后对河南电网安全稳定性的影响,提出了保障河南电网暂态电压稳定的控制措施,为青海-河南特高压直流投运后运行方式安排提供指导。

一种500kV母线短路电流控制方法的探索

常规的短路电流控制措施包括停机、断线、开环等,但是随着负荷的不断增长,电网规模逐渐扩大,电网结构连接日益紧密,常规短路电流已很难满足需求,加强新型抑制短路电流技术研究已迫在眉睫。其中,快速开关限制短路电流具有对现有系统运行方式几乎不产生影响、无设备损耗等优点,有较大的的创新价值,但是对开关的可靠性动作要求较高,目前该设备应用在220千伏等级,500千伏等级暂无工程应用。本文提出一种基于快速开关和拉停中间断路器的的方法,提高可靠性,为在500千伏电压等级电网的工程应用奠定基础。本文以河南500kV白河站为例,将短路电流贡献最大的分支线路的中间断路器预先拉停,并将线路边断路器更换为快速开关,当检测电流快速增加,快速开关断开,以此达到限制短路电流的目的。计算显示,该方法能够限制500kV南阳站、白河站的短路电流,且适应河南电网未来发展。

抑制交流联络线功率摆动的直流紧急功率控制

交直流混联电网中直流输电系统发生闭锁故障,会使得弱联系的区域同步受端电网功角大幅波动,极端情况下存在系统解列的风险。在受端直流输电系统中加装紧急功率控制,可以抑制故障后功角头摆,降低功角失稳风险。在此基础上设计功率回调控制,通过抑制功角回摆,以减小联络线回摆幅度,削弱故障对系统的冲击。机电-电磁暂态混合仿真结果证明,改进的直流紧急功率作用于功角头摆及回摆过程,控制抑制了交流联络线功率摆动,缩短了恢复稳定的时间,提高了系统稳定性。