区域负荷惯性时间常数分析及辨识

“双高”电力系统降低了惯量,危及频率稳定。负荷构成复杂,准确的惯性时间常数辨识有利于系统的惯量评估。为此,提出一种区域负荷惯性时间常数辨识方法。首先,基于广义惯量给出负荷惯性时间常数表达式,提出基于负荷并网点电压频率和功率摇摆曲线;然后,利用最小二乘法进行惯性时间常数辨识,并针对多点负荷,给出了区域负荷综合惯性时间常数计算式;最后,通过ETAP12.0对IEEE的3机9节点系统(不含新能源机组)和华东电网局部(含新能源机组)仿真验证所提方法的先进性和有效性。结果表明,提出的方法能够有效计算评估负荷的惯性特性,支撑电网频率稳定分析。

水轮发电机组惯性时间常数计算研究

为了获得水轮发电机组惯性时间常数,笔者提出采用现场甩负荷试验实测数据计算惯性时间常数的方法,阐述惯性时间常数的物理意义,介绍惯性时间常数计算原理和计算方法,并对计算结果进行分析,总结出影响惯性时间常数的因素。结果表明:采用甩负荷试验测取数据计算得到的水轮发电机组惯性时间常数能反映正常运行工况的真实值。

基于参数模糊推理的风机虚拟惯量优化控制策略

随着风电渗透率的增大,利用风电提供虚拟惯量提高系统频率稳定性成为必然需求。但风机固有速度控制器和虚拟惯性控制环节的控制目标存在差异,导致风机的调频效果得不到充分发挥。鉴于此,提出一种基于参数模糊推理的虚拟惯量优化控制策略。通过建立含风电的电力系统频率响应模型,分析了风电主动参与调频对系统频率响应的影响。进一步,从采用附加功率虚拟惯量控制风机的输出增量组成中,推导得出速度控制器输出的调频抑制量。同时,将附加功率量转化为转速释放量,作为速度控制器参考转速调整量,并采用模糊推理算法动态调整虚拟惯量控制参数,避免了固有速度控制器和虚拟惯性控制环节间的矛盾。仿真结果表明,所提方法消除了固有速度控制器对调频的不利影响,可有效改善调频性能,提高了系统的频率稳定性。

考虑虚拟惯性时间常数和频率二次跌落的风电频率综合控制策略

首先,根据虚拟惯性时间常数对风电机组惯性支撑能力进行定量表征,进而分析转矩控制器参数对虚拟惯性时间常数的影响。在此基础上,提出一种自适应下垂控制与转矩控制器模糊自适应控制相结合的频率综合控制策略,实现对虚拟惯性时间常数的灵活调整,在抑制系统频率快速变化的同时,加快频率恢复,并可有效解决频率二次跌落问题。最后通过仿真验证所提控制策略的有效性以及对频率二次跌落的改善作用。

基于补偿二乘法的VSG惯性辨识问题及解决方法

虚拟同步发电机(VSG)的惯性是微网逆变器的重要参数,现有文献在对VSG惯性参数辨识过程中,为避免算法在递推过程中不收敛,需对输出数据进行滤波预处理。然而实验发现,输出滤波器截止频率会影响递推算法的最终辨识结果。针对上述问题,文章分析了滤波方式影响辨识结果的机理,提出对输入和输出数据等效滤波之后再进行递推运算的辨识方法,并通过实验和仿真验证了理论分析的正确性及所提方法的有效性。

考虑RoCoF约束的新能源电力系统惯量分区配置方法

分析了大规模新能源电力系统按分区配置惯量的必要性,并对此给出电压源型换流器采用功率同步控制以配置虚拟惯量的建议。据此,提出一种考虑频率变化率约束的惯量分区配置方法。该方法先将待研究系统按频率响应特性的一致程度进行分区,然后结合分区内部扰动、分区间联络线上功率变化和负荷电压响应等因素计算扰动情况下各分区的最大不平衡功率,从而以分区为单位得到惯量需求并进行配置。最后,基于华东电网规划算例,说明了苏北沿海电网等分区的惯量配置需求,并验证所提惯量分区配置方法的有效性。

计及储能的低惯量电力系统频率特性分析

双碳目标下,电源结构清洁低碳转型将成为我国未来电力系统必然发展趋势,随着风光资源大规模开发利用,新能源发电装机比例持续快速增长,系统逐步呈现“低惯量”特征,频率安全稳定面临挑战。该文首先阐述系统惯量的重要量化表征指标之一——惯性时间常数的物理意义。基于电源装机结构,分析我国电力系统惯性时间常数的演化趋势。基于经典频率响应模型,给出计及储能的电力系统频率响应模型,借助传递函数推导开展频率稳态及动态特性分析,并给出功率缺额扰动下系统频率输出表达式;在此基础上,围绕频率跌落最低点,剖析储能及系统惯性时间常数对于抑制低惯量电力系统频率下降风险的作用规律,并结合时域仿真开展不同惯量水平下场景仿真论证。研究表明,储能通过直接减小系统不平衡功率,可快速有效抑制频率变化,且惯性时间常数越小的系统,效果越为显著。

新疆某水利枢纽发电引水系统水力过渡计算研究

以新疆某工程水力发电系统的水力过渡计算研究分析为背景,分析大流量,高水头,中距离发电引水水系统水力过渡研究结果。通过建立输水系统水力单元数学模型,确定最不利计算工况的条件下,研究通过扩大管径措施来代替上游调压室的调保措施的可行性,计算结果表明:发电机组小波动工况下,机组相对转速变化时间约为30 s后趋于稳定,其理论计算与复核计算基本吻合,所有工况均能在24 Tw内进入±0.4%的频率变化带宽,其中大机24 Tw=76.69 s,小机24 Tw=79.15 s;衰减度大于80%,振荡次数小于2次,本电站输水发电系统的小波动能够稳定,且调节品质良好。

基于双馈风电机组有效储能的变参数虚拟惯量控制

双馈风电机组采用电力电子变流器控制使得机械部分与电气部分解耦,大规模风电并网后电力系统总有效转动惯量下降,增加了系统的调频压力。文中通过对双馈风电机组运行及控制特性的分析,研究给出了反映机组有效储能的等效虚拟惯性时间常数的计算方法,提出了基于双馈风电机组有效储能的变参数虚拟惯量控制策略。该控制策略通过检测电网频率变化以及动态识别机组运行状态,修改控制参数控制机组有功输出,释放或吸收机组有效动能,对电网提供动态频率支撑。在理论分析基础上进行时域仿真验证,仿真结果表明,双馈风电机组变参数虚拟惯量控制在机组各种运行工况下实现了对系统频率的有效支撑,提高了电力系统频率稳定性,且保证了机组调频过程中自身运行的稳定性。

高风电渗透率下的自适应低频减载策略研究

针对风电迅猛发展和电源结构发生深刻变化的新形势,详细论述了高风电渗透率对低频减载实施效果的影响,并计及主要影响因素提出一种自适应减载策略以适用于高风电渗透下的电网。该策略通过对不平衡功率实施动态计算,来解决风电出力的波动影响和等值惯性时间常数难以解析计算的问题;考虑负荷特性来构建减载的选址定容模型,以改善减载后的频率恢复效果;合理应用减载轮次的闭锁判据,来有效降低负荷过切概率。将所提策略应用在高风电渗透率下的IEEE-39节点系统中,仿真结果表明,在多个故障场景下,所提策略能够及时获取频率变化率的阶跃特征,并对减载参数进行校正更新或者合理闭锁减载轮次,从而有效地保证了系统频率稳定性,具备较好的有效性和鲁棒性。

系统惯性时间常数对互联电网暂态稳定水平的影响

由于区域电网的互联,整个系统的惯性时间常数将会发生明显变化,继而会影响整网的暂态稳定水平。基于暂态能量函数法,通过对等值2机系统进行数学推导并作暂态稳定分析,研究了系统在各种运行方式下,2端机组惯量变化对电力系统暂态稳定水平产生的影响,比较了两端机组惯量变化分别对系统暂态稳定性的影响,并发现了系统机组惯性时间常数对系统暂态稳定水平造成的影响与系统的负荷水平及初始工况有关。在理论分析的基础上,结合相关算例在各种运行方式下进行了仿真研究,仿真结果验证了分析结果的正确性。

基于暂态能量的电力系统切机控制措施

为了实现更准确有效的电力系统紧急控制,提出了一种考虑惯性时间常数变化的切机量计算方法,并在加速机群进行分配。该方法基于系统等值二机系统的暂态过程能量进行求解,所需数据均可通过广域测量得到,不需要依赖电力系统的具体模型和参数,可以实现对电力系统的实时控制,计算量小,方便灵活。同时考虑了在切机过程中系统的惯性时间常数的变化,使得切机控制更加准确。通过对新英格兰10机39节点算例的仿真分析,验证了该控制方案的有效性。

基于负载电压阶跃试验的发电机组转动惯量辨识方法

简述了发电机组转动惯量、惯性时间常数和飞轮转矩的物理定义及其对电力系统稳定分析计算的作用和影响。分析推理了PSASP、PSD-BPA和PSS/E发电机模型中采用的惯量参数及相互之间的转换计算方法。从小干扰稳定分析的数学模型出发,推导了发电机组机械惯性参数与本机振荡频率的关系,并在此基础上将现场甩负荷试验和仿真计算相结合,提出了一种基于发电机负载电压阶跃试验的转动惯量仿真辨识方法。最后,基于一台600 MW汽轮发电机组为实际计算范例验证了该方法的有效性和适用性。

电网交流互联对电网暂态稳定性的影响

华北电力设计院和东北电力设计院所做的《东北、华北电网联网工程系统专题设计》报告中指出 ,华北、东北电网交流互联后各自电网中一些线路或断面的暂态稳定极限值下降幅度较大。这一现象引起了有关部门及从事电力系统分析工作人员的关注。针对这一现象 ,从暂态稳定理论和比对计算两个方面进行了分析 ,并指出受端系统惯量显著增大是产生这一现象的主要原因 ,同时还指出了在电力系统暂态稳定分析工作中 ,系统等值和网格化简时对一些小容量机组的处理应慎重。

基于改进SFR模型的含风电虚拟惯性/一次调频电力系统频率响应特性

文章利用等效虚拟惯性时间常数定量表征风电场惯性响应,采用传递函数模型描述风电场一次调频响应,结合再热式火电机组和水电机组的原动机-调速器模型,针对含多个风电场/火电机组/水电机组的电力系统提出了改进SFR解析计算等值模型,用于分析计算含风电虚拟惯性响应和一次调频的电网频率响应特性。仿真结果表明,改进SFR模型能更真实地反映含风电惯性/一次调频响应作用的电力系统频率特性,为客观评估高风电渗透率下的电力系统频率稳定运行状态提供了理论基础。

逆变型微网状态空间方程的分析与建立

通过对逆变型微网中逆变型分布式电源、滤波环节、等效线路等的惯性时间常数和系统特征值分析,提出了不同电压等级微网可以采用不同状态空间方程进行微网小信号稳定性分析。对400V母线的逆变型微网,其电网络方程应采用稳态方程;对10kV母线及以上电压等级的逆变型微网,其电网络方程应采用微分方程。系统特征值分析和时域仿真证明了该结论的正确性。

双馈风机等效惯性时间常数计算及转差率反馈惯量控制策略

通过对并网的双馈风电机组实施惯量控制可以使其在电网频率变化时提供有功功率短时支撑,以改善电网频率偏差。在分析双馈风电机组的数学模型及其控制策略的基础上,建立了含惯量控制的双馈风电机组的简化数学模型,通过计算等效惯性时间常数,对双馈风电机组惯量响应能力进行定量表征,提出将转差率控制应用于矢量控制框架的基于转差率反馈的双馈风电机组惯量控制方法。基于DIgSILENT搭建仿真模型,仿真对比分析表明:转差率反馈惯量控制环节能够在电网负荷波动时减小频率偏差,且转速恢复快,不造成频率的二次跌落。

含风电虚拟惯性响应的电力系统等效惯性时间常数计算

文章研究了含风电虚拟惯性响应的电力系统等效惯量定量计算方法,探究了风电虚拟惯性响应对电力系统惯性耦合特征的定量影响规律。在计算单个风电场等效虚拟惯性时间常数基础上,考虑不同风电渗透率情况,给出了电力系统等效惯性时间常数解析计算表达式,通过仿真算例对电力系统等效惯性时间常数的解析结果进行验证,并分析了电力系统等效惯量的时变特性。

复杂不规则刚体转动惯量的测试原理和方法

为了测量复杂不规则刚体转动惯量 ,采用时间常数法 ,通过A/D卡PS2 12 9的定时 /计数器 82 5 3高精度测速、计时 。

用相似理论的观点看“标幺值”与“机械惯性时间常数 T_J”

本文基于相似理论提出了一种新的观点：标幺值系统是有名值系统的相似系统，标幺值是可以具有单位的。因此，发电机的“机械惯性时间常数Ｔｊ”实质上是其转子转动惯量Ｊ的标幺值Ｊ＊，其单位应为Ｋｇ．ｍ２。