基于汇集点处PMU测量的聚合电源等效惯性常数估测方法研究

为解决传统的转动惯量估测方法对新型电力系统各关键聚合电源的综合惯量估测结果准确性较低的问题,提出了一种基于电网侧相量测量单元(PMU)的聚合电源等效惯性常数估测方法。该方法首先对PMU获取的聚合电源汇集点频率与有功功率变化率数据进行降噪,然后采用Tikhonov正则化算法估测聚合电源的等效惯性常数;最后采用改进的WSCC 9节点系统对该方法进行仿真测试。结果表明所提方法对聚合电源等效惯性常数估测结果具有极高准确性,对测量噪声的鲁棒性强,可用于新型电力系统综合惯量水平估测。

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。

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。

惯性常数对交直流互联系统强弱的评估

传统评估交直流系统强度的方法一般只考虑了短路比,而受端交流系统的强弱还跟系统的转动惯量即惯性常数的大小有关。在pscad/emtdc上建立受端单机和受端多机系统模型,通过电磁暂态仿真,针对受端单机系统,考虑在不同的短路比下维持交直流系统暂态稳定所需要的最小惯性常数,得出惯性常数可以作为衡量交直流互联系统强弱的一个评估指标;针对受端多机系统,通过多机系统动态等值方法,得出受端系统的等效惯性常数,通过仿真实验,验证上述结论的有效性。

风电场等效虚拟惯性时间常数计算

随着风电渗透率不断提高,应用虚拟惯性控制技术解决频率事故下的频率安全问题是未来电网发展的必然需求,含风电虚拟惯性控制的动态频率特性研究也将是电力系统要面临的新问题。文中研究了双馈型风电场等效虚拟惯性时间常数HeqWF的定量表征方法。定义HeqWF并阐明了其物理意义,分析了求解HeqWF与研究电网动态频率特性的关系;建立了含虚拟惯性控制的双馈风电机组简化模型和风电场模型,计算求得了HeqWF频域和时域解析解。通过计算值与仿真值比较验证了HeqWF的正确性和精确性,并探明了HeqWF的时变特性和形成机理。

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。

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。

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。

发电机惯性时间常数对电网动态频率的影响

基于PSASP对某实际电网有功脱落后的动态频率进行了仿真,指出PSASP中发电机模型的惯性时间常数比实际电网运行时发电机的惯性时间常数偏小.通过改变发电机仿真模型的惯性时间常数,分析了惯性时间常数对电力系统动态频率的影响,并通过调节发电机模型的惯性时间常数,得出了与实际电网相吻合的动态频率仿真曲线.

虚拟惯性时间常数对互联电网小干扰稳定影响研究

传统同步发电机的惯性时间常数是不变的物理参数,虚拟同步发电机的推广与应用使得系统惯性时间常数具有可变性和可调性,继而有可能影响互联系统的小干扰稳定性。论文以VSC-HVDC为研究对象,对其进行虚拟同步发电机控制建模,然后基于特征分析法,对等值联网系统求解低频振荡衰减因子的解析表达式,分析了不同场景下惯性时间常数对小干扰稳定水平的影响程度,发现当惯性时间常数与阻尼系数在同一个数量级时对小干扰稳定有较大影响。最后在两区四机经典模型中验证了结论,对于虚拟同步发电机参数整定和研究互联系统的小干扰稳定性分析及控制具有一定的参考价值。

发电机组惯性时间常数的研究

介绍了汽轮发电机组惯性时间常数的含义极其测取方法-常规法甩负荷试验。并借助PMU记录动态过程在动模实验室进行了甩负荷试验,并对数据处理采用了减少误差的新方法。

基于频率特性的惯性时间常数测量方法研究

阐述了惯性时间常数的测量原理,在此基础上详细推导了用于相位差计算的最大似然估计法和相关分析法的数学公式,并在机械平台上完成相关试验以及Matlab数据处理程序设计、数据分析。试验结果表明,理论分析与试验显示结果相一致,相关分析法能更有效提高惯性时间常数的测量精度。

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。

计及风电场与负荷惯性响应的电力系统惯性时间常数测量

大量风电接入导致电力系统惯量减少、频率稳定性变差。为评估电力系统频率稳定性,将电力系统的惯性划分为同步发电机、风电场和负荷提供的三种不同类别的惯性,通过摇摆方程建立目标函数,应用粒子群算法求解风电场和同步发电机惯性时间常数,为提高粒子群算法计算结果的稳定性引入绝对中位差算法,在Matlab/Simulink中搭建含有风电场和动态负荷的电力系统仿真模型。仿真计算表明,该方法能够准确测量风电场和同步发电机惯性时间常数。

水轮机调速系统过渡过程时间t_P与引水钢管水流惯性时间常数T_W关系的研究

通过对现场实测数据的统计分析和理论分析证明,空载工况下,阶跃扰动时,过渡过程时间t_p与引水钢管水流惯性时间常数T_w无关;在满载工况下,阶跃扰动时,调速系统的过渡过程时间t_p与引水钢管水流惯性时间常数T_w呈线性关系。

频率响应需求下的储能容量配置方法研究

随着我国“双碳”目标的提出,电力系统的新能源渗透率逐步提高,由于风光等新能源具有随机性和波动性,因此在改善能源结构的同时,对电网也提出了新的挑战。为满足电网调频需求,提出了一种考虑惯量需求的储能容量配置方法。首先,分析同步机的控制结构,计算储能参与调频的不平衡功率分摊。其次,考虑频率变化率和频率偏差的限制条件,根据同步机的惯性常数和额定容量,建立电力系统所能承受的最大功率增量、等效惯性常数以及调差系数等参数之间的数学模型。最后,计算储能系统需要配置的容量和惯量。通过对不同的储能容量进行仿真,验证了该方法能够有效改善系统的频率偏差量,提升电网调频性能,为储能容量配置提供理论依据。

并网逆变器虚拟惯性与阻尼的等效及辨识

针对并网逆变器的下垂控制策略与虚拟同步发电机(virtual synchronous generator,VSG)控制策略,建立统一的线性化传递函数模型,并提出一种虚拟惯性和阻尼的等效及辨识方法,论证使用等效惯性常数与等效阻尼系数量化并网逆变器参与电网调节能力的合理性。使用等效惯性常数和等效阻尼系数代替中间变量,建立能够统一下垂控制策略与VSG控制策略的线性化传递函数模型。根据所建立的模型,将模型辨识问题简化为参数辨识问题。通过给予并网逆变器输出功率阶跃扰动激励出的功率振荡模态信息,建立系统实际输出与模型输出的时域关系,将参数辨识问题转化为参数优化问题。利用智能优化算法辨识出并网逆变器的等效惯性常数与等效阻尼系数。该辨识方法能够避免模型差分化所带来的误差,精度高,物理意义明确。最后进行实验验证,实验结果证明了理论分析的正确性与辨识方法的有效性。

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。

感应电动机惯性对电力系统低频振荡的影响

研究感应电动机惯性时间常数HD对电力系统低频振荡(LFO)的影响.在单机无穷大系统中运用积分流形理论对系统高阶状态方程进行降阶处理,以推导系统的振荡频率和阻尼比,从机理上就HD对低频振荡的影响进行定性分析.理论分析结果表明HD主要影响系统的低频振荡阻尼,影响趋势还与系统结构和初始运行状态有关.运用特征值分析方法分别对单机无穷大系统(SMIBS)和简单的两区域系统进行实例仿真,SMIBS仿真结果验证了理论分析.并且两区域系统的仿真结果表明了HD对系统区间振荡模式的影响.研究表明,在实际电力系统LFO分析中,等值感应电动机的惯性常数的选择非常重要.