基于扩展等面积定则的含大规模风电场电力系统暂态稳定性分析

当风电大容量、集中、多点并入电网,且远离负荷区域,导致机网间联系薄弱,使得风电对电网的影响由局部问题扩展到系统稳定性问题。由于风电机组不同于常规电源的特性,使得含大规模风电场的电网暂态稳定性分析成为一个亟待解决课题。基于扩展等面积定则从理论上分析含风电场的电力系统暂态稳定性,将风电场功率等值为同步发电机的机械功率,考虑了风电场控制作用对同步发电机等值机械功率的影响,据此分析了风电场并网运行对系统暂态稳定影响的机理。最后通过仿真验证了该机理分析的有效性,扩展了等面积定则的应用范围。

基于扩展等面积定则的储能电站提高电网暂态稳定最优工作时间的研究

电池储能电站参与电网暂态稳定紧急控制过程中,电池充放电频率很高,长时间工作会缩短电池寿命。通过大量仿真发现储能电站在参与暂态稳定控制过程中实际工作时间很短,因此需要计算出储能电站最优工作时间。该文建立电池储能的机电暂态模型,通过阻尼转矩法分析储能电站提高电网暂态稳定的机理,同时阐述了其不同容量配置以及接入位置不同对暂态稳定的影响。该文提出并计算了储能电站最优工作时间,在扩展等面积法的基础上,实时在线采集发电机转子转速、功角、电磁功率和机械功率数据,通过数值积分计算出储能电站最优工作时间,在确保电网暂态稳定的前提下尽早退出运行。该理论不仅可以减少电池充放电次数,而且可以使电网在最短时间内恢复稳定。通过电力系统综合分析软件进行仿真,验证理论分析的准确性及工程实用性。

基于故障信息的风机并网系统暂态稳定分析方法

随着新能源的不断发展,大规模双馈风电机组接入电力系统对电网的暂态稳定性带来了较大影响。为此,提出了一种基于故障信息的风机并网系统暂态稳定分析方法,将继电保护装置提供的故障信息融合到暂态稳定判断中。首先,分析故障后双馈风电场的对外特性以及负序、零序阻抗模型;然后,推导包含故障信息的系统导纳收缩矩阵;在此基础上,利用扩展等面积定则提出一种暂态稳定裕度指标,作为系统是否发生暂态失稳的判断依据。最后,通过对含双馈风电场的3机9节点系统进行仿真,验证了所提方法的正确性和有效性。

计及虚拟惯性的风电场接入双机系统暂态稳定性研究

具备虚拟惯量的变速风电机组接入电网后,发电系统的暂态特性将因惯量可控而更加多样化.首先,基于两区域发电系统,根据双馈风机(DFIG)的暂态特性推导出风电场等值模型,理论分析双馈风机组成的大规模风电场附加虚拟惯性后对系统功角首摆的影响.其次,针对接纳风电后的两区域电网,利用扩展等面积定则分析了附加虚拟惯性的风电场接入两机系统后系统暂态功角稳定性的变化.最后,通过对风电高渗透率的四机两区域电网的仿真分析,验证该暂态稳定机理的正确性.

大规模风电集中接入对电力系统暂态功角稳定性的影响(一):理论基础

该文作为2篇系列文章的第1篇,旨在从理论上分析双馈风机组成的大规模风电场集中接入对电力系统暂态功角稳定性的影响。首先,根据双馈风机的暂态特性,提出了一种适用于电力系统暂态功角稳定分析的双馈风机简化模型,并讨论了利用直流潮流计算方法研究风电接入前后系统暂态功角稳定变化趋势的合理性。其次,在双馈风机简化模型和直流潮流计算方法的基础上,利用扩展等面积定则分析了双馈风机接入两机系统后系统暂态功角稳定性的变化,提出一种判断风电接入对两机系统暂态功角稳定影响的判据。最后,在双机互联系统中进行仿真,结果表明,提出的判据具有较高的准确率。

基于临界割集识别的储能系统提高电网暂态稳定裕度的研究

该文提出兼顾暂态动能与势能的综合指标对网络故障进行临界割集识别,并在割集支路的母线处投入储能系统参与暂态稳定紧急控制。在扩展等面积定则基础上,建立含储能系统的双机等值模型,并推导出基于该模型的暂态能量函数,分析与传统切机切负荷控制措施相比,储能系统提高电网暂稳裕度的机理。建立储能系统机电暂态模型,通过控制临界割集支路角、母线电压并进行充放电。利用积分函数计算储能退出运行时间,减少电池充放电次数,提高储能系统运行效率。通过电力系统综合仿真软件进行仿真分析并计算不同措施下暂稳裕度指标,验证所提理论的准确性以及良好的工程实用性。

双馈风电机组故障穿越对系统暂态稳定的影响

在风电场中占较大比例的双馈风机由于具有不同于同步发电机的运行特性,使得如今风电的大规模接入对系统的暂态稳定造成了新的影响。文章介绍了传统电力系统的扩展等面积定则;推导出能够基于扩展等面积定则进行理论分析、且可以反映故障后风电机组功率控制对系统暂态稳定性影响机理的表达式;利用DIg SILENT/Power Factory对相关算例进行数字仿真验证,为今后制订风电机组故障穿越功率控制策略奠定基础。

电力系统暂态稳定直接法综合分析方法

分析直接暂态稳定的三种方法,势能边界曲面(PEBS)方法、基于稳定域边界的主导不稳定平衡点(BCU)方法和扩展等面积准则(EEAC)方法,并比较三种方法的优缺点,提出基于这三种方法的直接暂态稳定分析的综合法。

风机有功控制对系统暂态功角第二摆稳定性影响机理

该文着重研究大规模集中并网的双馈风电基地故障后有功控制行为对系统暂态功角第二摆稳定性的影响机理。首先基于静态扩展等面积定则,对双馈感应式风机接入后系统的网络节点电压方程进行改进,构建适用于含风电多机系统暂态功角稳定性定量分析的等值单机无穷大系统模型;利用该模型对双馈风机与两台同步机互联的简化系统进行解析分析,分别给出风电并网系统暂态功角第二摆失稳的充分条件、必要条件,揭示出故障后风机有功出力低会降低第二摆稳定性;进一步分析风电并网系统中功角第二摆稳定性与第一摆稳定性的关系,从整体上揭示风机有功恢复速率变慢会使原本只会出现首摆失稳的系统发生第二摆失稳,并最终导致系统整体稳定性下降;最后对机理分析进行仿真验证。所做研究拓展了当前风电并网后只关注首摆失稳的暂态功角稳定性分析方法,为大规模风电集中并网电力系统暂态稳定控制提供理论指导。

风机故障后有功控制对系统暂态功角失稳的影响机理（英文）

规模持续增长的并网双馈风电场使暂态功角失稳现象变得更加复杂。提出了双馈风机故障后有功控制对系统暂态功角失稳的影响机理。为了维持系统故障后稳态,双馈风机故障后有功功率被要求从故障下的低水平值逐渐恢复至故障前水平值或其附近。据此,首先揭示双馈风机有功恢复控制对系统暂态功角各摆次失稳的影响。研究表明,双馈风机有功恢复控制加剧了首摆与奇数多摆的失稳可能性,同时削弱了偶数多摆的失稳可能性。通过考虑各摆次相互关系与被影响程度,进一步分析双馈风机有功恢复速率对系统暂态功角失稳的影响,并提出相应的暂态功角失稳模式。当大规模双馈风电场有功恢复速率因不同控制策略被设置为从快到慢等不同速率值时(假设在每种控制策略下恢复速率恒定),在相应顺序场景下,系统会出现3种失稳模式(其临界失稳分别为首摆失稳、奇数多摆失稳以及第2摆失稳)。最后对所提出机理进行仿真验证。

储能系统对系统暂态稳定性影响的量化方法

储能充放电技术可以调节系统中的功率不平衡,因此利用储能充放电技术对系统的暂态稳定性进行调节控制。储能地点的选择在储能应用问题中至关重要。基于EEAC提出一种储能系统对电力系统暂态稳定性的量化分析方法。使用PSD-BPA软件对IEEE 39节点系统进行仿真。仿真结果表明,投入储能的电力系统清除故障所需的切机量有效降低,同时验证了方法的有效性。

基于WAMS的等值OMIB系统暂态稳定预测

应用扩展等面积法(EEAC)将系统中所有发电机划分为两个机群,等值并简化为单机无穷大(OMIB)系统,通过等面积定则预测系统的暂态稳定性。利用范数理论计算各发电机之间的空间距离,提出一种分群指标。通过分析调速器和原动机模型,得到机械功率的预测模型,以此预测机械功率的变化,突破假定机械功率不变的限制。通过对CEPRI-36系统算例,验证所提出预测方法的可行性。

基于EEAC的大电网失步解列装置布点研究

在电网中预先选择合适的解列点,配置解列装置是实现系统发生失步振荡后可靠解列的前提条件。介绍了一种基于EEAC扩展等面积定则的失步解列装置布点方法,通过对华东电网失步解列装置的布点分析,表明了该方法的可行性。