附加阻尼控制下风电机组机网耦合载荷建模及分析

针对附加阻尼控制下风电机组机械载荷问题,开展风电机组机网耦合载荷建模及载荷特性分析研究。采用FAST与Matlab/Simulink软件联合方法,建立综合考虑机组机械特性和电气特性的并网风电机组机网耦合载荷模型。采用所建模型开展附加阻尼控制对机组机械载荷影响的仿真分析,并复现附加阻尼控制下风电机组机械系统与电力系统的机网共振现象。结果表明,所建模型能够表征附加阻尼控制下风电机组机械系统与电力系统的耦合互作用,系统低频振荡会导致机组关键结构出现明显振动载荷,且系统振荡频率与机组机械结构固有振动频率接近时两者共振会急剧加大机组振动载荷。

基于机网变流器协同的波浪发电系统控制策略

为实现波浪发电系统的高效平稳入网,以直驱式波浪发电装置为例,建立其数学模型和并网结构。将装置输出功率分解为平均分量和波动分量,从发电系统主动式控制的角度,进一步提出了阻尼控制和阻尼弹力控制下的最优策略,以使其高效运行。通过直流侧储能配置及机侧和网侧变流器的协同控制,实现电能的平稳入网。仿真结果表明,阻尼弹力控制较于阻尼控制,发电效率更高同时波动更大,直流侧储能及机网侧协同控制可有效平抑功率波动,为波浪发电系统的入网控制设计提供参考。

不同控制策略下直驱风电机组的机网耦合特性及稳定性分析

直驱风电机组与弱交流电网或柔性直流输电系统间相互作用易导致宽频振荡问题。现有研究普遍认为,直驱风电机组与交/直流电网间的交互特性主要取决于其网侧变流器,故通常忽略直驱风电机组的机侧系统动态。已有文献讨论传统矢量控制下机侧系统对直驱风电机组并网特性的影响,但针对不同控制策略下直驱风电机组的机网耦合特性尚缺少相关研究。文中针对4种典型控制策略下直驱风电机组的机网耦合特性进行比较研究。首先,推导并验证了直驱风电机组在不同控制策略下的详细阻抗模型;然后,基于机网耦合度指标对直驱风电机组的机网耦合特性进行对比分析,得出不同控制策略下机侧系统动态对直驱风电机组交流侧阻抗特性及并网稳定性的影响;最后,通过直驱风电机组并弱交流电网分析案例验证了理论分析的正确性。

汽轮机侧机网耦合系统低频振荡特性与抑制策略研究

为了抑制汽轮机侧机网耦合系统的低频振荡,该文对其振荡特性和已知策略进行研究。首先,通过建立汽轮机侧模型、建立机网耦合模型来分析低频振荡机械阻尼转矩。其次,通过构建配置GPSS后的汽轮机侧模型、改进ALO抑制算法设计以及建立抑制目标函数来抑制改进型ALO优化GPSS参数。最后,分析抑制效果得出,该文设计的抑制策略可以对汽轮机侧机网耦合系统的低频振荡进行抑制,还可以有效提高机组耦合系统在运行中的可靠性、稳定性。

考虑机网协调的新型发电机失磁保护方案研究

随着大型发电机组大量投运,失磁故障对系统的危害日益增大。在厂网分开的背景下,如何同时确保发电机和电网的安全稳定运行是一个值得关注的研究课题。针对发电机失磁保护在系统振荡时容易误动或拒动的问题,研究了失磁和振荡两种情况下系统电气量变化规律的不同特征,并结合不同失磁类型的特点,提出了电压、无功和时间三种新型判据,进而设计了计及机网协调的新型失磁保护方案,并给出了相应动作参数的整定方法。计算机仿真实验表明,新型方案可有效区分失磁和振荡现象,具有动作速度快、可靠性高的优点。

大型发电机机网动态分析的机–场–路–网耦合时步有限元法建模

为了更完善、更准确地研究系统扰动对大型发电机及电网的影响,建立了机–场–路–网耦合时步有限元仿真模型,实现了多段集中质量块弹簧机械轴系–电机二维瞬态电磁场–外电路–电网的全面耦合。模型不仅充分考虑了动态过程中不同时刻电机内电磁场畸变、饱和、涡流集肤效应及输变电系统参数等重要因素的影响,同时还进一步详细考虑了机械轴系的动态过程,包括各轴段传递的扭矩、阻尼转矩及各轴段转速的不同变化等因素的影响。为验证所建模型,对水力发电设备国家重点实验室内的动模实验系统搭建了仿真模型,并对机组120误同期并网工况进行了仿真及实验对比分析,结果表明该机–场–路–网耦合仿真模型正确、可靠。

广东中珠电网电磁解环运行的机网协调方案

介绍广东中珠电网解环方式下的稳控系统控制策略。并基于频率动态特性分析,对系统进行仿真计算,得出稳控系统动作对中珠电网频率变化的影响,提出相关机组OPC、高频切机、低频解列、低频减载等措施协调配合的整定原则。

失速型风电机组机网扭振的模型与机理

指出了研究并网大型风力机组机网扭振问题的必要性,为研究风电机组的机网扭振问题,针对失速型异步风力发电机,建立了研究其风力发电机和电网之间扭振相互作用的统一动态模型。采用有限元方法分析了实际的叶片结构,将风力发电机叶片、低速轴、齿轮箱、高速轴、转子组成的旋转系统等效为三质量块-弹簧模型,同时建立了发电机定子和电网在d-q坐标系下的模型,实现了机网接口。仿真分析得到了风力发电机的旋转系统在电网三相故障激励下叶片的扭振曲线,其扭振频率与风机旋转系统的理论固有频率相同,且故障切除以后扭振现象并未衰减;为进一步研究抑制机网扭振的方法提供了理论基础。

定桨恒频风电机组机网扭振的建模与机理

报告了风力机组机网扭振问题的研究现状,指出了研究并网大型风力机组机网扭振问题的必要性。针对定桨恒频双速异步风力发电机,建立了研究风力发电机和电网之间扭振相互作用的统一机电动态模型:利用有限元分析法对风机叶片进行了建模,将风力机机械部分(包括叶片、低速轴、齿轮箱、高速轴、转子组成的旋转系统)等效为柔性连接的三质量块模型,计算了机械旋转系统的固有频率;对电气部分(包括发电机定子和电网)在dq0坐标系下进行了建模。在电磁暂态仿真软件中了建立了仿真模型,通过在输电线路始端设置三相接地短路故障,激发了风力发电机的机网扭振现象。对扭振曲线进行频域分析,发现了扭振频率与计算得出的机械旋转系统固有频率相吻合,验证了模型的准确性。

多机型风电机组机网扭振的模型与机理

分别针对风电场的定桨失速型、直驱式永磁型和双馈异步型风力发电机组3种主流机型的机网扭振机理进行了分析。建立了风力发电机组机网扭振研究的小信号分析模型,包括风力机的机械旋转系统模型、发电机模型、控制模型及电网模型。其中机械旋转系统包括风力机的桨叶、高速轴、齿轮箱、低速轴和发电机转子,等效为3个集中质量块-弹簧模型;发电机、电网及控制模型均在dq坐标系下建立。建立了整个模型的状态方程。通过仿真研究了上述3种机型风电机组机网扭振的单机对无穷大仿真模型,利用输电线路首端三相短路故障激发风电场和电网间的机网扭振现象,得到了转速和转矩的扭振曲线,扭振频率与计算得出的风力发电机组机械旋转系统固有频率吻合,验证了模型的准确性。

考虑机网协调的阻尼优化控制系统研究

随着电力系统规模的不断扩大,小干扰稳定已经成为影响电力系统安全稳定的重要因素之一。为了有效地阻尼电力系统的小扰动振荡,提出了基于机网协调优化的阻尼控制方法。借鉴混成控制系统的思想与理念,考虑自动发电控制和自动电压控制系统之间的协调,建立了分层控制的阻尼协调优化控制系统。该系统将电力系统的阻尼强弱作为事件形成的指标,并以事件驱动作为系统调节的触发机制。该阻尼协调优化控制系统不仅能消除系统的弱阻尼模式,而且有效解决了传统自动发电控制和自动电压控制系统之间相互作用而导致的负面影响,实现了2套自动控制系统的控制指令的优化协调。在IEEE 5机14节点系统上进行多种运行方式下的仿真研究,仿真结果验证了所提方法的正确性和有效性。

无线投影机网关系统设计

无线投影机网关是投影机的附属设备,在PC与投影机之间建立无线连接,将PC的屏幕图像传输到投影机上,从而使PC摆脱与投影机之间的连线束缚。该网关设备在设计中采用的GX533是AMD的一款嵌入式x86处理器,GX533在机顶盒、网络终端、瘦客户机、廉价电脑等领域有着广泛的应用。分析了GX533处理器及其南桥控制器的结构原理,在此基础上介绍无线投影机网关的系统设计。

双馈式风电机组机网扭振的建模与仿真

建立了双馈式风力机组机网扭振的小信号分析模型,包括风力机的机械旋转系统模型、发电机模型、控制模型及电网模型。其中机械旋转系统包括风力机的桨叶、高速轴、齿轮箱、低速轴和发电机转子,等效为三个集中质量块—弹簧模型;发电机、电网及控制模型均在dq坐标系下建立。推导了整个模型的状态方程。在电磁暂态仿真软件EMTP中建立了研究风电机组机网扭振的单机对无穷大仿真模型,对模型进行了仿真分析,利用输电线路首端三相短路故障激发风电场和电网间的机网扭振现象,得到了转速和转矩的扭振曲线,扭振频率与计算得出的风力机组机械旋转系统固有频率吻合,验证了模型的准确性。

利用派克变换进行机网暂态过程的数值仿真

提出了一种利用派克变换进行电力系统机网暂态过程数值仿真计算的新方法，推导出了电网元件（三相电感和三相电容等）在ｄｑｏ坐标系下的新的数学模型，通过这种数学模型，原先在ｄｑｏ坐标系下不解耦的仿真计算可以化为解耦的仿真计算。文末通过一个示例验证了此新方法的正确性。

机网协调在现代电力系统中的作用(待续)

电力系统由发电机和电网共同构成,两者之间的关系密不可分,发电机是源泉、提供电力、支撑着电网电压,调节和维持系统的稳定;电网则将用户和所有机组连接起来,共同构成一个稳定运行的动态系统。机网之间需要广泛的协调、正确的互动,才能保证共同的安全稳定。世界上众多著名的大停电事故中,都有机网不协调的例子。现代电网庞大且结构、设备日趋复杂,在频率、电压、功角稳定和设备安全、保护自动装置的配合等方面也更加复杂,对机网协调也提出了更高要求。从电力系统全局的角度,尽可能全面地概括分析机网协调对现代电力系统的影响、作用和意义,阐述其内容、发展、理论依据、作用原理和应用等,以期对进一步研究和改善机网协调问题有所帮助。

机网协调在现代电力系统中的作用(续1)

电力系统由发电机和电网共同构成,两者之间的关系密不可分,发电机是源泉、提供电力、支撑着电网电压,调节和维持系统的稳定;电网则将用户和所有机组连接起来,共同构成一个稳定运行的动态系统。机网之间需要广泛的协调、正确的互动,才能保证共同的安全稳定。世界上众多著名的大停电事故中,都有机网不协调的例子。现代电网庞大且结构、设备日趋复杂,在频率、电压、功角稳定和设备安全、保护自动装置的配合等方面也更加复杂,对机网协调也提出了更高要求。从电力系统全局的角度,尽可能全面地概括分析机网协调对现代电力系统的影响、作用和意义,阐述其内容、发展、理论依据、作用原理和应用等,以期对进一步研究和改善机网协调问题有所帮助。

大型发电机组失磁保护对机网协调安全影响的仿真计算研究

发电机与电网之间的相互协调是厂网分开后的首要问题。由于大型发电机组的运行状况对电网影响甚大,因此需要对发电厂涉网保护的定值进行充分的分析和论证。文中以某发电厂发电机失磁保护为例,通过建立其数学模型,仿真分析了其保护定值对机组和电网的影响,并提供相应的论证。

机网暂态仿真研究

给出全变量法机网暂态仿真研究数学模型和求解方法，对电力系统各种故障及投切操作下机网暂态过程进行了仿真计算，为提高电网和机组运行的安全性和可靠性提供了依据。

机电系统中机网联解的一种新方法

基于完整的机电统一数学模型，在分析发电机、励磁调节系统和电网仿真技术特点的基础上，提出了一种通过修改发电机系数矩阵实现机电动态联合仿真中机网联解的新方法．该方法避开了仿真计算中的预报-校正系统，保证计算收敛性，加快了仿真速度．

矿井的机网匹配与实践

矿井通风是煤矿安全生产的重要保障,是防治其他灾害的重要技术手段。探讨矿井风网与矿井主要通风机的匹配状态及其应用,研究不同井型的矿井通风难易程度的分级标准,对于正确指导煤矿设计、安全生产具有重要的理论和实践意义。根据实践中的首次提出了机网匹配的概念和良好的机网匹配的要求,研究了不同井型的矿井通风难易程度的等级划分标准,提出了机网匹配的3种状态,并进行了应用实践,取得了良好的效果。