综合提升新能源高占比受端电网小干扰和暂态电压稳定性的SVG优化配置方法

由于新能源发电设备的弱支撑性,新能源高占比的受端电网的电压支撑强度难以满足系统安全稳定运行的要求。为了解决现有静止无功发生器(static var generator,SVG)配置方法未能充分提升系统小干扰电压稳定性和暂态电压稳定性的问题,提出了一种综合考虑系统小干扰电压稳定和暂态电压稳定的SVG优化配置方法。首先,在第一阶段考虑SVG投资运行总成本和系统小干扰电压稳定裕度,在第二阶段引入SVG接入对系统故障后暂态电压稳定裕度的影响。然后,利用基于组合赋权法和相对熵距离的改进理想解法得到最优配置方案。最后,应用PSDBPA对新能源高占比受端电网算例进行分析,验证了所提配置方法能充分发挥SVG对系统电压稳定的提升作用。

基于KPCA特征量降维的风电并网系统暂态电压稳定性评估

针对电力系统暂态电压稳定性评估中所需特征量数据庞大,影响模型训练时间,降低计算效率等问题,提出了一种基于核主成分分析方法KPCA和CPSO-BP组合的风电并网系统暂态电压稳定性评估方法.首先根据输入特征采集原始特征集,采用核主成分分析算法对特征量进行非线性数据处理,提取出最优的特征集.然后将降维后的特征集作为CPSO-BP神经网络输入量进行监督学习,将得到的模型按照临界故障切除时间裕度值的大小进行分类,将分类后的样本进行风电并网系统的暂态电压稳定性评估和临界故障切除时间裕度值预测.仿真分析结果表明,对输入特征进行降维,保留重要输入特征量,剔除冗余特征量,不仅简化了模型,还提高了网络评估的准确性和计算效率.

统筹充裕性和暂态电压稳定性的双层源网规划方法

新能源出力具有强随机性、波动性,其大规模接入对电力系统稳定运行产生较大影响。针对这一问题,文章提出了新能源与常规电源、储能最优配比结构及布局优化方法和基于改进粒子群优化的双层迭代算法,然后结合IEEE–33节点系统进行仿真,验证高比例新能源电力系统承载能力及综合效益的提升效果。

直流区域配电网电压稳定性分析

直流区域配电网具有结构简单、可靠性高和线路损耗较小等优点,但其复杂的拓扑结构、多变的运行工况和结构的高度电力电子化等特点给其稳定运行带来了挑战。针对直流区域配电网电压稳定性问题,本文采用李雅普诺夫第一法和混合势函数理论对直流区域配电网的电压稳定性进行分析,提出直流区域配电网的电压稳定性判据;明确了直流区域配电网电压的静态稳定性与系统的参数有关,而暂态稳定性不仅与系统的参数有关,还与扰动的大小和类型有关。

超导储能装置用于改善暂态电压稳定性的研究

建立了超导储能装置(SMES)在暂态电压稳定性分析中的简化数学模型。SMES 经双桥系统的电流源型换流电路与电力系统相连。研究了具有快速响应特性的 SMES在提高电力系统暂态电压稳定性方面的作用和其无功控制策略,以及采用不等触发角控制时的控制原则。在 Matlab平台上编制了暂态仿真程序,对典型 3 机 10 母线系统进行了仿真计算。仿真结果表明,超导储能装置安装在动态负荷处,采用无功–电压控制方式能够有效地提高系统的暂态电压稳定性。

风电接入对地区电网暂态电压稳定性的影响

随着风电迅速发展,风电场规模和单机容量越来越大,风电对接入的电网的影响不容忽视。而风资源丰富的地区大多电网不够强壮,加之风电自身故有的无功特性(吸收或者不发无功),风电接入对电网电压稳定性的影响显得尤为突出。对基于普通异步发电机的恒速风电机组构成的风电场与基于双馈感应发电机的变速恒频风电机组构成的风电场接入电网后的暂态电压稳定性,通过电力系统仿真软件DigSILENT并结合实际电网进行分析,给出风电场不同出力情况下的故障极限切除时间。关于静止无功补偿装置(SVC)和静止同步补偿器(STATCOM)对异步机风电场暂态电压稳定性的改善也进行了研究。

三相重合时序对暂态电压稳定性的影响

发现合于永久故障时三相重合闸时序对系统暂态电压稳定性有较大影响,以单负荷无穷大系统为例探讨其机理。分别在恒阻抗、恒电流和恒功率3种静态负荷模型以及感应电动机动态负荷模型下,考虑故障点位置变化,推导出交流线路从发生三相短路至三相断路器跳闸、三相重合于永久故障直到后加速三跳的整个过程中,负荷侧母线电压的解析表达式。通过比较2种重合时序下的负荷侧母线电压发现,在恒阻抗、恒电流及动态负荷模型下,由远离负荷的线路首端重合,可增大负荷侧母线电压,动态负荷模型下还可减小保护再次跳闸时的电动机转差率,有利于提高系统暂态电压稳定性;而在恒功率负荷模型下,重合时序受故障位置影响,推导出了影响重合时序的故障距离解析式。鉴于实际系统中运行方式变化,提出了离线计算与在线结合的实用三相重合时序整定策略,以提高系统暂态电压稳定性。对单负荷无穷大系统和2010年南方电网的仿真结果验证了其正确性和有效性。

通过SVC和TCSC联合改善异步机风电场暂态电压稳定性研究

用静止无功补偿器(SVC)和可控硅控制串联补偿器(TCSC)进行联合补偿,以提高异步风机风电场的暂态电压稳定性。在Matlab/Simulink中搭建了风电场及相关电网模型,通过仿真计算验证了SVC和TCSC对异步机风电场与电网暂态电压稳定性的作用。研究结果表明:在风速随机波动的情况下,SVC能动态地补偿无功功率,保持系统的暂态稳定性;当接入电网发生三相短路的大扰动故障时,TCSC能够有效地恢复机端电压,提高了风电场的低电压穿越能力。

STATCOM改善风电场暂态电压稳定性的研究

提出了恒速异步风电机组和静止同步补偿器的数学模型,使用Matlab中的动态仿真工具Simulink建立了静止同步补偿器的控制模型,以包含风电场的单机无穷大电力系统为例进行了仿真计算,验证了静止同步补偿器对风电场暂态电压稳定性的贡献。研究结果表明:风电场发生三相短路的大扰动故障时,静止同步补偿器能够有效帮助恒速异步风电机组在故障后恢复机端电压,从而改善风电场的暂态电压稳定性,确保风电机组连续运行。

含无功补偿装置的风电并网系统暂态电压稳定性研究

针对大规模风电并网后系统的暂态电压稳定性问题,阐述了暂态电压失稳的机理以及暂态电压稳定性的分析计算方法,介绍了2种重要的无功补偿装置SVC和STATCOM。采用BPA软件对国内某一实际电网进行了仿真分析,结果表明,风速变化和系统发生短路故障均会对系统的暂态电压稳定性造成影响,导致系统的电压水平降低。装设SVC或STATCOM对系统电压均有支撑作用,且STATCOM对电压的支撑作用更加明显。

单相重合时序对特高压交直流系统暂态电压稳定性的影响

发现重合闸时序对特高压(ultra-high voltage,UHV)交直流混联系统暂态电压稳定性有较大的影响,构造单负荷特高压交直流混联输电无穷大系统来探讨其机制。分别在恒阻抗、恒电流和恒功率3种静态负荷模型以及感应电动机动态负荷模型下,考虑故障点位置变化,推导出交流线路发生单相短路,单相重合于永久故障时负荷侧母线电压的解析表达式,发现各种负荷模型下均存在若干个影响重合时序的故障区段。根据计算出的故障区段,采取恰当的重合时序,有利于提高系统暂态电压稳定性。提出实际系统中离线计算与在线匹配相结合的单相重合时序整定策略,并论述其在电力系统三道防线中的作用和地位。2010年南方电网的仿真结果验证了其正确性和有效性。

恒速风电机组对电网暂态电压稳定性的影响

基于恒速风电机组的结构,给出风电机组各部分的数学模型,利用仿真软件DIgSILENT/PowerFactory建立恒速风电机组的动态模型,并利用该模型在WSCC 3机9节点算例中仿真恒速风电机组并网运行时因风速变化引起的电网电压波动,通过极限切除时间分析恒速风电机组并网对电网暂态电压稳定性的影响,并与接入相同容量的同步机组进行比较。结果表明,恒速风电机组的接入降低了电网的暂态电压稳定性,且随接入恒速风电机组装机容量的增大,电网的暂态电压稳定性不断降低。由此提出一些改善恒速风电机组并网后电网暂态电压稳定性的建议。

基于主导不稳定平衡点法的暂态电压稳定性研究

文章提出了一种基于主导不稳定平衡点分析电力系统暂态电压稳定性的方法。采用启发式的方法,得到电力系统中计算电压型主导不稳定平衡点的初值,同时引入牛顿同伦法,以降低主导不稳定平衡点对初值的敏感度,使所得到的初值可以有效收敛到电压型主导不稳定平衡点上。另外,还考虑了多电动机的动态负荷模型,并通过大扰动下的电压薄弱节点识别寻得主导负荷母线,提升了该启发式方法的模型适用性与推广性。结合能量函数与得到的主导不稳定平衡点,能有效求取多机系统暂态电压失稳的临界切除时间。最后在3机9母线系统上验证了该方法的有效性。

三相重合闸时刻对暂态电压稳定性的影响

发现合于永久故障时三相重合闸时刻对系统暂态电压稳定性有较大影响,并以无穷大、单负荷系统为例研究其原因.在感应电动机动态负荷模型下,考虑故障点位置变化,推导出交流线路从发生三相短路、线路三相跳闸、三相重新合闸于永久故障,到最后的三相断路器跳闸的全过程中,负荷侧母线电压及电磁转矩的变化情况.通过对上述暂态过程中电磁转矩-转差率的变化规律发现,最后一次操作完成后,运行点距离新的稳定平衡点越近,越有利于系统的暂态电压稳定.并结合对实际电网中的仿真结果指出,若在转差率增大的过程中投入重合闸,再次故障产生的减速能量会使转差率继续增大,对系统的暂态电压稳定性将产生不利影响.

基于暂态电压稳定性新指标的自适应紧急减载方案

频率和电压响应在大扰动后相互耦合,传统的低频、低压减载方案相互独立,未充分考虑电压的时空分布特性和感应电动机对系统稳定性的影响。从2节点系统出发,分析感应电动机转差率偏差值对负荷稳定性和暂态电压稳定性的影响,提出综合考虑感应电动机转差率偏差值和负荷母线电压跌落幅度的暂态电压失稳程度新指标;并基于广域信息条件,利用新指标选择切负荷地点,确定相应控制量以构建新的紧急切负荷方案。该方案利用新指标更加全面地衡量了系统暂态电压稳定程度,具有全网切负荷和局部切负荷两种控制模式。通过IEEE 39节点系统的仿真,验证所提出自适应方案在保障系统大扰动后频率和电压稳定性方面相对于经典控制方案的有效性和优越性。

SMES控制器提高电力系统暂态电压稳定性

针对电力系统的暂态电压稳定性问题,提出了串联于线路中的超导储能(SMES)装置并模糊控制的解决方案,通过基于电压源型变换器的SMES系统和电力系统综合暂态数学模型分析,基于模糊理论的模糊规则设计,在描述典型电压稳定性问题的单负荷无穷大系统和典型三机十节点系统中,进行了无SMES装置和装设SMES装置的对比仿真实验,并与常规PI控制的SMES仿真结果进行对比,验证了基于模糊控制策略的SMES可以更有效的提高电网的暂态电压稳定性。

基于MATLAB的电力系统暂态电压稳定性仿真研究

运用MATLAB电力系统仿真模块集SimPowerSystems构建了单负荷—无穷大系统和三机—十节点系统的Simulink模型,通过在系统模型中设置大扰动事件并进行时域仿真,分析了异步电动机负荷对系统暂态电压稳定性的影响;并以单负荷—无穷大系统为例,对故障切除时间、电动机惯性时间常数及无功补偿设备(机械投切电容器MSC和静止无功补偿器SVC)对暂态电压稳定性的影响进行了仿真分析.结果表明,异步电动机的动态特性对系统的暂态电压稳定性有着非常大的影响.

风速扰动情况下的风电并网电压稳定性研究

对风电场接入地区电网后的电压稳定性进行了仿真研究。对实际电网进行仿真计算,通过风速扰动及改变风电场接入系统的阻抗值,比较系统电压暂态稳定性的程度,并得出地区电网在风电接入后的电压稳定性结论。

含异步机负荷的虚拟同步机并联系统暂态电压稳定性分析及其提升措施研究

含异步机负荷的虚拟同步机并联系统在遭受严重故障后,存在暂态电压失稳问题,严重影响系统的安全稳定运行。该文揭示了并联系统暂态电压失稳机理,并对比分析了虚拟同步机无功环的3种控制模式对系统暂态电压稳定性的影响。分析表明,该并联系统发生对称短路故障时,虚拟机无功环的Q-V下垂和恒无功控制模式的动态特性恶化系统的暂态电压稳定性。且故障期间逆变器的内电势电压跌落程度越浅,系统暂态电压稳定性越高。在理论分析的基础上,提出一种考虑逆变器故障电流限制的系统暂态电压稳定性提升措施。该措施在保证逆变器输出电流不过流的前提下,提升了并联系统的暂态电压稳定性。此外,为定量分析系统的暂态电压稳定性,提出一种考虑无功控制环动态特性的临界故障清除时间计算方法。基于Matlab/Simulink的仿真结果验证了理论分析的准确性。

考虑暂态电压稳定性的电力系统多目标无功备用优化

鉴于目前电力系统无功备用优化方法较少涉及暂态电压稳定性,提出一种同时提高电力系统静态/暂态电压稳定性的无功备用优化模型,该模型首先基于数据密度提出一种无功电压控制分区方法,分别在静态/暂态电压的薄弱区域内定义静态/暂态无功备用,然后结合所建立的两个目标建立多目标无功备用优化模型,最后提出一种基于多阶段的多目标优化求解方法。通过求解所建模型,获得能够同时提升系统静态/暂态电压稳定性的无功备用配置方案。对IEEE 39节点系统的仿真分析证明了所提方法的有效性。