含多场控集成的海上风电场DIgSILENT/PowerFactory建模及实证技术研究

结合大规模风电场并网分析最新技术要求,国内常用的建模方法和计算平台往往有功能上的侧重,难以同时满足故障穿越、场站功率控制、调压调频等多种要求,难以应对构建含多场控集成、准确开放的模型开发需求。对此,基于DIgSILENT/PowerFactory软件平台,利用自定义功能和DSL语言,构建“单机场站场控”多层级的海上风电场通用化模型。以某一实际海上风电场为例,搭建详细的风电场模型,并验证所提方案。基于现场故障穿越实测数据、现场AGC/AVC等实测数据,给出所提模型的仿真校验结果。结果表明,所提机组并网特性和场控功能与实际特性相符,模型准确有效,所建模型适用于实际工程海上风电项目的机组级和场站级控制的并网策略的开发和应用。

基于DIgSILENT/PowerFactory的配电网光伏电站接纳极限容量及安全稳定评估

为研究光伏电站接入对配电系统安全、稳定运行的影响,结合国内某实际配电网,使用电力系统仿真与分析软件DIgSILENT/PowerFactory,从稳态和动态2个方面,分析比较了光伏电站单点接入和多点接入不同方式下配电网所能接纳的光伏电站极限容量;重点针对单点接入方式,计算了光伏电站接入后的电压偏差、电压变动及线路负载率,研究了大型光伏电站接入对配电系统的影响。结果表明,在不向上级电网倒送功率的前提下,配电网中光伏电站小容量多点接入就地消纳比单点接入能接纳更多的容量;影响配电网消纳光伏发电的因素主要为电压偏差。

基于DIgSILENT/PowerFactory的直驱风机的建模研究

直驱永磁同步风电机组具有结构设计紧凑、柔性、轻盈化的优点。其凭借显著的技术优点,研发受到了越来越多的关注,具有很好的发展前景。文章对直驱永磁机组的建模进行了研究。

基于DIgSILENT的风电储能系统建模与仿真

针对风电功率的随机波动性,采用储能系统改善风电机组的并网运行特性。文章分析了蓄电池储能系统的基本原理及其控制策略,并基于电磁/机电暂态混合仿真程序DIg SILENT/Power Factory搭建了对应的储能系统模型,将其配置在双馈型风电场出口母线的公共连接点处。分别在风速随机波动以及电网侧发生故障的工况下,研究所建储能系统的动态响应特性,结果表明,储能系统可以减小风电输出功率的波动对电网的影响,并能提高风电场并网的稳定性。

基于DIgSILENT的光伏并网储能系统建模与仿真分析

针对光伏发电系统输出功率的随机波动性以及并网后产生不良的影响,提出了蓄电池储能系统用于改善光伏并网运行特性的策略;该策略是将设计的蓄电池储能系统配置在光伏发电并网侧母线处,通过对蓄电池系统的控制实现削峰填谷,以此友好地接入电网.同时基于DIgSILENT/PowerFactory搭建了光伏并网储能系统模型,并模拟了光照强度变化时对应的储能系统动态响应.结果验证了蓄电池储能系统在减小光伏发电输出功率对电网影响以及提高并网稳定性两方面发挥了有利作用。

基于DIgSILENT的永磁直驱风机低电压穿越仿真及双耗能电阻设计

大型风电场中风电机组须具有一定的低压穿越能力(LVRT),以防止故障期间风机大面积脱网。为提高机组LVRT能力,提出一种含双耗能电阻的DC-Chopper控制策略。该策略以在低电压穿越期间抑制直流侧电压波动为控制目标,考虑监测电网电压跌落深度差异选择不同的耗能电阻,提出一种便捷的耗能电阻计算方法。在DIgSILENT/PowerFactory上搭建永磁直驱风力发电系统,仿真结果表明,阻值选择对低电压穿越能力有较大影响;该文所提阻值计算方法高效、简便,并且限制了直流侧电压,使有功功率变化不明显,网侧无功功率较稳定,故障切除后可快速恢复到正常运行水平。

基于DIgSILENT的微电网抑制线路过电压仿真分析研究

针对云浮新兴县太平镇小水电丰水期集中抢发上网给电网造成过电压的不良影响,提出了搭建微电网用于改善小水电并网运行特性的策略。该策略是将10 kV线路改造,配置储能系统在小水电并网附近,通过对储能系统的控制实现削峰填谷,抑制线路过电压,改善电网电能质量。同时基于DIgSILENT/PowerFactory搭建储能系统,模拟丰水期小水电抢发时对应储能系统响应情况。仿真结果验证了储能系统搭建的微电网在抑制电路过电压以及提高电网稳定性方面发挥了重要作用,为小水电综合治理提供一种有效可行的思路。

基于PSASP与DIgSILENT/PowerFactory软件的风电机组建模与仿真研究

在详细分析普通异步风电机组各模块数学模型的基础上,运用PSASP的用户程序接口(UPI)建立了用于动态仿真的风电机组的暂态计算模型,使用该模型对一典型风力发电系统进行了仿真计算,并将结果与DIgSILENT/PowerFactory软件建立的风电机组模型的计算结果进行了对比分析,研究结果表明:运用PSASP/UPI建立的风电机组暂态稳定模型具有较好的工程实用性,能够准确地模拟风电机组的动态性能,仿真结果具有较高的准确度和可信度。

光伏接入对配电网电能质量的影响及最大接入容量分析

利用DIg SILENT/Power Factory仿真软件,搭建了某地区10 k V配电网典型接线模型,从电压偏差、电压波动、三相电压不平衡和谐波畸变等方面分析了分布式光伏接入对该地区配电网电能质量的影响。针对不同的典型接线形式,以电能质量为约束计算了配电网的分布式光伏的最大接入容量。结果表明,分布式光伏在馈线末端接入时,对电能质量的影响最大;电能质量满足要求时,各类型配电网所允许接入的最大光伏容量为负荷的35%~50%,主要制约因素为电压偏差。

双馈风电场群LVRT能力及其与低电压保护配合的研究

针对目前缺少研究风电场容量不断扩大和数量日益增多下风电场低电压穿越(LVRT)的问题,以双馈风电场群为例,基于DIgSILENT/PowerFactory软件,采用与电压跌落幅度相关的无功控制策略,研究风电场运行方式、拓扑结构对风机LVRT能力的影响及不同风机对相同点故障的LVRT能力,为考虑LVRT的风电场群输电组网的拓扑优化研究奠定了基础。同时,提出与风电场LVRT要求相配合的分段式低电压保护判据,运用独特的DSL编程语言嵌入风机转子侧保护模块中,实现该保护逻辑和动作功能,最后进行仿真验证。结果证明该保护能很好地满足LVRT的要求。

双馈异步风力发电机组电网故障穿越技术研究

针对风力发电机在电网故障后持续并网运行与调控能力亟待加强的问题,本文对双馈异步风力发电机组电网故障穿越技术进行研究。在建立双馈异步风力发电机(double fed induction generator,DFIG)转矩补充虚拟惯量控制的基础上,引入设定初始值的桨距角控制,建立DFIG的复合频率控制策略,实现频率穿越,在转子侧添加主动式Crowbar电路实现低电压穿越,从而提升DFIG的电网故障穿越能力,并通过DIgSILENT/PowerFactory实验平台进行仿真分析。仿真结果表明,通过补充转矩增加DFIG的虚拟惯量,设置初始桨距角增加备用有功,两者共同作用的复合频率策略在提升跌落度与稳态值两方面改善DFIG的调频能力;主动式Crowbar电路投切速度迅速,将其模块引入Protection策略后,在电网故障消除后可立即向电网输送有功,并在故障期间可向电网输送无功。该研究有利于电力系统安全稳定运行。

基于谐波无功补偿的电网供电能力仿真研究

为了增强电网运行稳定性,并提高电网供电能力,提出基于谐波无功补偿的电网供电能力仿真方法。通过DIgSILENT/PowerFactory软件计算电网设备中谐波数据,包括:发电机、变压器、负荷、输电线路、并联电容器组等各部分谐波;根据获取的谐波数据,将APF为核心的有源电力滤波器与静止无功发生器(SVC)相结合,使晶闸管投切电容器(TSC)以及H桥型连接的APF与电网互联,设置电感参数,实现电流的跟踪;根据开环控制,使TSC和APF在稳定情况下并行工作,TSC自主式分级对不断变化的无功实行补偿,利用APF再次补偿各级之间无法完成的部分,完成电网谐波无功补偿综合抑制。仿真结果表明:所提方法可有效抑制谐波,且各谐波电流含量均在国标值范围内,有效增强了电网供电性能。

直流配电系统故障特征及对继电保护的影响

分析了采用单极接地方式的双端直流配电系统中直流侧单极接地故障特征,将故障过程分为直流电容放电、自然换向至稳态两个阶段,并基于DIgSILENT/PowerFactory搭建双端直流配电系统模型进行了仿真分析.通过理论分析故障回路特性并结合仿真结果,总结出线路越长、滤波电抗器越大、电源内阻越大,越容易引起交流侧保护误动的规律.在交直流配电网交流侧进行保护整定时,为避免保护误动,可靠系数选取应尽量大一些.

交流系统单相接地故障对柔性直流配电网的影响分析

针对双端柔性直流配电系统,对换流器交流出口处单相接地故障特征进行分析,说明交流侧故障对直流侧的影响,指出直流侧电压会出现工频共模波动,比较直流侧电容中点直接接地与不接地时的不同,讨论了电抗器参数及电容大小对电压波动的影响。基于DIgSILENT/PowerFactory搭建双端直流配电系统模型进行仿真验证,最后结合仿真结果,给出降低故障影响的改进建议。

现代复杂电力系统中振荡成因的分析

大规模新能源接入,电力电子设备的引入等使得现代电力系统越来越复杂,在振荡方面的事故时有发生,严重威胁电力系统的安全稳定运行。目前有关电力系统振荡发生的成因有一些研究成果,但是这些成果并不统一,之间存在明显差异。提出了三个观点:①电力系统发生振荡是极小概率事件,一般不会发生;②振荡发生的本质是一些相关设备参数、控制参数、系统拓扑结构等在特定条件下引起;③振荡发生后,多种手段(如任意修改有关参数和拓扑)都可以相对容易地抑制振荡。结合火电机组出力不同、风电场拓扑结构不同、输电线路长度不同、风机控制器参数不同等各种情况,进行了基于DigSILENT/PowerFactory软件的仿真,有关结果验证了上述三个观点的合理性。

紧急控制中不同资源的响应速度研究

现代电力系统对紧急控制提出更高的要求,同时也为紧急控制提供了更多样化的资源。这些多样化资源的响应特性有着明显区别,需要在具体使用时予以考虑。分析了电网中不同资源的基本结构以及其数学响应模型,并研究了紧急情况下资源的控制模型。最后,基于DIgSILENT/PowerFactory软件搭建了含多资源的两区域电网模型。仿真结果也表明,紧急情况下资源响应速度特性的不同给系统频率带来不同的控制效果,验证说明了含多资源的电网中考虑资源的响应速度特性对制定紧急功率控制策略和控制电网频率有着重要意义。