WIND POWER IMPACT ON TRANSIENT FAULT BEHAVIOR IN ELECTRICAL POWER GRID USING DOUBLY FED INDUCTION GENERATOR

The amount of electrical energy produced by wind mills is constantly increasing.Nowadays detailed analyzes considering the impact of wind energy integration on the transmission system are required.The goal of this study is to investigate the dynamic response of a wind turbine with doubly fed induction generator connected to the power system during grid disturbance.The current and future wind power situation is modeled as two cases and a transient fault is simulated.In order to analyze the impact of wind energy integration in electrical power grid,a power system model has been developed,integrated with wind turbine using doubly fed induction generator and transient analysis are performed.Here,an attempt has been made to compare the impact,in terms of voltages,currents,total harmonic distortion,etc.,of adding wind turbines into electrical power grid.

计及短路比提升与暂态过电压抑制的含高比例风电送端电网两阶段式调相机优化配置

随着送端电网中大规模风电机组的接入及常规同步机组的置换淘汰,电网短路比水平下降,电压支撑能力削弱,故障时易导致新能源机组暂态过电压而发生脱网事故。面向含高比例风电的送端电网,研究综合计及短路比提升和暂态过电压抑制的调相机优化配置方法。首先,利用新能源多场站短路比(multiple renewable energy stations’short-circuit ratio,MRSCR)分析了调相机接入对风电场短路比的提升作用,并基于调相机暂态快速无功响应特性揭示了其对风电机组暂态过电压的抑制机理;然后,提出一种同时计及短路比提升和暂态过电压抑制的两阶段式调相机优化配置策略,第一阶段以风电场短路比提升为核心约束优化配置调相机位置与基础容量,第二阶段以暂态过电压安全为关键约束进行调相机配置容量修正,并引入量子遗传算法(quantum genetic algorithm,QGA)进行优化求解。最终,基于PSD-BPA在含高比例风电的送端电网进行算例分析,验证了所提出的调相机优化配置方法能够显著提升风电机组多场站短路比水平并有效抑制风电机端暂态过电压。

电网故障下含直驱风电机组的电力系统频率动态响应分析

电网受扰后基于模型解析的频率响应分析对电力系统安全评估与紧急控制具有重要意义。电网发生故障时,直驱风电机组(DDWT)并网点电压幅值跌落引发控制器暂态响应,同时电压相位突变引发锁相暂态响应,锁相暂态响应又通过变流器控制传导产生功率控制误差,可能导致现有以负荷突变场景为对象的频率特性分析产生较大偏差。为此,提出了电网故障下DDWT锁相偏差的量化方法;解析了锁相偏差经DDWT变流器控制的传导路径,提出了锁相暂态响应导致DDWT功率控制误差的机理及其计算方法;建立了电网故障下含DDWT的电力系统频率响应模型,提出了锁相暂态响应影响下系统频率变化率和最大频率偏差的计算方法,解析了电网故障下考虑DDWT功率控制误差的电力系统频率动态响应特性,并通过算例分析验证了所提方法的有效性。

面向数字孪生模型应用的油浸式变压器绕组温度POD-RBFLP降阶计算方法

了解油浸式电力变压器绕组的温度情况是保证其运行稳定性的关键,也是当前针对油浸式变压器数字孪生分析的必然需求。为了快速地获得变压器绕组的稳态温度,该文提出一种基于本征正交分解(proper orthogonal decomposition,POD)和包含线性多项式的径向基函数响应面法(radial basis function response surface method including linear polynomial,RBFLP)的降阶计算模型。首先,讨论POD方法的降阶特性,并设计一种基于留一法交叉验证的自适应获得快照矩阵方法,以提高计算精度及效率;其次,采用响应面方法建立POD模态系数与绕组工况的相关关系,旨在实现通过绕组工况快速获得POD模态系数,从而跳过对降阶模型的复杂非线性计算,进而高效重构绕组温度场。相关算例表明,该方法具有较好的计算精度和效率,在50组测试工况下,与全阶计算相比,误差不超过2.5 K,且总计算时间仅为1.45 s;最后,基于110 kV变压器绕组搭建温升试验平台,试验结果表明,降阶计算结果相较于试验结果,平均计算误差不超过2 K,且单步计算时间仅为0.03 s,相较于同等规模的全阶计算,计算效率有较大幅度地提升。

有源前端组网的直流船舶电网高能效运行控制

直流船舶电网为航运业绿色转型提供了有效可行的解决方案。考虑到实际船舶的运行工况,本文提出一种分层协调控制策略,主要用于有源前端组网的直流船舶电网中功率单元协调运行的设备层控制系统和功率层控制系统。其中,设备层控制系统负责实现发电机组转速的无静差跟随与不同容量柴油发电机组间的动态/稳态功率共享;功率层控制系统负责提升母线电压质量,提高系统能效。最后,利用仿真与半实物仿真系统对控制策略进行验证,结果表明该控制策略可有效提高系统运行能效,最高节省约10%的燃油。

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.

基于时空注意机制与LSTM的暂态电压稳定评估

针对新型电力系统发展背景下现阶段机器学习算法难以准确判断风电并网系统暂态电压稳定性的问题,提出一种基于时空注意机制与长短期记忆网络的暂态电压稳定评估方法。首先,基于支持向量机对初始单特征评价进行特征粗筛,并采用皮尔逊相关系数法判断剩余特征的相似度;其次,通过主成分分析-加权负荷评价获取与暂态电压稳定情况相关性较高的特征集;然后,通过时空注意机制,量化系统负载节点间的空间耦合关系和风电接入点间的空间相关性对整个系统暂态进程的影响,构建基于时空注意机制与长短期记忆网络的评估模型;最后,在算例上进行仿真分析,结果表明该模型有利于风电并网系统暂态电压稳定性判别准确率的提升,以及减少误判和漏判。

不同风光水配比下多类型电源打捆直流外送系统的功率传输能力研究

风光水打捆经电网换相换流器高压直流输电(line commutated converter based high voltage direct current,LCC-HVDC)外送系统中,风光水配比不同会影响系统的功率传输能力。文章首先建立风光水打捆直流外送系统的稳态数学模型和状态空间模型,然后提出综合考虑稳态运行约束条件和小信号稳定性约束条件的系统功率传输能力计算方法及流程,掌握不同功率水平下系统稳定运行区域及边界的变化特征,最终得到不同水电出力下的直流外送系统功率传输范围、特定传输功率下所允许的水电出力最小值、风光配比与小信号稳定性的定量关系。通过该方法定量评估风光水配比不同时直流外送系统的功率传输能力,从而优化选取风光水配比。结果表明,水电出力较小时,系统传输功率上限受小信号稳定性制约,下限受电压偏移约束制约;水电出力较大时,系统传输功率上限受LCC-HVDC安全运行约束制约,下限受逆变侧电压偏移、系统潮流约束制约;在功率运行点不变时,风光配比平衡工况系统更加稳定。最后,通过PSCAD/EMTDC下的电磁暂态仿真,验证上述功率传输能力理论计算的正确性。

暂态电压稳定薄弱区域辨识的Louvain分区算法

针对大电网暂态电压稳定整体研究过于复杂的问题,提出一种暂态电压稳定薄弱区域辨识方法。首先,引入节点间电气距离计算模块度,运用Louvain算法对电网进行分区;然后,考虑线路负载率与线路开断对节点电压的影响,利用熵值法构建关键线路辨识指标筛选出关键线路,将关键线路三相短路故障作为预想故障集;最后,利用基于暂态电压稳定判据构建的节点暂态电压稳定评价指标,评价出暂态电压薄弱的区域。通过广东电网仿真结果验证所提方法的有效性。

风力发电石油电动旋挖钻机功率模糊控制

风力发电通过风转动风轮产生的动力驱动电机产生电能。由于风能具有不稳定性,因此风力发电石油电动旋挖钻机在工作过程中的运行功率不稳定。对此,提出一种风力发电石油电动旋挖钻机功率自动模糊控制方法。根据基本组合风概念计算实时风速;对风力发电石油电动旋挖钻机功率进行稳态分析,确定钻机功率不变时的钻机临界风速;当风速超过临界风速时,利用T-S模糊加权算法对风轮转速偏差展开控制,从而保证旋挖钻机功率在额定值内,实现稳定运行。实验结果表明:该方法预测的风速和实际值基本一致,最高转速仅为4.82 rad/s,控制精度始终高于0.95,说明该方法的功率控制效果好,有利于石油电动旋挖钻机的稳定运行。

组合型高压电力线核电磁脉冲防护滤波器设计

为避免10 kV电力线面临的核电磁脉冲等强电磁脉冲的威胁,本文设计了一种瞬态抑制电路与稳态滤波电路相结合的高压电力线核电磁脉冲防护滤波器。通过仿真分析与研究,结合实际试验,验证了电路结构的可靠性。该组合型高压电力线核电磁脉冲防护滤波器弥补了一般电源滤波器无法抑制强电磁脉冲干扰的缺陷,并具有工作电压高,绝缘性好,滤波后残余电流低,滤波效果好的特点。

过流导致保险丝烧毁案例分析

针对超速保护模块电源单元保险丝烧毁问题,实测出不同上电方式的启动冲击电流波形。从电压、电流等方面对保险丝烧毁机理进行分析,本文提出了一种超速保护模块过流导致保险丝烧毁分析方法,从瞬态能量和稳态电流两方面考虑,对不同贴片保险丝机理分析,与实测的冲击电流波形进行对比分析。此方法指导了电路设计中保险丝选型,提高产品的容错能力。

基于数据挖掘的电网暂态通信安全状态感知方法

随着技术的发展,电网通信系统不断面临多种安全威胁,如数据篡改、非法访问及拒绝服务攻击等。这些威胁可能导致严重的电网故障甚至停电事件。为有效应对这些挑战,需要实时监测和评估通信系统的安全状态。数据挖掘技术,作为一种强大的分析工具,能够通过分析海量数据识别潜在的威胁和异常行为,因此其成为保障电网通信安全的有力手段。文章分析电网通信系统面临的安全威胁,研究基于数据挖掘的电网暂态通信安全状态感知方法,以提高电网的整体安全防护水平。

双馈风电并网系统暂态电能质量扰动检测研究

传统双馈风电并网系统暂态电能质量扰动检测方法直接提取特征量,未对电压信号进行降噪处理,检测开销较高。通过双馈风电并网系统暂态电能质量扰动检测研究,对电压信号进行降噪处理,并对其进行特征量提取,设计暂态电能质量检测流程,实现双馈风电并网系统暂态电能质量扰动检测。结果表明,该研究方法检测开销较低,效率较高。

潮流计算中风电场的等值

潮流计算是风电场接入系统设计中的重要环节之一,为得到准确的潮流计算结果,以建立风电场稳态模型十分必要。以往风电场系统潮流计算都将风电场视为PQ节点,并认为风电场功率因数与单台机组功率因数相同。由于该方法未计入风电场内部集电系统的影响,当风电场规模较大时可能带来较大计算误差。作者通过实例将风电场集电系统分为使用架空线路和使用电缆两种情况,指出当风电场集电系统使用电缆时,风电场的等值功率因数与单台机组存在较大差别,潮流计算时应计及集电系统的作用。

三峡发电机定子绕组内部故障暂态仿真计算

内部故障暂态仿真计算对快速继电保护来说十分必要 ,文中对三峡发电机内部故障的过渡过程进行了仿真 ,并将计算结果与稳态仿真程序的计算结果 (其正确性已得到验证 )进行了对比 ,验证了大型水轮发电机内部故障暂态仿真程序的正确性 ,为探讨内部故障暂态时各电气量的变化规律、寻求性能更完善的保护方案提供了依据。

考虑电网侧频率偏差的风电功率爬坡事件预测方法

风电功率爬坡事件越来越影响风力机在电网中的运行,随之而来的爬坡事件预测问题成为国内外新的研究热点。综述了风电功率爬坡事件的研究背景、定义和特征,建立了考虑频率偏差量的含风力机的准稳态潮流计算模型,将频率偏差量和滑差修正量引入雅可比矩阵中进行含风力机的潮流计算,采用两种频率偏差指标(PRESF指标和APRESF指标)对爬坡事件进行预测。将所述预测模型应用于5节点和10机39节点系统进行算例仿真,对结果的对比分析验证了该方法的有效性。

含高渗透率风电的送端系统电网暂态稳定研究

对含高渗透率风电的送端电网系统暂态稳定性进行了研究。从理论上分析了变速恒频机组模型结构及其对电网暂态稳定性的影响;应用风电场短路试验的实测数据验证了仿真模型及仿真数据的准确性;仿真分析了不同运行方式、不同故障位置、火电与风电不同配比条件下对系统暂态稳定性的影响,提出了针对送端系统外送线路稳定水平的影响,风电出力的影响要小于火电机组,而针对送端电网内部火电厂出口线路的稳定水平主要取决于火电厂本身,而风电出力对其的影响还要受网架结构、运行方式等因素影响。

基于改进S变换的电力系统谐波检测方法

快速而准确地检测出谐波是实现电力系统谐波治理的前提条件,对提高电能质量具有重要的意义。提出了一种基于改进S变换的电力系统谐波检测方法。该方法在S变换的高斯窗函数中引入了三个参数p、q、?,根据输入信号的不同设置合适的参数,提取谐波成分、幅值、暂态发生的起止时间等特征信息。首先介绍了改进S变换的基本原理及特性;其次详细阐述了改进S变换应用于电力系统谐波检测的方法;最后分别对稳态、暂态及噪声环境下的谐波进行了仿真实验。仿真结果验证了该检测方法的有效性,同时也表明:该方法性能好、精度高,在信噪比较低的情况下仍能达到满意的检测效果,具有一定的抗噪声干扰能力。

采用串联网侧变换器的双馈风电系统不对称高电压穿越控制研究

在分析电网电压不对称骤升时双馈感应发电机暂态特性的基础上,从最大限度吸收电网无功功率角度出发,提出适用于采用串联网侧变换器的双馈风力发电系统的不对称高电压穿越控制策略,并对该系统的可控能力进行分析。所提控制策略在电网电压故障期间,通过控制串联网侧变换器维持定子电压恒定,并实现定子磁链暂态直流分量的抑制。通过控制并联网侧变换器维持直流母线电压恒定,同时利用变流器电流裕量实现对系统总输出有功或无功功率波动的抑制。通过控制机侧变换器实现双馈风电系统的功率解耦控制,并在变流器过流能力有限的约束条件下,最大限度吸收无功功率以实现对故障电网的暂态无功支持。仿真结果表明,所提控制策略既可有效实现双馈风电系统的不对称高电压穿越,同时也可增强所并电网的运行稳定性。