新能源场站分布式同步调相机暂态功角稳定性影响因素分析

针对新能源场站同步调相机的暂态稳定性问题,分析其影响因素并揭示其影响机理,是研究稳定控制方案、提升稳定能力的关键。基于新能源送出通道发生单相故障后非全相运行的典型场景,采用等面积准则分析了电气距离、同步调相机惯量和新能源控制策略等关键因素对同步调相机暂态稳定性的影响,并在某新能源送出系统、含新能源和调相机的IEEE 39节点修改系统中进行了仿真验证。结果表明,新能源功率大规模、长距离输送,以及采用深度低电压穿越控制策略会对调相机的暂态功角稳定性产生不利影响;调相机惯量越大,其暂态功角稳定性越强;随着新能源有功出力恢复速率的减小,调相机功角稳定性呈现先降低后提升的趋势。此外,通过比较不同约束下新能源功率送出极限可知,增设同步调相机可以显著提升以电压安全或短路比为约束的新能源功率送出极限,但调相机功角稳定性约束也将成为限制新能源送出能力进一步提升的新瓶颈。

考虑系统稳定边界的同步调相机励磁与升压变参数联合优化

现有提升调相机动态无功特性的参数优化方法侧重于电磁参数的优化,这给生产企业带来较高的工艺要求和较大的成本压力。针对该问题提出考虑系统稳定约束的调相机励磁系统及升压变参数联合优化方法,分析其对电磁参数优化的可替代性。首先,推导了基于Park模型下调相机的无功频域特性,与6阶实用模型下的无功频域特性对比,基于调相机的Park模型可提升调相机动态无功特性的分析精度。然后,提出根据调相机并网系统的稳定边界确定参数的优化区间,采用频域灵敏度方法确定重点参数,并基于人工鱼群算法进行参数优化。最后,通过仿真结果表明,励磁系统与升压变参数的联合优化,可获得与仅优化电磁参数时相近的调相机动态无功性能,验证了电磁参数优化的可替代性,从而降低调相机的制造成本,扩大同步调相机的应用场合和范围。

基于静止无功发生器详细模型的机电暂态仿真适应性分析

机电暂态仿真是大电网分析的重要工具。现有电力电子设备的机电暂态模型一般呈现理想电流源特性,无法体现设备自身稳定性及能力约束对于系统暂态特性的影响。在电力电子化电力系统背景下,以上不足降低了仿真准确性,制约了电网运行极限制定与新能源送出能力。文中基于旋转坐标系推导了静止无功发生器及控制系统的标幺化数学模型,并建立了对应的机电暂态模型。在建模精度与电磁暂态模型一致的前提下,通过模态分析法对比了机电暂态仿真与电磁暂态仿真的主要差异,揭示了机电暂态仿真的能力边界与适用范围。结果表明,机电暂态仿真能够揭示与工频能量流有关的功角、频率、电压稳定特性,而不能反映与电网动态强相关的谐振或者宽频振荡特性。