海上风电场经交流海缆并网谐波谐振放大分析

采用交流海缆接入电网的海上风电场在电缆线路分布电容的作用下,可能出现陆上风电场不常见的谐波谐振与谐波放大现象,严重威胁到海上风电场安全可靠运行。为研究海上风电场谐波谐振机理与谐波放大影响因素,首先,建立了海上风电场输电系统与集电系统两部分的状态空间模型,并给出谐波放大倍数、谐波含量等指标的计算方法;其次,通过特征值和参与因子揭示了谐波谐振机理及关键影响因素;然后,通过根轨迹法研究了电网短路容量、高压电缆参数和风电机组并网台数对谐振模态的影响;最后,在Matlab/Simulink仿真平台搭建江苏某海上风电场.验证理论分析的有效性。     

海上风电场交流并网谐波谐振放大机理分析与治理

由于相同电压等级下电力电缆的电容效应比架空线路大出20倍以上,使得一般在陆上风电场并网中并不严重的谐波谐振放大问题,在海上风电场并网中可能会变得十分严重,为此研究了海上风电场并网引起的谐波谐振放大问题及其治理原理.首先,对海上风电场并网时的谐波谐振放大机理进行了分析,从原理上给出了治理的技术途径;然后,以某海上风电并网实际工程为研究案例,分别建立了海上风电电网和陆上电网的谐波模型,包括电缆、变压器和风电机组的谐波模型以及超高压大电网的等效谐波模型和低压配电网的等效谐波模型,并根据所建立的谐波模型分析了发生谐波谐振放大的原因,提出了解决谐波谐振放大问题的治理方案并进行了验算;最后,对海上风电场并网引起的谐波谐振放大问题的机理和治理原理进行了总结.     

海上风电场电缆集电网不对称短路暂态过电压仿真分析

为了研究大型海上风电场电缆集电网不对称短路引起暂态过电压幅值过大的问题,文中使用PSCAD/EMTDC电磁暂态仿真软件建立300 MW海上风电场暂态计算模型,重点研究了故障点、机端变压器距母线位置、单条馈线风机数量、运行馈线数等因素对暂态过电压的影响以及短路故障后分闸产生的过电压。仿真分析表明,单相接地短路引起的暂态过电压大于故障后分闸产生的过电压,幅值最高可达2.5 p.u.。在此基础上,文中进一步研究了单相短路故障引起过电压的抑制措施,当避雷器和RC阻容保护器两种装置配合应用在机端变压器高压侧,过电压可抑制到2.24 p.u.,为海上风电场内部电气系统设计和风机端变压器绝缘设计提供了一定参考。     

同塔双回架空线-电缆混合输电方式合闸过电压差异化研究

为了研究同塔双回架空线-电缆混合输电方式下的合闸过电压暂态特性,选取某220 k V电网,利用EMTP电磁暂态程序建立了同塔双回架空线-电缆混合输电方式暂态模型,对合闸过电压,单相短路接地时重合闸过电压进行了全面研究。最后分析了影响合闸过电压的主要因素。研究表明:过电压的幅值受合闸相角的影响很大,倍数在1.17 p.u^2.14 p.u之间,考虑避雷器的动作特性,应选择在210°~240°相角间合闸。重合闸过电压幅值小于首次合闸过电压幅值。送电时,应先合送端断路器,再合受端断路器,以免对受端母线PT造成损坏。全架空线合闸过电压幅值小于架空线-电缆混合输电方式下的过电压幅值;采用全电缆输电方式合闸时容易产生谐振过电压。通过倒送电的方式可降低电缆末端过电压倍数。     

考虑真空断路器重燃特性的海上风电场分闸过电压研究

为了研究真空断路器操作对海上风电场机端变压器高压侧产生的高频暂态过电压特性的影响,搭建了简化的海上风电场中压电缆集电测试系统实验平台,并且依据实验结果建立真空断路器重燃模型、变压器高频模型和金属氧化锌避雷器频率依赖模型。基于自定义的高频模型,利用PSCAD/EMTDC仿真软件搭建海上风电场中压集电系统,研究断路器正常分闸和故障分闸对暂态过电压幅值和陡度以及重燃总次数的影响,并且提出在塔底真空断路器和80 m电缆连接处串联扼流线圈和并联小电容的过电压保护装置。仿真结果表明塔真空断路器故障性分闸产生的过电压、重燃总次数最严重,过电压幅值最大为2.95 p.u.,陡度最大为268.67k V/μs,重燃总次数最多达161次,加装过电压保护装置后暂态过电压幅值和陡度以及重燃总次数得到了明显的抑制。     

风电场电缆集电网操作过电压的模拟试验和暂态分析

为了解决大型风力发电场中压电缆集电网系统的暂态过电压防护及绝缘配合问题以提高风电场运行的安全可靠性,搭建了风力发电场中压电缆集电网系统的实验室模拟试验平台,并建立了相应的电磁暂态分析模型,研究了真空断路器的操作在风电场中压电缆集电网系统中产生的暂态过电压的特性。采用永磁操作真空断路器的选相位技术来测量最大操作过电压水平,得到了操作过电压水平与电缆长度、感性负载和断路器动作相角的密切关系。模拟试验结果表明,短电缆和大感性负载时开断断路器会产生最高的过电压,真空断路器发生重燃现象时过电压标幺值可达5。模拟200 MW风电场的暂态仿真分析表明,重合闸操作可产生最高2.4的过电压标幺值。     

微网中多分布式变流器耦合分析及PCC电压稳定控制

多个LCL型并网变流器并联接入电网时,由于电网线路存在一定的阻抗,导致了变流器之间的耦合,这种耦合关系会进一步带来系统谐波谐振问题。系统阻抗网络以及网络中谐振特性随着并联变流器数量的增加会发生变化。针对由于多个并网变流器并联引发的谐振问题,首先基于诺顿等效原理建立多变流器系统的数学模型;然后分析了多个变流器并联运行时公共连接点(PCC)处谐波电压谐振的特性;最后提出了一种基于电容电压反馈的虚拟电阻的阻尼方法,用于抑制PCC处谐波电压的放大。仿真和实验验证了分析的准确性以及虚拟电阻阻尼方法的有效性。     

海上风电场接入电网技术规定解读

以规范海上风电发展为指导思想,以确保电网安全稳定运行为基本目标,从标准适用范围、有功功率、无功电压、故障穿越、电能质量、仿真模型和二次系统等方面,解读海上风电场接入电网技术规定,为明确海上风电场应具备的并网特性,规范海上风电场接入电网,保障海上风电场接入电网后电力系统的安全、可靠运行提供重要依据。     

谐振接地系统全补偿下单相故障的特征分析

针对谐振接地系统在实际应用中个别情况下即使完全补偿仍会出现残流过大进而影响到电网的安全运行的现象,分析了其产生的机理,并通过数字仿真再现了该暂态过程。对谐振接地方式下单相接地故障暂态过电压特征也进行了ATP仿真,对如何降低故障暂态过电压提出了建议。     

大规模风电场并网暂态保护技术综述

大规模风电场并网会出现频率偏移、弱馈性和高谐波等暂态稳定问题，对系统的安全运行造成影响。因此，很有必要研究大规模风电场并网暂态保护技术。对大规模风电场的并网技术和暂态保护技术进行了全面评述，分析了每种并网技术的拓扑结构，对比了基于双馈异步风力发电机、直驱永磁同步发电机、传统同步电源系统3种发电系统的故障特性，同时阐述了陆上风电场和海上风电场暂态量保护的研究现状，最后对未来大规模风电场的暂态保护的发展提出了展望，可为未来风电场并网的研究提供参考。     

某光伏场站谐波过电压故障分析与解决方案

某光伏场站连续两日突发2次SVG快速过电压跳闸事故,严重影响光伏场站的并网运行稳定性。为了确保场站内电气设备的安全稳定运行,对现场开展谐波过电压研究及电能质量测试分析,研究事件产生原因及处置措施。通过仿真计算、实测数据验证,为新能源电站串并联谐振导致的谐波过电压以及谐波电流放大治理提供科学的数据支撑。     

某海上风电场谐波谐振实测及仿真分析

海上风电发展迅速,很多海上风电场采用长距离交流海底电缆接入电网,海缆较高的对地电容使风电场谐波谐振问题愈加突出.本文对某海上风电场因5次谐波谐振造成谐波异常及风机偏航系统故障进行实测,就谐振原因开展阻抗频率扫描和谐波潮流分析并提出相应的抑制措施.     

考虑网络损耗的直流近区风电场集电参数等值建模研究

正针对直流近区风电场受直流输电特性的交互影响,极易出现并网点暂态过电压问题,在确定风电场运行状态,评估风电机组暂态过电压能力的过程中,集电等值参数对风电场等值模型的影响不容忽视。针对直流近区风电场的集电参数等值建模问题,结合暂态过电压功率特性,提出一种考虑损耗的风电场集电网络等值建模方法,定量化研究了风电场内机组过电压水平受集电参数的影响。以实际电网为例,仿真风电场汇集的直流外送系统两次换相失败,分析其暂态过电     

基于模态分析的风电场并网谐波谐振研究

针对风电场并网时易发生的谐波谐振问题,采用模态分析法对风电场并网系统的节点导纳矩阵进行解耦处理,并通过特征值分解确定其谐振频率、谐振中心等相关信息。首先建立并网LCL逆变器等效诺顿模型和电网等效模型,基于已建立模型,采用模态分析法分析风电场并网谐振现象并给出各节点谐振参与因子、谐振中心等谐振信息。基于仿真平台PSCAD按照某99 MW风电场参数搭建实例仿真模型,在验证模态分析法可行性的同时,深入研究随着风电场集电线路长度和风机并网台数改变时的并网谐振各节点参与因子与谐振中心的变化规律。     

风火打捆半波长交流输电系统的谐振分析

长距离架空输电线、电缆存在较大的对地分布电容,易引起风电并网系统的谐振等问题。为了分析大规模风火打捆半波长交流输电系统的谐波谐振放大特性,基于选择性模态分析,推导得到谐波谐振传输放大解耦矩阵,使用交互参与因子评估谐波扰动源对系统任意节点的激励作用,确定易受谐波传输放大影响的节点。针对实际风电并网系统中含量较大的特征谐波,分析不同风电占比情况下发生谐振时系统各节点的谐波电压响应;引入元件标准化灵敏度及其主导系数,分析综合考虑了各谐振情况后的元件灵敏度,为能够同时抑制多种谐波谐振放大或次谐波谐振提供理论依据。研究表明,风火打捆半波长交流系统中可能发生谐波谐振放大的现象;随着风电占比的增加,谐振频率逐渐降低; 35 kV及110 kV电压等级的母线受7、11次谐波谐振放大的影响严重,可能危害系统的安全运行;半波长线路首、末端基本不受谐波传输放大的影响,可以安全运行。利用PSCAD进行模拟计算,结果验证了所提方法的有效性。     

海上风电场内部电气系统合闸过电压仿真分析

随着海上风电场的规模越来越大,针对其内部电气系统的研究得到国际上的关注.文中对海上风电场内部电气系统可能出现的合闸过电压进行了仿真分析.用PSCAD/EMTDC电磁暂态仿真软件分析了有无运行馈线2种方式下的合闸过电压过程,并解释了二者过电压机理,考察了内部电气系统的不同设计参数对合闸过电压的影响,为海上风电场内部电气系统的设计以及风机端升压变压器的绝缘设计提供了一定参考.     

双馈型风机接入电网电能质量分析评估实践

结合风电场实测电能质量数据,基于PSCAD/EMT-DC电磁暂态仿真软件搭建了双馈型风力发电机模型。分析该类型风机的谐波特性,依据该谐波特性结合ETAP电力及电气系统综合计算分析软件建立含风电的电网模型,进行谐波潮流仿真计算和评估。就风电场并网对电网闪变的影响进行了估算,并与实测结果进行了对比。     

电铁谐波对风电场的影响

结合电铁牵引负荷的谐波特性与包含大量异步风电机组的风电场中升压站低压侧谐振点频带较宽的特点,针对新疆部分地区电网在同一点同时接入电气化铁路和风电场的情况,从理论上分析了电铁谐波对风电场运行特性的影响,并在仿真软件中搭建了新疆某地区电网模型,对风电场投运风机数量不同时电铁牵引负荷在不同工况下可能引发风电场升压站低压母线处谐振现象进行了仿真分析和评估,提出了减小电铁谐波对风电场影响的建议和措施,具有一定的实际意义。     

基于模态分析的半波长交流输电系统与风电场并网谐振研究

为了探讨大规模新能源与半波长交流输电系统(HWACTS)中并网系统(GCS)的谐振特性,以风电场的典型拓扑结构为基础,结合较精确的半波长输电线路和变压器谐波模型,建立了大规模风电场与半波长交流输电线路并网的拓扑模型及其等效分析电路。运用模态分析方法对并网系统的谐振特性进行研究,分析并网系统各节点的谐振参与因子及其元件的归一化灵敏度值,确定并网系统的谐振中心。最后,考察不同线路长度和逆变器参数变化及运行工况对并网系统谐振特性的影响,总结出不同参数对应的谐振频率范围,并给出不同运行工况相对于理想工况的谐振点频率偏差。仿真结果表明:35 kV母线是并网系统的谐振中心,半波长输电线路长度变化对并网系统的谐振影响主要集中在低频(间)谐波。此外,低压等级线路的长度变化、逆变器的网侧电感、滤波电容和外环比例系数以及特高压交流电网的短路容量对并网系统的谐振也有较大的影响。     

逆变器交直流侧谐波交互影响分析

针对典型的逆变器并网系统,研究电网电压背景谐波对公共并网点(PCC)电能质量的影响。电网电压含有谐波时,会引起直流侧电压、电流异常波动,综合考虑幅值和相序结合开关函数的傅里叶表达式,分析逆变器交直流侧交互影响机理,经过数学推导得出公共并网点的谐波特性。然后提出一种基于并网系统小信号模型的阻抗分析法定量分析PCC电流谐波含量。利用Matlab/Simulink软件搭建电网背景谐波并网系统,检测特定次谐波与理论计算值作对比,考虑并网系统具有的谐波特性,提出一种准确度较高的混合电力滤波器(HPF)滤波方式达到改善新能源并网背景谐波注入下的并网点电能质量。