电力电子化电力系统的振荡问题及其抑制措施研究EI北大核心CSCD

随着电力电子装置在电力系统中的大量应用,电力系统电力电子化的趋势越来越明显。电力电子设备引起系统振荡的问题逐步显现,现已成为影响系统稳定运行的重要因素。对电力电子化电力系统出现的各种振荡问题进行了探讨,分析了系统振荡的发生机理。在此基础上,研究了电力电子化电力系统振荡的抑制方法,仿真与部分实际应用成果表明提出的解决方案可以有效地抑制振荡。为分析和抑制电力电子化电力系统的各类振荡提供了参考。     

基于并网变换器的系统中高频振荡抑制方法

随着大规模风电/光伏并网、高压直流输电与柔性交流输电在输送通道中的建设及基于电力电子接口负荷的增长,电力系统特征趋向电力电子化,电力电子化电力装备的特性使得电力系统振荡展现出宽频化的特征,如何抑制系统中的高频振荡成为电力系统安全稳定运行面临的新挑战。并网变换器具备灵活的调节特性,通过优化其动态特性,可提高系统安全稳定运行的能力。这里提出利用锁相原理辨识出系统失稳时并网变换器输出电流的振荡分量,并将该分量叠加至电流控制输出端,使变换器并网动态特性随系统振荡频率的变化而自适应调节,从而实现对系统中高频振荡的有效抑制。基于Matlab/Simulink平台构建了对应的时域仿真分析模型,仿真与实验结果验证了理论分析的有效性。     

基于交叉耦合锁相环的多频带滤波器：一种检测系统多时间尺度振荡的自适应滤波器

电力电子装备的大规模应用所引起的振荡,给电力电子化电力系统安全与稳定运行带来了巨大挑战。为解决上述振荡问题,通常需要使用滤波器检测系统振荡信息并设计相应的附加稳定控制器。然而,电力电子装备所引起的振荡呈现出多时间尺度和振荡频率大范围漂移等新特征,传统固定带宽的滤波器已经难以适用。为此,该文提出一种基于交叉耦合锁相环的多频带自适应滤波器,可以快速跟踪并检测电力电子化电力系统所出现的多时间尺度振荡。首先介绍所提出滤波器的结构及工作原理,然后建立该滤波器的小信号模型并验证模型的准确性。通过研究所提出滤波器的特性,该文发现,其他通道交叉耦合的影响相当于在待研究滤波通道中级联了一个陷波器,陷波器中心频率为其他滤波通道锁相环的中心频率。此外,所提出的滤波器可以用于构建电力电子装备的广义稳定器,并解决电力电子化电力系统多时间尺度振荡及振荡频率漂移的问题。     

基于VSC-HVDC阻尼控制次同步振荡研究综述

为研究串联固定电容器在长距离、大容量电力输配电系统可能引发的次同步振荡问题,避免对设备造成损坏或引起风机脱网等事故,在全控型器件与自换相技术基础上,阐述了因串联补偿引发电力系统次同步振荡问题时,应用VSC-HVDC技术的抑制效果。通过分析电力系统次同步振荡机理及VSC-HVDC技术,利用电力系统电磁暂态仿真软件PSCAD进行验证,总结VSC-HVDC技术对串联补偿引发次同步振荡问题抑制策略的优缺点,提出基于VSC-HVDC阻尼控制技术抑制系统次同步振荡研究领域发展前景。     

抑制虚拟同步发电机低频振荡的自适应阻尼控制算法策略

随着电力系统电力电子化的发展,以虚拟同步发电机(Virtual Synchronous Generator, VSG)控制策略为主的逆变器在电网中渗透率将越来越大。然而,传统电力系统中出现的低频振荡现象在虚拟同步发电机系统中未得到相应的研究。为了研究低频振荡对虚拟同步发电机系统的影响,在详细分析VSG控制策略的基础上,对虚拟同步发电机系统中出现低频振荡的原因进行分析研究。通过分析低频振荡时功角特性的关系,提出一种自适应阻尼控制算法,能够自适应控制系统阻尼系数,抑制低频振荡。最后,以Matlab/Simulink为仿真实验平台,验证了VSG系统中低频振荡现象和所提算法的有效性。     

高比例新能源电力系统振荡机理及其分析方法研究综述

高比例新能源通过大量电力电子变换器并网给电力系统的动态特性带来影响,一些振荡问题逐渐凸显.是目前电力电子化电力系统领域广受关注的重要问题之一.为了深入研究高比例新能源电力系统的振荡问题,对新能源电力系统振荡机理分类和振荡分析方法展开介绍.首先借助LC振荡电路从解析角度对负阻尼振荡、强迫振荡(外共振)和自谐振(内共振)等...     

电力电子化电力系统暂态稳定性分析综述

与传统交流电力系统相比,电力电子化电力系统具有其特殊性,其拓扑结构会随着电力电子器件的开关动作而改变、多个时间尺度的控制相互作用、非线性程度强、结构更加复杂、状态变量阶数更高,这些特点给电力电子化电力系统的暂态稳定性分析带来了严峻的挑战。该文首先基于电力电子化电力系统的结构特点将其暂态稳定性分析划分为3个层次;然后通过研究电力电子化电力系统与传统交流电力系统暂态稳定性分析的差异,结合非线性系统理论阐述其暂态稳定性的本质;接着总结将传统交流电力系统暂态稳定性分析方法应用于电力电子化电力系统所需要解决的问题;最后将直接法分解成建模、简化模型、构造李雅普诺夫函数和估计吸引域4个步骤。该文全面梳理暂态稳定性分析方法,探索电力电子化电力系统暂态稳定性分析的基本思路和方法,为电力电子化电力系统的暂态运行及控制研究提供一些可靠的理论基础。     

高比例新能源和电力电子设备电力系统的宽频振荡研究综述

电力系统正逐步向高比例新能源和高比例电力电子设备趋势发展,而电力电子设备与电网之间相互作用引起的宽频振荡成为影响电网安全稳定运行的重要问题之一。该文首先阐述了电力系统电力电子化趋势对电力系统振荡的影响,并从广义角度对电力系统宽频振荡进行定义。其次,与传统电力系统的振荡进行对比,对宽频振荡的形态特征进行总结,分析了宽频振荡的形成机制。然后,整理了宽频振荡的数学模型、时空分布特性和抑制措施等方面的研究现状,指出宽频振荡研究目前存在的问题及面临的挑战。最后,分别从宽频振荡的建模方法、特征分析、机理研究及抑制措施等4个方面,提出了电力系统宽频振荡的研究思路和方法。     

利用并联储能型FACTS抑制特高压互联电网功率振荡

大电网互联容易造成电力系统低频振荡,随着我国电力系统规模的不断扩大,区域间低频振荡限制了互联系统间的输电能力,并危及到电力系统安全运行。因此针对互联系统的弱阻尼问题,首先比较了目前抑制低频振荡的常规措施,而特高压交流线路上出现的约0.13 Hz的超低频振荡现象利用有限的电力系统稳定器(PSS)难以抑制,故采用并联储能型柔性交流输电系统(FACTS)装置进行抑制。通过分析并联储能型FACTS装置抑制低频振荡的机理,根据相角补偿原理设计了并联储能型FACTS装置的附加阻尼控制器,并在电力系统分析综合程序(PSASP)环境下进行仿真计算。仿真结果表明,含附加阻尼控制器的并联储能型FACTS装置能有效抑制特高压交流线路的功率振荡,可以增强互联系统阻尼比,能够提高华中电网和华北电网联网的稳定水平。     

基于压缩空气储能附加阻尼控制的电力系统低频振荡抑制策略

随着电力系统中电力电子设备的渗透率大幅提升,在扰动下系统发生低频振荡失稳问题日益凸显。为此,结合压缩空气储能良好的有功调节能力,提出了抑制电网低频振荡的压缩空气储能附加阻尼控制方法。首先,建立了压缩空气储能的数学模型,分析了质量流量对其输出功率的影响。其次,分析压缩空气储能抑制低频振荡的可行性,提出了基于调节阀的附加阻尼控制器,调整质量流量,进而控制压缩空气储能的输出功率,抑制电网的低频振荡。最后,搭建含压缩空气储能的4机2区域电力系统仿真模型,验证所提方法的有效性。仿真结果显示所提方法能够为电网提供正阻尼,可较快抑制电网的低频振荡,有效提高电力系统的稳定性。     

一种电力系统振荡抑制方法的探讨

为了保证电力系统安全稳定运行,对电力系统振荡抑制方法进行探讨。基于系统振荡发生机理,在变压器中压侧串入限流电抗器,通过改变系统总阻抗以调节振荡阻尼,从而解决了系统振荡问题。工程实例应用效果表明,该方法能快速有效地抑制电力系统振荡,确保了发电机与系统同步运行。但串入电抗器后会增加变压器中压侧出口至中压侧母线的阻抗,需要修改下级线路保护整定值。     

电力电子化电力系统动态问题的基本挑战和技术路线

源–网–荷装备电力电子化是当前我国电力一次系统发展的重要趋势和特征。运行实践中与装备电力电子化相关的不明机理事故频发,开展电力电子化新一代电力系统动态问题研究是保障电网安全稳定运行的重大需求。文中基于源–网–荷环节中电力电子化装备比重持续提升的现实,凝练电力系统稳定分析与控制、故障分析与保护所面临的新挑战,提出分析和解决电力电子化驱动下电力系统控制和保护问题的技术路线图,结合电网运行实践提出基础理论和关键技术创新的主要需求,为相关管理部门、研发机构和研发人员提供参考。     

电力系统振荡动静态网络分析及功率传输特性EI北大核心CSCD

以同步发电机为主的传统电力系统发生低频振荡时,通常采用机电暂态模型来分析与计算,网络使用准稳态模型,潮流关系满足代数方程。但对于其次同步振荡或者电力电子化电力系统宽频振荡时,通常采用电磁暂态模型来分析与计算,网络使用动态模型,潮流关系满足微分方程。文中针对电力系统小扰动失稳后的一般化统一振荡形式,建立以传统电力系统中的同步发电机和电力电子化电力系统中的电压源型变换器为代表的发电设备外部特性的统一描述形式。推导动态和静态网络描述的功率特性方程,建立功率与振荡频率依赖关系的物理图像,发现其可被划分为低频区(10Hz以下)、谐振区(10~200Hz)和高频区(200Hz以上),证明了低频振荡时静态网络描述的适用性,而对于次同步振荡和高频振荡,网络则须使用详细的电磁暂态模型。推导结果在两机系统和多机系统中得到仿真验证。     

风电汇集地区次同步振荡控制系统的研究

电力电子设备的广泛应用使得电力电子化系统的振荡问题凸显,电网安全运行控制面临着更加严峻的挑战。文中基于风电汇集地区出现的次同步振荡问题,通过对新疆哈密风电运行情况以及次同步振荡产生机理进行分析,提出了次同步振荡控制系统的三道防线,并将该控制策略应用到哈密望洋台地区进行现场试验。实验结果表明:次同步振荡系统能够准确的切除风电场振荡线路,初步判断出振荡源,从而保证了控制系统的灵敏度和可靠性。     

浅谈低频振荡及PSS

随着大规模电力系统的形成,弱联系的系统易产生频率很低的系统振荡。本文分析了低频振荡产生的机理,介绍了目前关于低频振荡的分析方法,阐述了电力系统稳定器(PSS)抑制系统低频振荡的原理以及人工智能技术在PSS设计中的应用。     

带励磁限制环节混沌电力系统的励磁控制器设计∗

为带有励磁限制环节的电力系统动力学模型设计励磁控制器以抑制系统的混沌振荡.首先利用分岔图及相图对系统基本动力学行为进行分析,以此证实系统模型混沌行为的存在性.然后利用递归型滑模控制方法为混沌电力系统设计励磁控制器并给出控制输入的具体表达式.由于在控制输入中规避了复杂系统函数,从而规避了励磁限制环节对控制器设计的影响.最后利用数值仿真证实所设计控制器用于抑制电力系统混沌振荡的有效性.励磁控制能够为抑制电力系统混沌振荡提供一种实用的工程化方法.     

采用三阶模型的虚拟同步发电机功率振荡特性分析及附加阻尼控制

虚拟同步发电机(virtual synchronous generator, VSG)为电力电子化电力系统所存在的惯量不足等问题提供了新的解决方案，但VSG是基于同步发电机的数学模型设计的，因此也存在传统同步电机的功率振荡问题。采用同步发电机的三阶模型进行VSG–无穷大系统的小信号模型的构建，并通过复数力矩系数法，分析得出在一定条件下，VSG–无穷大系统在线路阻抗等因素的影响下将产生负阻尼力矩，且线路电阻对负阻尼力矩具有非线性影响，功率振荡的可能性较大。设计一种用于改善系统阻尼特性的附加阻尼力矩补偿器(additionaldampingtorquecompensator,ADTC)，通过引入正阻尼力矩抑制功率振荡。最后通过仿真，验证了负阻尼力矩的影响因素及ADTC的可行性与有效性。     

基于负荷模式能量的电力系统低频振荡抑制策略

随着电力市场化和需求侧管理的快速发展,以及虚拟电厂聚合平台的逐步成熟,负荷可控性越来越强,为从负荷侧抑制低频振荡提供了可能。针对系统在振荡过程中出现的小干扰稳定问题,提出了基于负荷模式能量的电力系统低频振荡调控策略。构建电力系统小干扰负荷模式能量函数,从负荷的角度揭示电力系统低频振荡特性。基于负荷模式能量建立负荷的低频振荡评价指标与灵敏度指标,确定负荷参与改善系统小干扰特性的调控方式,对所有可控负荷进行排序,筛选出最优调控负荷。最后,对3机9节点系统和16机68节点系统算例进行仿真计算,结果表明所提控制策略可有效抑制系统振荡。     

电力系统低频振荡分析方法

介绍了电力系统低频振荡机理、分析方法、分析工具以及抑制电力系统低频振荡的措施。首先推导了电力系统小扰动模型,在该模型基础上阐述了低频振荡的机理、影响因素及其分析方法;然后分析比较了目前用于分析低频振荡的软件工具;在论述传统抑制电力系统低频振荡措施基础上,重点分析了储能系统用于抑制低频振荡的新方法;最后简述了该领域的发展方向。     

虚拟电机技术应用前景和发展方向

随着高压大容量电力电子技术的迅速发展,越来越多的电力电子设备将投入运行,电力电子化已成为电力系统发展的必然趋势。但是,电力系统电力电子化程度的不断加深使系统相对惯量、阻尼下降,不利于电力系统的安全稳定运行。虚拟电机技术可以使电力电子设备模拟传统旋转电机惯量和阻尼特性,解决电力电子化电力系统所面临的安全稳定问题。文中主要介绍了虚拟同步电机和虚拟直流电机技术的基本原理,并描绘了虚拟电机技术在光伏和风力发电、电力电子式变压器、柔性交直流输电和负荷响应控制等方面的应用前景,最后对虚拟电机技术的发展方向进行了探讨。