基于STATCOM/BESS的风火打捆系统次同步 振荡抑制研究

基于高压直流输电(HVDC)技术将风电与火电打捆运行已成为解决远距离输电需求的一种可行方案。为解决风火打捆经直流送出系统的次同步振荡问题,提出了一种基于储能型静止同步补偿器(STATCOM/BESS)的抑制方法。首先对STATCOM/BESS抑制次同步振荡的机理进行了分析;其次,基于广域测量系统(wide area measurement system,WAMS)设计出STATCOM/BESS关于风火打捆系统的次同步振荡抑制方法,在STATCOM/BESS电流内环控制回路上附加阻尼控制抑制多模态振荡,并采用改进粒子群算法(particle swarm optimization,PSO)对附加阻尼控制器参数进行协调优化。最后,基于PSCAD/EMTDC平台搭建了含STATCOM/BESS接入的风火打捆经直流送出系统仿真模型,对所提抑制方法的有效性进行仿真验证,结果表明该方法能有效抑制风火打捆系统中的次同步振荡问题,提高系统的稳定性。     

限流式SSSC提高DFIG型风火打捆系统暂态稳定分析

为降低风电并入对风火打捆系统暂态稳定的不利影响,提出将电阻型限流式静止同步串联补偿器SSSC(static synchronous series compensator)串联到风火打捆系统的联络线上,以提高风火打捆系统的暂态稳定性.通过借助双馈风电机组DFIG(doubly-fed induction generator)等值外特性参数来构造风火打捆系统暂态稳定数学模型,建立相应功率特性方程.在分析电阻型限流式SSSC工作原理的基础上,建立不同运行状态下含电阻型限流式SSSC的风火打捆系统功率特性方程,并借助功角特性曲线对系统进行暂态稳定的机理研究,最后进行仿真验证.结果表明,限流式SSSC有效地提高了风火打捆系统的暂态稳定性.     

双馈式风电场抑制电网低频振荡的实时数字仿真仪实验

双馈式风电场与常规电站混合输电是未来大规模风电开发输送的主要模式,但这种输电模式整体稳定性可能较差。首先分析了常规电站与风电场混合输电模式下的低频振荡;然后分析了风电场阻尼常规电站低频振荡的可行性,提出了附加阻尼控制技术并制作了实验样机;最后通过实时数字仿真仪进行系统实时仿真建模(包括双馈发电机系统模型、同步发电机系统模型以及"风火打捆"系统模型),并与实验样机进行联调。联调实验结果表明,基于所提控制策略的实验样机可挖掘风电机群自身暂态有功调节能力以贡献电网阻尼,既能够增强电网阻尼,又能有效抑制电网出现低频振荡。     

风火打捆经直流送出的次同步振荡分析与抑制措施

传统火电机组与直流输电控制器相互作用会产生次同步振荡,大规模双馈风电机组接入对这种振荡产生的影响有待深入研究。本文建立了风火打捆经直流送出的典型模型,并对风火打捆经直流送出系统次同步振荡机理进行了分析,结果表明双馈风机接入能够缓解直流输电引起的火电机组次同步振荡,且风火打捆比例越高效果越好。分析了风机变频器特性与系统运行工况对火电机组次同步振荡的影响,结果表明,风机转子侧变频器内环增益系数增大、内环积分时间常数减小、直流输送功率上升、送端交流系统减弱、直流输电整流侧控制器积分时间常数减小、换流器触发角增大,会引起火电机组振荡加剧。对工程应用较多的直流附加宽带通式次同步阻尼控制器(SSDC)在风火打捆经直流送出系统中的适用性进行分析与验证,结果表明,宽带通式SSDC仍具有抑制效果。     

基于广域测量信号的双馈风电机组阻尼控制策略

为了抑制电力系统的区域间低频振荡,本文提出了一种应用于双馈风电机组(DFIG)的附加阻尼控制策略。首先,建立了双馈风电机组的动态模型及其控制策略。然后阐明了动态有功功率注入和动态无功功率注入提高系统阻尼的原理,在此原理的基础上提出了双馈风电机组附加阻尼控制器的设计方法。阻尼控制器基于电力系统稳定器(PSS),将广域测量信号区域间同步机组电压相角差作为输入信号。考虑到DFIG有功功率和无功功率可解耦控制,控制器输出信号附加到DFIG有功功率控制环和无功功率控制环。最后,建立了四机两区域电力系统仿真模型,通过特征值分析和时域仿真分析验证了附加阻尼控制策略的有效性及动态功率注入提高系统阻尼原理的正确性。     

基于广域测量信息的互联电网模型预测阻尼控制

提出一种基于模型预测控制的新型阻尼控制器设计方法。为抑制区间低频振荡,该控制器由2级PSS构成,其输入信号由广域测量信号和本地测量信号组成。采用留数矩阵法选择广域控制回路,通过模式辨识进行2级PSS控制。将常规励磁系统中传统的自动电压调节器(automatic voltage regulator,AVR)用模型预测控制器(model predictive controller,MPC)替代,并与2级PSS协调作用,通过模型预测和优化求解,得到励磁控制器的最优控制输入,以实现电压调节和增强阻尼之间的动态协调。典型的四机两区系统仿真结果表明,基于模型预测控制的2级PSS设计的控制效果明显优于传统的阻尼控制,可以快速调节机端电压,显著改善互联电网阻尼。     

基于广域测量信息的互联电网模型预测阻尼控制北大核心

提出一种基于模型预测控制的新型阻尼控制器设计方法。为抑制区间低频振荡,该控制器由2级PSS构成,其输入信号由广域测量信号和本地测量信号组成。采用留数矩阵法选择广域控制回路,通过模式辨识进行2级PSS控制。将常规励磁系统中传统的自动电压调节器(automatic voltage regulator,AVR)用模型预测控制器(model predictive controller,MPC)替代,并与2级PSS协调作用,通过模型预测和优化求解,得到励磁控制器的最优控制输入,以实现电压调节和增强阻尼之间的动态协调。典型的四机两区系统仿真结果表明,基于模型预测控制的2级PSS设计的控制效果明显优于传统的阻尼控制,可以快速调节机端电压,显著改善互联电网阻尼。     

基于新型限流式SSSC的风火打捆系统暂态稳定性分析∗

针对风电并网会影响系统暂态稳定性的问题,提出将电抗型限流器和静止同步串联补偿器 (SSSC)组合成 新型限流式SSSC串联到风火打捆系统中用以提高系统暂态稳定性的方法.在建立双馈风机 (DFIG)型风火打捆系统的等值模型基础上,分析了新型限流式SSSC的限流过程,在正常运行、故障期间和故障后三种工况下根据对应等值电路分析了新型限流式SSSC对系统暂态稳定性的影响.最后在仿真软件中建立相应模型,结果表明系统串联电抗型 新型限流式SSSC显著地改善了系统暂态稳定性.     

计及广域信号时变时滞影响的大型双馈风力发电系统附加鲁棒阻尼控制

大规模风电接入互联电力系统可能会导致电网联络线上严重的功率振荡。大型双馈风力发电系统能独立控制有功和无功功率,可以通过将控制信号附加到有功功率控制环节来调节输出的有功,以此用来阻尼系统功率振荡。针对系统中可能存在的功率振荡,采用广域测量数据并选择合适的反馈信号实现了快速的广域时滞阻尼控制。在建立的电力系统线性化模型中考虑了广域测量信号时滞。基于自由权矩阵方法获得了线性化模型标准化时滞鲁棒控制方法,可以由线性矩阵不等式进行求解。在此基础上,设计得到了广域时滞状态反馈控制器。控制器参数可以通过所提出的LMI迭代算法优化得到。结合状态观测理论获得了一种新型广域时滞输出反馈控制器。基于四机两区域仿真模型建立了含风电接入的互联电力系统研究模型。时域仿真表明,所提出的广域时滞阻尼控制器能有效地阻尼系统区间振荡。     

双馈风电机组附加阻尼控制器与同步发电机PSS协调设计

针对大规模双馈风电机组接入电力系统后的区间低频振荡问题,提出了一种协调双馈风电机组附加阻尼控制器和同步发电机电力系统稳定器(PSS)的设计策略。首先,考虑风电机组的机械部分、电气部分和控制结构,建立了双馈风电机组的机电暂态模型和附加阻尼控制器模型。在闭环电力系统线性化模型的基础上,提出利用动态指标值的优化模型来协调整定双馈风电机组附加阻尼控制器和同步发电机PSS的控制参数,并使用粒子群算法求解优化模型的全局最优解。最后,通过2个标准仿真系统算例,对比传统的阻尼控制器设计策略,验证了所设计策略的有效性和实用性。     

含风电互联系统的SVC附加双通道广域阻尼控制设计

由于风电互联系统结构复杂并且具有随机性,传统控制器难以满足系统多运行方式下的阻尼控制效果,为提高含风电互联系统抑制低频振荡的能力,提出静止无功补偿器(static var compensator,SVC)附加双通道广域阻尼控制方法.首先建立附加双通道控制器模型;其次基于频域子空间辨识与几何测度结合法设计最佳控制回路,实...     

风火打捆外送几个关键技术的研究进展

运用风火打捆外送方式,提高大规模风电的远距离输送能力是解决我国能源逆向分布问题的一个重要手段。讨论风火打捆外送几个关键技术的研究进展。首先分析风火打捆外送不同运行方式下的最优风火电容量配置,其次总结目前关于风火打捆外送输电容量规划方法,再次归纳目前对风火打捆系统稳定性的研究现状,然后对风火打捆系统调度控制策略研究现状进行总结,最后对风电火电打捆外送系统未来所要研究的问题提出展望。     

贵州电网RTDS仿真试验建模研究

为了开展广域PSS控制器功能与性能测试试验,搭建了贵州电网2012年丰大运行方式RTDS模型,通过稳态潮流和故障暂态情况下RTDS与BPA等效系统仿真结果的对比,证明了所建立的RTDS模型可以满足电网实时仿真和设备性能测试的相关要求,并与其他外部装置共同构成一个闭环测试系统,对广域PSS的基本控制功能进行了仿真试验研究,验证了在发电机PSS运行情况下投入广域PSS控制器能进一步增加系统阻尼,可有效抑制电网区域间振荡,这为该控制系统应用于实际工程提供了有力的技术支持。     

直流闭锁暂态过电压对风电外送影响及其抑制措施

高压直流输电系统直流闭锁引起的送端交流母线暂态过电压可能影响送端风火打捆交流系统风电机组的稳定运行。针对该问题,首先分析了直流闭锁引起暂态过电压的主要原因及其对风电机组造成的影响,然后阐述了直流闭锁动态过电压及保护动作过程,并利用由PSCAD中自带示例Cigre_Benchmark改进的双极高压直流输电系统模型仿真分析了直流闭锁的触发方式及其引起暂态过电压的过程机理。通过改进触发直流闭锁的紧急停机策略,减缓直流闭锁的触发过程,改变保护措施的触发顺序,并与安全控制系统配合来抑制送端并网母线的暂态过电压,以此来保证风电机组的稳定运行。基于PSCAD/EMTDC搭建了风火打捆高压直流模型,最后通过算例仿真证明了所提方法的有效性。该方法对于风火打捆高压直流输电系统的电压稳定性研究具有一定的参考价值。     

直驱风机对火电机组次同步振荡的影响及抑制方法

风火打捆系统中,风电机组的并网使得火电机组的次同步振荡情况变得更为复杂。基于IEEE第一标准模型搭建了风火打捆经串补外送系统,推导了直驱风机输出功率与火电机组次同步阻尼的关系,分析了其对火电机组次同步振荡的影响机理,并通过PSCAD平台结合复转矩系数法和时域仿真分析进行验证。基于此机理,提出了一种在直驱风机的网侧变流器控制系统无功外环处附加阻尼控制的抑制方法,并对其关键参数的优化设计方法进行了分析,时域仿真结果表明所提出的附加阻尼控制可以有效抑制火电机组的次同步振荡。     

“风火打捆”孤岛特高压直流送端电压和频率控制

为了解决"风火打捆"孤岛特高压直流输送系统的电压和频率稳定性问题,从双馈型风电机组的运行特性出发,提出了一种针对特高压直流系统的孤岛附加控制策略。该附加控制策略通过系统频率的变化改变特高压直流系统的功率或电流指令,实现系统功率的平衡,提高系统的电压和频率稳定性。最后采用实时数字仿真器RTDS(real time digital simulator)对该系统电压和频率稳定性及所提出的孤岛附加控制策略进行了实验论证。仿真结果表明,该附加控制策略可以明显增强"风火打捆"电源与特高压直流输电系统配合时的整体稳定性。     

基于MSSA的PSS与UPFC-POD参数和 UPFC位置协调优化

针对风火打捆(wind-thermal-bundled, WTB)系统在受到干扰时可能由于阻尼不足而出现的低频振荡现象以及较高的网损会导致运行成本的增加和阻碍“双碳”目标实现的问题,提出了一种电力系统稳定器(power system stabilizer, PSS)与统一潮流控制器(unified power flow controller, UPFC)附加功率振荡阻尼控制器(power oscillation damping, POD)参数和UPFC安装位置协调优化策略方法。首先,基于Matlab构建了风火打捆外送系统和控制器模型。然后,利用多目标樽海鞘优化算法(multi-objective salp swarm algorithm, MSSA),将协调优化问题转化为多目标优化问题。目标函数设计中考虑了UPFC装置的调节特性。最后,采用IEEE 4机2区系统和16机5区系统进行多种工况下的仿真。仿真结果显示,协调优化后的控制器可以提高系统阻尼,维持发电机转速的稳定,抑制低频振荡引起的系统有功、电压等的波动,同时降低了系统的有功网损,提高了系统稳定性和运行经济性。MSSA在工程问题上的应用得到了补充。     

SVC广域辅助控制阻尼区域间低频振荡

SVC已经广泛应用于电力系统的无功支持和电压控制,广域测量系统在国内外也已有许多工程应用.本文利用广域测量信号为输入设计SVC的附加阻尼控制(PSDC).首先阐述了SVC提供阻尼的机理,然后提出了综合留数指标的概念,并据此选择具体的控制输入信号;接着基于测试信号法和留数根轨迹方法相结合进行PSDC的参数设计;并利用PSS/E进行了特征值分析和时域仿真分析验证了所设计的附加阻尼控制器的有效性.最后针对国内某实际电网外送工程中安装的SVC设计了相应的阻尼控制器,时域仿真证明了SVC广域附加阻尼控制的有效性.     

基于广域测量系统的电力系统低频振荡的抑制研究

提出了一种基于广域测量系统的附加励磁阻尼控制器(Supplementary Excitation Damping Controller,SEDC),以提高电网系统振荡阻尼的方法。对于电力系统低频振荡信号的非线性、非平稳的特性,采用改进的HHT(Hilbert-Huang Transform)方法在线辨识低频振荡的模态,根据在线辨识结果利用粒子群优化算法对控制器中的电力系统稳定器(Power System Stabilizer,PSS)进行参数优化,从而在暂态运行的情况下提供有效阻尼,抑制低频振荡。通过仿真结果证明,此控制器可以更好的提高系统的稳定性。     

故障限流器改善风火打捆系统暂态稳定性研究

风火打捆外送模式解决了风电就地消纳能力不足、单独传输经济性差的问题,但同时风电的并入也给系统暂态稳定性带来了不利影响.在此背景下,基于双馈风电机组(doubly fed induction generator,DFIG)外特性建立风火打捆系统单端送电功率方程,分析了由于风电并入使同步机组功角特性发生改变,导致暂态稳定性降低.考虑在风火打捆系统并网输电线路上串联故障限流器(fault current limiter,FCL)来提高故障期间功率传输能力,在建立的含故障限流器的风火打捆系统等值电路基础上,分析了电抗型和电阻型两种故障限流器在系统故障期间对功率特性的影响和改善系统暂态稳定性的机理,并比较了应用两种故障限流器的差异.最后进行仿真验证,结果表明在线路上串联故障限流器能够显著改善风火打捆系统的暂态稳定性.