适用于系统次同步振荡分析的风电场等值建模方法综述

近年来,风电并网系统次同步振荡事故在全球多地均有报道发生,严重威胁了电力系统安全稳定运行。由于风电机组单机容量较小,一个风电场内通常具有数十台甚至数百台风电机组,造成风电场模型阶数高,风电机组之间耦合复杂,合理有效地对风电场进行等值建模,是研究风电并网系统振荡机理、特性与抑制的基础。本文在现阶段对风电接入引发电力系统次同步振荡原因认识的基础上,分析了现有较为成熟的风电场动态等值方法用于风电并网系统振荡稳定性分析的优势与不足,总结了现有风电场动态等值研究成果中的遗留问题,以期为未来针对风电汇集系统小干扰等值与风电并网系统次同步振荡展开进一步研究提供参考和借鉴。     

基于宽频带转子附加阻尼的双馈型风机次同步振荡抑制策略

针对双馈型风电场并网引发的次同步振荡问题进行了研究,建立了双馈电机以及变流器的等效模型。基于动态等值阻抗解析式分析了并网阻抗特性的关键影响因素。结果表明控制器转子侧内环增益对次同步频带阻抗特性影响较大。在此基础上,提出了一种基于宽频带转子附加阻尼控制的次同步振荡抑制措施。该抑制措施实施于双馈型风机转子侧变流器控制中,无须附加装置,利于工程实现。最后,通过时域仿真验证了该抑制措施的有效性以及在暂态工况下的适用性。     

基于定子侧模拟电阻的双馈风电场次同步振荡抑制策略研究

双馈风电场并网运行时,容易发生次同步振荡事故。搭建了双馈风电场经串联补偿电容并网的系统模型,并用Nyquist稳定性判据分析了影响双馈风电场次同步振荡的主要因素。在此基础上,提出了一种基于定子侧模拟电阻的次同步振荡抑制策略,以增强次同步频带下的电气阻尼。时域仿真结果表明该方法能够有效抑制双馈风电场并网系统中的次同步振荡现象,提升系统的稳定性。相较于传统的抑制方法,所提方案无需任何附加装置,便于工程实际应用。     

双馈风电场经柔直并网系统次同步振荡机理及特性分析

双馈风电场经柔直接入交流电网可能成为未来"三北"地区大规模风电外送的输电方式。但是双馈风机与柔直系统之间的相互作用存在引发次同步振荡的风险。为此,该文在建立双馈风电场经柔直接入交流电网的系统等值模型的基础上,通过阻抗法分析次同步振荡产生的机理;研究风电场并网机组台数、风速、负荷等因素对次同步振荡特性的影响;同时引入变流器控制器参数的灵敏度指标,分析各控制器参数对系统虚拟阻抗的影响。结果表明,特定运行条件易引发系统的次同步振荡,双馈风电机组在次同步振荡频率上表现出"负电阻、感性电抗"性质,与柔直风场侧变流器("正电阻、容性电抗")构成等效的负电阻谐振电路,并因负阻尼效应引起系统的次同步振荡;最后仿真验证理论分析的正确性。     

稳定边界及多目标约束下自同步电压源双馈风电机组参数整定

自同步电压源双馈风电机组采用“机侧惯量传递-网侧惯性同步”的控制方法，具备自主同步并网和惯量响应的能力，目前缺乏对该控制方法并网稳定性及多目标约束下参数优化设计的研究和分析。鉴于此，建立了同时考虑自同步电压源双馈风电系统网侧变换器和转子侧变换器动态的状态空间模型，分析了在不同电网强度下惯量传递环节及致稳环节的控制参数对中高频段小扰动稳定性的影响规律，给出了考虑机组不同工作点及动态性能的控制参数多目标优化模型，并采用粒子群优化算法对控制参数进行全局优化。在PSCAD/EMTDC中构建了2 MW双馈风电机组的仿真模型，仿真结果验证了理论分析和参数设计的正确性。     

直流近区含直驱机组的次同步振荡机理研究及抑制措施

针对哈密直流近区直驱风电场送端并网时频繁出现的次同步振荡现象,文中建立了含多直驱风电机组风电场并网等值模型,并就等值模型以及永磁直驱风电机组控制系统对次同步振荡机理进行研究,接着用特征值分析法研究直驱风电机组与弱交流系统互作用引发的次同步振荡问题。其次就系统阻抗、风电出力、开机台数以及系统强度与直驱永磁风电机组控制参数等因素对风电次同步振荡特性作以仿真分析。仿真结果表明:直驱风电机组通过弱联送出线路并网时,其与弱交系统的互作用产生一对弱阻尼的特征根,特征根实部为正,表明了次同步振荡模态不稳定;众多影响因素对风电次同步振荡特性均有不同程度的影响。最后通过实时数字仿真实验初步验证了SVG附加阻尼控制对次同步谐波的抑制效果。     

双馈风电场的虚拟多联轴耦合与功率振荡抑制技术

虚拟同步机的多联轴耦合设计可灵活实现多机组一致性响应及协同优化运行,是风电场在功率振荡抑制中整体性能提升的关键。该文首先定义虚拟同步双馈风机与同步机之间的虚拟联轴,建立虚拟多联轴耦合下的系统动态模型,并分析多台虚拟同步机电气距离对系统功率振荡特性的影响机理。其次,通过分析多联轴耦合下虚拟同步机和同步机之间的功角幅频振荡特性,获取双馈风电场内虚拟同步多机一致性响应条件,并提出风电场的虚拟多联轴耦合控制方法,通过多联轴优化设计激发多机整体抑振性能。最后,搭建风电场高渗透下的新英格兰系统,验证所提控制策略通过一致性优化及多机协调,可形成风电场抑振整体效应,提升其对系统功率振荡及频率的支撑能力。     

基于数值等效建模的双馈风电场次同步振荡研究

针对双馈型风电场并网引发次同步振荡的问题,对涉及的次同步控制相互作用进行研究分析。基于PI控制环节数值等效电路,建立了双馈电机转子侧变流器的等效电路模型,并通过对内外环参数的灵敏度分析进行了模型简化。在此基础上,对全系统的等值电路模型进行了阻抗频率扫描,得到了系统的阻抗频率曲线,并基于此分析了双馈型风电场并网次同步振荡的影响因素。通过时域仿真分析验证了对次同步振荡影响因素分析的正确性和所建模型的适用性。     

双馈风电场串补送出系统次同步振荡及参数调整分析

针对双馈风电场经串补送出系统存在次同步振荡(sub-synchronous oscillation，SSO)问题，基于三相静止坐标系建立了考虑PLL的双馈风机正负序阻抗模型，并从带宽角度分析了转子侧变流器外环控制对阻抗特性的影响，对理论推导阻抗特性和频率扫描结果进行了对比验证；然后，分析双馈风电机组网侧变流器对风机总阻抗的影响；最后，基于奈奎斯特稳定判据定量分析了风机出力、电流环控制器控制参数、系统串补度以及风机台数等因素对送出系统稳定性及振荡频率、振荡风险大小的影响，并提出了抑制次同步振荡的参数调整措施，可以通过调整风机出力、减少并网风机台数、减小线路串补度、调节RSC电流环参数等措施来抑制SSO风险。     

基于转子侧附加阻尼控制的双馈风机并网次/超同步振荡抑制方法

针对风电经串补输电线路并网发生的多起次/超同步振荡现象,首先推导了基于有功无功解耦控制的双馈风机阻抗模型。其次分析了电网参数、双馈风机控制参数以及电机参数对风电并网系统稳定性的影响。然后针对串联补偿输电线路参数以及风机控制参数引发的次/超同步振荡现象,提出了双馈风机转子侧控制环节附加阻尼控制器的抑制方法。并对比分析阻尼器放置于功率外环以及电流内环对系统稳定性的影响,得出阻尼器放置于电流内环对次/超同步振荡抑制效果更好的结论。最后,在PSCAD/EMTDC中搭建双馈风机并网模型,通过时域仿真验证了阻抗模型分析风机并网次/超同步振荡的正确性以及所提方法对次/超同步振荡抑制的有效性。     

采用改进鲸鱼算法的配电网综合优化

为了解决配电网重构与无功优化问题,将线路开关与无功补偿容量同时作为控制变量对配电网进行综合优化.建立以网络损耗、电压改善度、负荷均衡度和开关动作次数为目标的配电网综合优化模型.针对传统鲸鱼算法初始种群分布不均、缺少全局交流、容易陷入局部最优等问题,利用Sobol序列生成分布更均匀的初始鲸群,引入自适应权重调整系数,改进越界处理机制,增加样本多样性的同时产生精英粒子.考虑日负荷、分布式电源出力与电动汽车充电负荷的变化,采用信息熵时段划分法进行日负荷分时段动态优化.算法改进后全局搜索与局部勘探能力更加均衡,更容易跳出局部最优,提高了算法寻优效率.分段动态优化减少了开关动作次数.最后,通过算例验证了所提改进算法及优化策略的有效性.     

混合粒子群算法在PSS参数优化中的应用

通过采用一种新的混合粒子群算法对多机系统的电力系统稳定器(PSS)进行参数优化,以达到更好的低频振荡抑制效果.引入交叉操作的混合粒子群优化算法是一种应用于连续空间的、具有较好的全局搜索能力和寻优速度的改进粒子群算法(PSO).用Matlab软件进行仿真,结果表明,该方法设计的PSS稳定性有较大提高.     

基于微粒群优化算法的电力系统动态无功优化

根据系统负荷曲线变化趋势按单调性将一天的预测负荷曲线划分为若干(小于24)个时段，并将动作次数约束还原为经济成本，将它与网损费用等之和作为目标函数，并考虑了各种运行约束条件，采用微粒群优化算法进行计算，该算法收敛速度较快。与静态无功优化模型相比表明，该无功优化模型更适合给定的地区电网，优化后全天的网损略有增大，但变压器抽头调节次数以及电容器组投切次数明显减少。     

基于粒子群算法的电磁装置优化设计

简要介绍了粒子群的算法及其特点,详细分析了粒子群算法和罚函数法相结合应用于电磁装置优化设计的若干问题。以某型号电磁继电器优化设计为例进行例示。设计结果证明了该算法的有效性。     

运用混合优化算法求解包含离散变量的无功优化问题

利用遗传算法和传统优化方法的互补特性,采用混合优化方法求解包含离散和连续变量的无功优化问题。遗传算法的选择、交叉和变异操作仅作用于离散变量,对种群进行全局广度搜索,运用传统优化方法对种群个体中的连续变量进行优化使其移动到局部最优点上。为保证对连续变量的优化效果,选择了基于函数变换与广义逆的优化新算法。混合优化算法模型简单规范,遗传算法擅长处理离散变量和传统优化方法速度快、数值稳定性好的优势得到发扬。算法实用性和有效性通过算例及工程应用得到验证。     

基于粒子群算法的故障测试集优化

为加速测试进程和减少测试开销,数字集成电路在生成测试矢量后必须进行故障测试集的优化。文中利用粒子群优化算法生成最小完备测试集,根据故障测试集优化问题的具体特点,构造粒子的表达方式和编码规则,建立粒子群的速度一位置模型;同时为提高优化效率,引入混沌优化算法来初始化粒子群。实验结果表明,在测试生成后,该方法能在较短的时间内生成最小完备测试集,验证了它的实用性和有效性。     

基于动态多种群粒子群算法的无功优化

提出了一种基于动态多种群策略的改进粒子群算法。该算法将传统粒子群优化算法(particle swarm optimization，PSO)中的种群划分成多个子群，每个子群相对独立地朝同一目标进化，仅通过一种轮形结构的弱联系进行交流。在进化过程中各种群不断分裂和聚类重组，动态调整种群规模以更好地适应进化。该算法可以较好地避免PSO算法过快收敛于局部最优解，并且有较快的收敛速度。文中将该算法应用于求解电力系统无功优化问题，并与标准PSO算法的性能进行了对比，仿真计算证明该算法是有效、可行的。     

基于改进粒子群算法的电力系统无功优化研究

阐述了一种改进粒子群的无功优化方法.粒子群优化(PSO)算法是进化计算领域中的一个新的分支,其源于对鸟群和鱼群群体运动行为的研究.针对粒子群优化容易陷入局部极值点的问题,文章提出混沌粒子群算法,该算法可以较好地避免PSO算法过快收敛于局部最优解,有较快的收敛速度.文中将该算法应用于求解电力系统无功优化问题,并与标准PSO算法的性能进行了对比,仿真计算证明该算法是有效、可行的.     

基于粒子群算法的VSC-HVDC控制参数优化

随着大功率电力电子技术的发展,电压源型直流输电得以实现,为了简化这种新型的直流输电方式控制器设计和提高系统鲁棒性,采用了结合PI控制器的双闭环控制。以两端均为有源网络的电压源型直流输电系统为研究对象,以Matlab/Simulink为研究平台,利用粒子群优化算法,对VSC控制器参数进行了优化。建立直流输电的暂态数学模型,据此分析其控制器结构,选定需要优化的控制参数。将粒子群算法程序与直流输电仿真模型结合进行仿真计算,通过多次迭代得出优化的控制器参数,并与原始参数进行系统性能对比,验证该方法的可行性。