溪洛渡直流送端系统中PSS对次同步振荡的影响及应对措施

为了探究溪洛渡直流送端系统曾出现次同步振荡现象的原因并提出相应的改进措施,首先采用复转矩系数法、测试信号法分析了威信电厂发电机组在投入电力系统稳定器(PSS)前后的阻尼特性。分析结果表明由于直流输电的接入削弱了电网次同步阻尼,PSS的投入引发了系统次同步振荡。在分析现有问题的基础上,通过对电磁功率偏差反馈型和加速功率偏差反馈型PSS进行改进,提出了新型可切换式PSS。最后基于PSCAD/EMTDC仿真平台,验证了新型可切换式PSS可提高系统次同步阻尼特性并对次同步振荡有良好的抑制效果。     

三相换流器交流侧扰动特性的定性及定量分析EI北大核心CSCD

为探究新能源并网引起的振荡问题,从定性和定量两方面对并网换流器的交流侧扰动特性进行了研究。首先,从频率变换的角度出发,定性分析了交流侧扰动在换流器内部的传递情况;并借助于时空相矢图特别解释了二倍频互补频率扰动分量的产生机理。然后,对换流器内部各扰动分量间的定量关系进行了推导,并推得换流器的端口导纳、转移导纳及频率耦合效应矩阵,其中特别考虑了锁相环的影响。最后,通过时域仿真对上述推导进行了验证,并分析了换流器的负电阻效应。研究表明,锁相环的输出相位扰动导致了dq轴扰动分量的不对称,并进而引起了扰动分量间的频率耦合效应;另外,当网络电阻不足以抵消换流器的负电阻时,电力网络存在谐振不稳定的风险。     

MMC的交直流侧扰动特性分析

为规避模块化多电平换流器(MMC)带来的振荡失稳风险,对其交直流侧的受扰动特性进行深入研究。首先,基于桥臂电感和子模块电容的动态特性,建立了MMC的状态空间模型,其中特别考虑直流侧中点电位电压的影响。然后基于频率分量平衡原则,对正常工况以及交直流侧受扰动情况下MMC内部各变量的频率分量进行分析,并建立描述各变量扰动频率分量间对应关系的多频率扰动矩阵。在此基础上,通过时域仿真验证多频率扰动矩阵的准确性,并对次/超同步频段内MMC交直流侧的端口阻抗进行计算。最后,基于阻抗频率特性对MMC的交直流侧扰动放大效应进行分析。分析结果表明,MMC在次/超同步频段内某些频率下会放大系统扰动,且这些频率与系统参数有关。     

考虑右半平面极点的三相并网变换器小干扰稳定性分析

电力电子设备渗透率的不断提高使得电力系统转动惯量和阻尼水平下降,对新型电力系统安全稳定运行带来不可忽略的影响。目前并网变换器系统判稳方法常采用奈奎斯特判据和广义奈奎斯特判据,但这两种判据均适用于阻抗比中不含右半平面(right half plane, RHP)极点的场景。针对上述问题,基于考虑正负序耦合和源荷之间耦合的等效单输入单输出(single-input single-output, SISO)系统阻抗模型,提出了考虑RHP极点的三相变换器并网系统判稳方法。首先,对研究系统的RHP极点个数及奈奎斯特曲线包围点(−1, j0)的次数进行估算。然后,在奈奎斯特判据的基础上,利用SISO系统阻抗伯德图进行分析,在系统存在RHP极点的情况下对系统的稳定性进行判断。最后,基于Matlab/Simulink中搭建电磁暂态仿真模型,验证了在有无RHP极点的不同场景下,所提判稳方法均能对三相变换器并网系统的小干扰稳定性进行有效分析。     

非同步机电源接入电网后的谐振问题分析及抑制

随着非同步机电源在电网中的占比越来越大，有别于传统功角振荡的电网谐振不稳定问题逐渐显现。为此，文中提出了一种基于s域节点导纳矩阵的网络谐振分析方法，用以分析及抑制含非同步机电源电力系统的谐振问题。首先，介绍了两种非同步机电源的s域阻抗建模方法——小干扰线性化法和测试信号法，重点考虑了内环控制器和锁相环的影响。然后，给出了一套基于s域节点导纳矩阵的网络谐振结构分析方法，并提出了两个描述谐振模式的特征指标，用以确定其主要影响区域和敏感元件参数。最后，以某风电场并网系统为例，对该系统的谐振结构进行了分析，并针对其存在的谐振问题提出了相应的改善措施。分析表明，由于电力电子装置的负电阻效应，含非同步机电源的电力系统确实存在谐振不稳定的风险，需要加以抑制。     

两电平电压源型换流器负阻性与容性效应特征指标研究

为评估两电平电压源型换流器(VSC)并网系统的谐振不稳定风险,定义了4个描述两电平VSC负阻性与容性效应的特征指标.首先,基于简化等效电路,通过奈奎斯特稳定判据论证了VSC负电阻引起谐振不稳定的简单机理.然后,通过分析两电平VSC的交流侧扰动响应特性建立其端口阻抗模型.在此基础上,通过简化分析建立VSC端口电阻和端口电抗的宽频近似模型;据此定义了VSC负阻性与容性效应的特征指标,并对其影响因素进行了分析.最后,通过电磁暂态仿真验证了宽频近似模型的准确性和特征指标的有效性.算例分析表明,文中提出的特征指标可以定性评估两电平VSC并网系统的谐振不稳定风险.     

海上风电场谐振分析的实用计算方法

海上风电场采用海底电缆并网,电缆的容性效应使得其谐波谐振问题突出,为此提出了一种频模分析法,用以分析海上风电场的谐波谐振问题。首先,通过对海上风电场内部各元件进行谐波建模,建立起海上风电场的等效谐波模型。然后,以江苏某海上风电场为例,采用所提出的计算方法对其内部存在的谐振模式进行了分析,并重点考虑了风电机组容量配比和无功补偿设备安装位置的影响,验证了所提出方法的适用性。对算例的分析证明:所提出的实用计算方法结合了模态分析法和频率扫描法的优点,既能够有效确定谐波谐振影响区域,又能够提高计算效率。     

计及网络谐振结构的双馈风电场次同步振荡问题分析及抑制

针对双馈风电场经串补送出时的振荡问题,致力于从电力网络谐振的角度分析其振荡机理,并提出相关抑制措施。首先结合双馈风机的基本结构,对其交流侧受扰动时的响应特性进行了分析,建立起双馈风机的端口阻抗模型。在此基础上,采用s域节点导纳矩阵法分析了不同运行工况下双馈风电场经串补送出系统的网络谐振结构,并确定了不稳定谐振模式的主要影响区域。最后,针对最不稳定的谐振模式提出了基于旁路阻尼滤波器的谐振抑制措施,并通过电磁暂态仿真对其有效性进行了验证。算例分析表明,在高串补度、低运行转速下,系统在次同步频段内确实存在一定的谐振风险;通过合理设计旁路阻尼滤波器参数,可以有效提高系统的谐振稳定性。     

电力网络的谐振稳定性分析方法研究

随着电力系统电力电子化程度的不断加深,近年来出现了多起机理不明的新的振荡现象。提出了电力网络谐振稳定性的概念,试图将上述机理不明的振荡现象纳入到电力网络的谐振不稳定范畴,从而基于线性网络理论对众多复杂振荡现象进行分析,为借助数学上完全成熟的线性系统理论解决电力系统实际问题提供一条途径。围绕判断谐振稳定性的分析方法展开,通过引入电力网络的s域节点导纳矩阵,将电力网络的谐振稳定性问题归结为判断s域节点导纳矩阵行列式的零点在复平面上的分布问题。首先,理论证明了s域节点导纳矩阵行列式的零点就是系统的特征值。其次,给出了求解s域节点导纳矩阵行列式零点的实部-虚部交叉迭代法。接着,推导了特定谐振模式下的节点电压振型和参与因子矩阵,这2个指标可用来定位特定谐振模式发生的位置。最后,通过算例展示了所提方法在分析电力网络谐振稳定性方面的有效性。     

利用旁路阻尼滤波器抑制次同步谐振:原理与应用

通常意义上的次同步谐振包括3方面的内容,即感应发电机效应、扭振相互作用和暂态扭矩放大效应。旁路阻尼滤波器(bypassdampingfilter,BDF)通常被认为仅对感应发电机效应有抑制作用。首先通过定性和定量分析说明BDF同样能够有效抑制扭振相互作用和暂态扭矩放大效应。接着从扭振稳定性的角度出发,针对单机系统和多机系统分别提出了BDF的参数整定方法。最后基于IEEE第一标准模型和我国华北地区某20机等值模型,通过时域仿真和扭振模式分析验证了BDF对扭振相互作用和暂态扭矩放大效应的抑制效果,以及所提出参数整定方法的有效性。