虚拟惯量控制方式下永磁风力发电机组轴系扭振机理分析

基于风电并网系统的状态空间平均模型,分析传统比例微分(PD)虚拟惯量控制方式下兆瓦级直驱永磁风力发电机组(D-PMSG)的轴系扭振机理及其影响因素,提出一种改进型PD虚拟惯量控制方法,以抑制D-PMSG轴系低频扭振。分析表明,传统PD虚拟惯量控制的引入,会降低DPMSG轴系的阻尼比,影响机组的稳定运行;降低PD虚拟惯量控制的微分系数的模值可以提高风电机组轴系的阻尼比,却会降低风电机组的频率响应能力。所提出的改进型PD虚拟惯量控制方法,通过引入永磁发电机组转速补偿项,从而提高系统阻尼比。该方法能在保证风电机组的频率响应能力的同时,有效抑制虚拟惯量控制引起的轴系低频扭振,提高系统的稳定性。仿真实验验证了理论分析和改进型PD虚拟惯量控制方法的有效性。     

风电机组虚拟惯量控制的应用方法研究

分析了风电机组参与电网调频存在的特点和限制,从频率事件检测、风机转速保护、风机转速恢复三个方面对已有虚拟惯量控制方法进行了优化,提出了一种实用的风电虚拟惯量控制方法,并给出了该方法在实际风机中应用的具体步骤,最后通过仿真分析和实验测试,验证了所提方法在实际风机中应用的可行性。仿真和实验结果表明,基于所提的虚拟惯量控制方法,风电机组能够在有效参与系统调频电网调频后及时平稳地恢复到最优转速运行,从而提高风电机组的发电效率, 并为参与下一次调频控制提供了条件。     

受端混联LCC-VSC特高压直流输电系统故障穿越方法

针对受端由电网换相换流器（LCC）和电压源换流器（VSC）级联的混合直流输电系统中VSC在交流故障穿越时子模块过压的问题,文中提出在受端VSC直流侧安装耗能设备以抑制VSC子模块过压的方法,对比分析了基于直流斩波耗能电阻、泄流晶闸管和可控避雷器3种耗能设备的交流故障穿越原理及策略。基于PSCAD/EMTDC仿真平台搭建了包含工程实际控制保护主机程序的受端混联LCC-VSC特高压直流仿真模型,对比分析了3种耗能设备的交流系统故障穿越特性,结果表明在受端VSC直流侧安装耗能设备可以有效抑制子模块过压,实现交流故障可靠穿越。其中可控避雷器方案具有控制原理简单、可靠性高等优点,更适用于受端混联LCC-VSC特高压直流输电系统。     

直驱永磁风电机组虚拟惯量控制对系统小干扰稳定性影响分析

虚拟惯量控制方式下,直驱永磁风力发电机组(DDPMSG)能够为电力系统提供较好的频率支撑,但虚拟惯量控制使DDPMSG与系统之间产生了新的耦合关系,给系统的小干扰稳定带来新的影响。建立了包含DDPMSG的风电并网系统状态空间平均模型,并通过线性化得到其小信号模型。基于该小信号模型,利用特征分析法分析了虚拟惯量控制的比例系数和微分系数对风电并网系统的小干扰稳定性的影响,同时对比分析了虚拟惯量控制及最大功率跟踪控制对系统小干扰稳定的影响。结果表明虚拟惯量控制对系统阻尼特性的影响与DDPMSG接入系统的位置及容量有关,且主要影响其所接入区域的局部振荡模式和系统的区域振荡模式。     

MMC桥臂电抗器穿墙套管故障特性及保护策略

针对双极柔性直流输电系统模块化多电平换流器,分析了桥臂电抗器目前布置方案所存在的故障电流大问题,提出了将桥臂电抗器布置在靠近直流连接点的方案。分析了桥臂电抗器布置在不同位置时对换流器故障电流的影响,并推导了故障电流分量的数学表达式,研究表明桥臂电抗器布置在靠近直流连接点时能够有效限制阀侧接地故障时故障电流上升率,有效降低故障电流水平,同时不会带来较大成本增加。然而桥臂电抗器布置在靠近直流连接点后,其穿墙套管发生相间短路故障时现有保护策略并不能及时发现,给换流器的安全运行带来隐患,提出了一种桥臂电抗器穿墙套管短路保护策略,能够有效识别桥臂电抗器穿墙套管短路故障。最后通过PSCAD/EMTDC对相关分析进行了仿真验证。     

灵绍±800 kV特高压直流协调频率控制功能应用

区域电网频率控制系统在应对多直流馈入引发电网频率稳定问题中发挥着重要作用,频率控制系统动作的快速性、准确性很大程度依赖于直流协调控制功能。介绍了直流控制系统与频率控制系统的接口方式,设计了合理的接口数据处理方法。针对频率控制系统存在无法准确判别直流功率回降量的问题,提出了直流功率损失判断准确性提升方法。为改善直流执行频率控制系统调制命令的准确性和可靠性,提出了调制功率补偿方法和换相失败延时调制方法。最后通过实时数字仿真(RTDS)验证了所提方法的正确性和有效性,为后续特高压直流协调控制功能的应用提供了参考。     

基于引入禁忌表的改进遗传算法的地区电网无功优化

针对实际地区电网建立多目标无功功率优化模型,在标准遗传算法的基础上加入分阶段适应度函数、自适应交叉变异率等改低碳输电系进,并引入禁忌搜索算法的禁忌表技术,设置相似度条件,以此为核心对某地区电网进行无功优化计算,通过改进前后算法比较可知,该算法收敛性能理想,爬山能力良好,计算时间较短.     

直驱永磁风力发电机组的频率响应简化模型及其应用

基于直驱永磁风力发电机组（D-PMSG）详细仿真模型开展多风机虚拟惯量的协同控制研究,存在仿真计算耗时多、难以确定影响虚拟惯量控制的主要因素等问题,为此提出了一种D-PMSG的频率响应简化建模及适用于多机虚拟惯量控制研究的风电场频率响应简化建模方法。仿真结果表明,所提模型能够有效反映风机的频率响应特性,简化风电场建模的复杂度。     

特高压混合级联直流实时数字仿真系统

±800 kV混合级联特高压直流(UHVDC)实时仿真系统具有仿真主体多样、仿真时间尺度广、系统接口复杂等特点,这里针对混合级联UHVDC控制保护技术工程应用研究及现场问题分析需求,提出了一种高效灵活的混合级联UHVDC硬件在环实时仿真系统设计方法,通过采用RTDS+GTFPGA+数字化I/O的实时仿真架构,一方面解决了混合级联UHVDC存在的多时间尺度联合实时仿真难题,另一方面通过数字化I/O增加了仿真系统构建的灵活性,简化了二次系统设计,降低了系统构建成本。研制了包含实际控制保护主机的混合级联UHVDC硬件在环实时仿真系统,开展了极启动、换流器在线退出、交直流系统故障等仿真试验测试,验证了所提设计方法的有效性。     

风电机组虚拟惯量控制的响应特性及机理分析

虚拟惯量控制是风电机组参与系统调频的一种有效方式。基于风电机组比例微分(PD)虚拟惯量控制的基本原理以及单机并网系统的频率响应简化模型,对PD虚拟惯量控制的响应特性及机理进行了分析,推导了PD虚拟惯量控制与系统频率的量化关系。分析结果表明:风电机组PD虚拟惯量控制本质上为暂态频率调节过程,比例控制主要影响系统暂态频率响应的最低值,微分控制主要影响系统频率的下降速度和达到频率最低值的时间。利用实验室风电并网实验平台,在相同负荷扰动下增大PD虚拟惯量控制的比例系数后,风电机组参与系统调频的转子动能增加,最大频率偏差由0.84 Hz减小为0.59 Hz,风机转速由15.7 rad/s降低为13.4 rad/s;而增大微分系数后,系统频率的下降速度减小。实验结果与理论分析结果一致,从而证明了所述特性分析和机理分析方法的有效性,为风电机组虚拟惯量控制的参数整定和控制方法优化提供了一定的理论参考。