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关键词： 暂态能量函数   随机性   暂态稳定性   风电  

摘要： 随着风力发电的高速发展,风电并网电力系统的风电渗透率也逐渐增加,这显著地影响了电网的暂态稳定性。在暂态稳定性分析方法中,以暂态能量函数法为代表的直接法可以较好地反映系统物理特性,且可以对暂态稳定性进行定量分析,目前仍具有较高的研究热度和应用前景,但是其在风电并网这一新兴领域的应用较少。同时,目前含风电系统的暂态稳定性研究较少考虑风速的随机扰动,或对其简化过度,使得研究成果不能较好地反映实际情况。针对上述情况,本文做了如下研究:1.构建了一种新的暂态能量函数模型,以此来描述风电并网的电力系统的暂态稳定性,与之前的研究相比,其考虑了双馈感应发电机(DFIG)的感性元件中存储的势能。首先利用完成坐标变换后的DFIG的DQ轴等效电路建立考虑其电磁暂态的DFIG暂态能量函数模型。然后根据电力系统中的同步发电机、输电线路、负载等部件的物理特性,结合系统的功率匹配特性,分别构造上述部件各自的暂态能量函数。最终组合上述暂态能量函数,构造出整个系统的暂态能量函数。之后,通过PEBS方法,定义了暂态能量裕度这一定量分析系统暂态稳定性的指标。采用在MATLAB的Simulink平台上搭建的新英格兰10机39节点电力系统作为本文的仿真平台,仿真结果验证了暂态能量函数模型的准确性和有效性、揭示了不同风电渗透率对系统暂态稳定性的影响、展现了暂态能量辅助控制措施决策的作用、并从暂态能量裕度的角度验证了控制措施对系统暂态稳定性的改善。2.为了使暂态能量函数模型更能反映风电并网电力系统的实际运行状况,在上一部分的基础上,本文在已构建的能量函数中引入了风速的随机性。首先将风速的初值分布视为Weibull分布,在此基础上,将风速的随机波动建模为一个随机微分方程。进而通过关联随机风速模型,已建立的暂态能量函数模型将风速随机波动的信息包含进来,这将暂态能量裕度从未考虑随机性时的定值转换为随机过程,使其可以反映风速扰动对暂态稳定性的实际影响。采用统计学处理后,考虑保守性,暂态能量裕度相比于未考虑随机性时有了明显下降,排除了部分定常风速下的“假稳定”情况。

关键词： 多机电力系统   短路故障   暂态稳定分析   极限切除时间   神经网络  

摘要： 电力系统运行中时常会受到各种短路故障,从而使电力系统处在暂态运行之中,系统中的各项参数也会发生较大的变化,而这些变化会对电力系统造成危害。近年来随着我国电力行业的飞速发展,电力网络也变得越来越复杂和庞大,暂态稳定性问题日趋严重,这时一个更为可靠的暂态稳定分析对电网安全运行来说就越发关键。因此基于PSASP对电力系统进行有效、方便、快捷的电网暂态稳定分析尤为必要。首先使用电力系统仿真程序PSASP搭建出WSCC-9电力系统模型并进行潮流计算,基于潮流对系统的交流线路进行各种短路故障的暂态分析,通过分析对比电力系统从正常运行到发生短路故障直至故障结束这一段时间内系统电压、频率、转角差三种参数曲线的变化,总结出系统发生短路故障时的运行特点,并对比各种短路故障下系统的失稳程度。其次,针对上述故障进行故障切除仿真,分析了线路短路故障时在不同的切除时间下系统恢复稳定的程度,并通过穷举法对比各个切除时间进而计算出WSCC-9电力模型6条交流线路上每隔10%共54个故障点的极限切除时间,同时对多重复杂故障进行了仿真,发现相对于简单故障,它对系统的稳定运行造成了更严重的危害。最后,在上述仿真计算极限切除时间过程中发现仿真程序并不能自动快速计算出系统发生故障时的极限切除时间,只能通过人工穷举,因此本文提出仿真程序与神经网络相结合的方法,通过前面仿真过程中的上万组数据对神经网络进行训练,并随机选取了系统中7个故障点进行极限切除时间的预测,结果与穷举法计算出的时间差别很小,验证了该方法的可行性,形成了仿真程序输出数据,神经网络调用仿真数据,准确计算出极限切除时间的良性循环。

关键词： 风电机组   扩展等面积法则   临界机组   余下机组   虚拟惯量  

摘要： 随着风电并网容量的逐渐增加,风电对系统暂态稳定性的影响也不容忽视,风电场采用虚拟惯量控制可有效改善电力系统暂态稳定性。为研究风电虚拟惯量控制对电力系统暂态稳定的影响机制,采用扩展等面积法则分析虚拟惯量控制对等值功率差额的影响。通过分析可知,加入虚拟惯量控制可改变余下群机组的惯性,从而改变等值系统的功率差额,减少临界机组的功角波动,提高暂态稳定性。

关键词： 电力电子化电力系统   暂态稳定性   分析  

摘要： 基于传统交流电力系统的基础上,电力电子华电力系统是传统交流电力系统的延伸系统,相比之下更具特点。在电力电子器件的交互作用下,会延伸多个拓扑结构的层面。在多个尺度和空间的控制交互下,对于结构来说更具复杂性,在线性强度上以非线性程度为主,在这种变量级别的状态下,对于状态变量接受的数值将会更高。对此,基于电力电子化电力系统的结构和应用特点,在实际非线性技术理论的描述下,对于电子电力系统的稳定性和当前状态做差别分析,以多个分析方法和研究实验对电力电子化电力系统在应用过程中所潜在的问题进行深入的分析,采用理论知识以及简化建模和层次构造进行问题解决,以直观的形式探索电力电子化电力系统暂态稳定性,为电力电子化电力系统暂态稳定性对研究打好基础。

关键词： 电力系统暂态   教学方法   应用环节  

摘要： '电力系统的暂态分析'课程主要有三相对称短路和不对称短路的分析和计算,电路模型分析复杂。这里提出重视电力系统仿真软件的使用、增加应用环节的讲解以及提高教师授课专业水平等方法,通过教学改革,把复杂电力系统暂态分析形象化、图形化,增加应用环节,为提高学生学习暂态分析课程的兴趣和理解力提供技术参考。

关键词： 电力电子化电力系统   暂态稳定   直接法  

摘要： 电力电子化电力系统具有一定的特殊性,当电力电子器件的开关在进行动作的过程中其拓扑结构也相应地会发生变化,而且电力电子化电力系统本身具有较强的非线性,系统的整体结构非常复杂,状态变量的阶数也相对比较高,由于上述原因导致电力电子化电力系统的暂态稳定性也面临着巨大的考验.本文主要针对电力电子化电力系统的基本结构特征进行了深入分析,并在此基础上对电力电子系统暂态稳定性进行了深入研究.

关键词： 电磁暂态   频率相关网络等值   导纳矩阵   矢量拟合技术  

摘要： 风力发电场(WPP)的等值建模已成为分析大型风电场并网特征的重要研究手段,目前WPP的降阶模型已有文献进行研究,但是对应用于电磁暂态(Electromagnetic Transient,EMT)仿真的风力发电场等值建模还鲜有涉及。本文对应用于EMT仿真的风力发电场频率相关网络等值(Frequency dependent network equivalent,FDNE)进行研究,详细介绍风力发电场频率相关导纳矩阵的求取方法,采用一种应用于多个有理函数拟合的矢量拟合技术将上述频率响应拟合为一个FDNE,并对其进行无源性矫正,然后基于伴随电路的方法,在用于进行WPP外部电力系统EMT研究的时域仿真软件中搭建FDNE模型。本文同时提出一种表现风力发电场有源元件的低频动态特性的等值建模方法,采用更为简单的结构,并对VSC进行了明确的建模,通过仿真对比验证了该建模方法的精确性。

关键词： 双馈风电机组   惯性中心等效理论   频率控制   电力系统暂态稳定   功角稳定  

摘要： 含附加频率控制的风电机组可响应电力系统的动态行为,同时也对系统的动态特性存在影响。首先基于惯性中心等效理论(center of inertia,COI),分析了大规模含附加频率控制系统双馈风电机组接入电网后,系统暂态特性的变化,并推导了惯性中心同步机转子运动方程;其次基于双馈风电机组自身运行特性,分析了其运行极限与运行模式对响应系统动态行为能力的影响;将上述分析结合得出含附加频率控制系统双馈风机对系统暂态稳定性影响的关键因素。最后在电力系统综合程序PSASP中,搭建接入双馈风机的IEEE-3机9节点电力系统模型,验证上述结论的正确性。

关键词： 虚拟同步发电机   逆变器   虚拟功角特性   暂态稳定   能量函数   功率拟合  

摘要： 采用虚拟同步发电机(VSG)策略的电压源逆变型分布式电源(ⅡDG)的暂态特性与同步发电机类似,而其电流饱和环节使其暂态特性又有别于同步发电机,使系统暂态稳定分析变得更加复杂。基于能量函数法提出了一种计及VSG-ⅡDG电力系统的暂态能量函数。通过分析暂态过程中逆变器的暂态特性,以此构建其虚拟功角模型,并分析了电流饱和环节对能量函数的影响,基于此,采用输出功率拟合方法构建了计及VSG-ⅡDG的系统暂态能量函数。利用MATLAB/Simulink进行了仿真,验证了该方法的有效性。