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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： 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。

ISBN: (纸本)9787518020171

关键词： 风电出力   能量枢纽   主动配电网   随机模糊动态潮流   时域仿真法   暂态稳定  

摘要： 随着能源互联网建设,含风电能量枢纽接入电力系统,系统多能流耦合特征日益明显。能源转型要求优先利用风电等可再生清洁能源,而风电兼具随机模糊不确定性和波动性,能量枢纽如何对其优先利用及含能量枢纽主动配电网的潮流分析方法亟待研究;同时含风电能量枢纽与电力系统交互功率的大幅度波动或突变,对系统的暂态稳定性会带来一定影响。因此,论文从以下几个方面展开研究:首先,就风速及风电出力随机模糊性的特点,针对随机模糊风电接入能量枢纽,对含随机模糊风电能量枢纽能源耦合关系进行建模,结合含随机模糊风电能量枢纽模型,对传统耦合模式进行改进,得到优先风电利用的改进能量枢纽多能耦合模式;然后,考虑随机模糊风电波动性的特点,以日前计划为背景,构建了一种含优先利用风电能量枢纽主动配电网三相不平衡随机模糊动态潮流方法。该方法基于第二章得到优先风电利用的改进能量枢纽多能耦合模式,获得能量枢纽运行状态及其与主动配电网随机模糊交换功率,计及接入配网风电穿透水平和能量枢纽交换功率获得主动配电网与输电网源、荷及孤岛交互状态,进一步考虑配电网三相不平衡负荷,从而建立含优先利用风电能量枢纽的三相不平衡主动配电网随机模糊动态潮流模型,并结合随机模糊模拟、前推回代及三相不平衡解耦对模型求解。改进IEEE33节点系统算例仿真结果表明文中方法可有效提升能量枢纽风电利用率,兼具随机模糊性和波动性的日前计划潮流结果信息更加全面客观;最后,基于电力系统仿真软件,采用时域仿真法研究含风电能量枢纽接入电力系统对其暂态功角稳定和暂态电压稳定的影响。以含风电能量枢纽的4机两区域系统为例,根据本文构建的优先利用风电的改进多能耦合模式和常规耦合模式,得到三种场景下含风电能量枢纽接入系统的暂态仿真结果,仿真结果显示本文能量枢纽改进耦合模式暂态电压的振荡幅度和暂态功角的摆动幅度小于常规耦合模式,表明本文能量枢纽改进耦合模式可以改善其接入对电力系统暂态稳定性的影响。论文考虑风电、负荷等的不确定性和波动性,构建主动配电网随机模糊动态潮流模型,因随机模糊潮流分析结果能够兼顾随机性和模糊性,因此更加科学和全面。并通过分析含风电能量枢纽接入对系统暂态稳定性的影响,为提高系统稳定运行提供参考。