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适用于风电集群的分群指标求解及自适应等值建模方法

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电力系统自动化 2024年第24期48卷 166-173页

作者：李东晟沈沉吴林林杨艳晨清华大学电机工程与应用电子技术系北京市100084 国网冀北电力科学研究院北京市100045

大规模风电集群通常包括多个风电场,分析时需要对其进行等值建模来提高仿真效率。当风电集群内部发生故障时,需要对集群内各风电场等值点进行选择,实现在保留内部故障线路的同时使等值机组数量尽可能少。当风电集群内部还含有其他有源... 详细信息

大规模风电集群通常包括多个风电场,分析时需要对其进行等值建模来提高仿真效率。当风电集群内部发生故障时,需要对集群内各风电场等值点进行选择,实现在保留内部故障线路的同时使等值机组数量尽可能少。当风电集群内部还含有其他有源设备时,现有针对风电场的等值建模方法将无法直接应用。为此,提出了一种适用于预想故障分析的风电集群自适应等值建模方法。首先,利用等值模型迭代仿真的方法得到其他有源设备的输出特性及风电机组的分群指标,并基于此对风电集群进行等值建模;然后,提出了各风电场等值点自适应选择方法。将该方法与等值方法相结合实现了风电集群等值模型的自动构建。最后,将所提方法与传统等值方法进行对比,证明了所提方法的有效性。

关键词：直驱风电机组风电场风电集群等值建模仿真

考虑初始风速与机端故障稳态电压跌落程度的直驱风机故障响应特性分类及其判别方法研究

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中国电机工程学报 2024年第4期44卷 1247-1259,I0001页

作者：李东晟沈沉吴林林程雪坤杨艳晨清华大学电机工程与应用电子技术系北京市海淀区100084 国网冀北电力科学研究院北京市西城区100045

对电力系统进行安全分析时,往往需要对各种预想场景进行仿真。随着风电的大量接入,对风电场提出适用于预想故障分析的等值建模方法变得十分重要,而根据风机故障后的动态特性对其进行分群则是等值建模的基础。各风机在故障后的动态响应... 详细信息

对电力系统进行安全分析时,往往需要对各种预想场景进行仿真。随着风电的大量接入,对风电场提出适用于预想故障分析的等值建模方法变得十分重要,而根据风机故障后的动态特性对其进行分群则是等值建模的基础。各风机在故障后的动态响应特性不仅受其控制方式的影响,还受到运行风速和故障严重程度的影响,而一般情况下风机控制的响应速度较快,可以认为在故障持续期间风机能够运行至故障稳态。基于此,提出考虑初始风速及机端故障稳态电压跌落程度的风电机组故障响应特性分类及判别方法,以此作为风机分群的依据。首先针对永磁直驱风机(direct-driven permanent magnet synchronous generator,PMSG)故障过程中无功优先控制、故障恢复期间有功斜坡恢复的控制策略,分析其在不同风速条件下故障后所有可能的响应特性,将初始风速与故障稳态电压作为分类指标,从机理上找到直驱风机进入各类响应特性的边界条件;然后,提出利用预想故障信息的风机机端故障稳态电压计算方法,在此基础上提出适用于预想故障的直驱风机分群方法;最后,通过对风电场进行详细建模仿真,验证所提分群方法的正确性。

关键词：永磁直驱风机有功响应斜坡恢复预想故障分群方法

风电机组反复低电压穿越切换系统建模及电压振荡机理分析

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电力系统自动化 2024年

作者：赖启平沈沉杨艳晨李东晟张隽清华大学电机工程与应用电子技术系国网冀北电力科学研究院

风电汇集送端电网与主网电气距离较远，缺乏同步电源支撑，呈显著弱电网特征，容易出现电压振荡现象，威胁电网安全稳定运行，其动态过程与演化机理亟待研究。文中首先通过稳态潮流计算分析了风电机组反复低电压穿越引发电压振荡的条件... 详细信息

风电汇集送端电网与主网电气距离较远，缺乏同步电源支撑，呈显著弱电网特征，容易出现电压振荡现象，威胁电网安全稳定运行，其动态过程与演化机理亟待研究。文中首先通过稳态潮流计算分析了风电机组反复低电压穿越引发电压振荡的条件；然后基于切换系统理论，考虑风电机组外部连接阻抗以及内部控制动态，建立了风电机组网侧变流器的切换系统模型；接着，代入相关参数分析了风电机组反复进出低电压穿越期间机端电流、电压和功率的动态演化过程，揭示了电压振荡机理；最后，通过仿真复现了风电机组并网点电压振荡现象，验证了理论分析结果的正确性，并进一步探究了影响电压振荡特征的主要因素。

关键词：风电并网系统切换系统低电压穿越电压振荡演化机理影响因素

MMC对交流系统三相短路故障短路电流影响的机理研究

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中国电机工程学报 2017年第21期37卷 6303-6312页

作者：卜广全李英彪王姗姗赵兵王铁柱杨艳晨中国电力科学研究院北京市海淀区100192

该文从柔性直流输电系统运行控制原理出发,分析得到柔性直流电网换流站近区发生三相短路故障后,换流站提供短路电流的特征,并在PSCAD上搭建模型进行仿真验证。研究发现,短路故障发生后,柔性直流换流站呈电流源特性,提供的短路电流分为... 详细信息

该文从柔性直流输电系统运行控制原理出发,分析得到柔性直流电网换流站近区发生三相短路故障后,换流站提供短路电流的特征,并在PSCAD上搭建模型进行仿真验证。研究发现,短路故障发生后,柔性直流换流站呈电流源特性,提供的短路电流分为暂态过程和稳态过程两个阶段。故障发生控制系统响应后,换流站提供的短路电流是三相对称交流量,不存在直流分量。短路电流暂态过程与换流站的控制参数有关,而短路电流稳态值的大小与换流站的控制方式、运行模式以及换流站控制器的控制参数密切相关。该研究可以为今后柔性直流输电工程建设中控制参数的设定,以及柔性直流输电工程换流站接入点的选择提供参考。

关键词：模块化多电平换流器短路电流控制器参数

新能源汇集系统单瞬故障清除后的非全相运行过程工频过电压

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高电压技术 2022年第11期48卷 4362-4371页

作者：吴林林王潇杨艳晨孙雅旻于思奇孙大卫国网冀北电力有限公司电力科学研究院北京100045 华北电力科学研究院北京100045

电网运行部门的试验和仿真结果表明,在单相瞬时性接地故障后的非全相运行过程中,系统会出现工频过电压,且这类过电压是目前电网运行部门确定新能源汇集系统送出极限需考虑的制约条件之一。为分析非全相运行过程中的工频过电压问题,基于... 详细信息

电网运行部门的试验和仿真结果表明,在单相瞬时性接地故障后的非全相运行过程中,系统会出现工频过电压,且这类过电压是目前电网运行部门确定新能源汇集系统送出极限需考虑的制约条件之一。为分析非全相运行过程中的工频过电压问题,基于典型新能源汇集系统参数,建立了非全相运行过程关键节点三相电压的数学模型,研究了新能源汇集系统功率水平、送出线路长度等因素对工频过电压幅值的影响规律;然后分析了非全相运行期间工频过电压的严重性,并通过控制器硬件在环仿真验证了理论分析结果。研究结果表明:新能源有功/无功输出水平是影响工频过电压幅值的关键因素,有功输出增加会使得三相电压中最高相电压升高,最低相电压降低;容性无功输出增加会同时抬升三相电压;若新能源汇集地区有功输出水平未达到静态电压稳定极限,且新能源机组/无功补偿装置未增发容性无功电流,则非全相运行过程中的工频过电压水平不会达到触发系统线路保护动作的水平。

关键词：新能源汇集系统非全相运行工频过电压送出极限不对称故障暂态过电压

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柔性直流电网直流过电压分析及控制策略研究

电网技术 2019年第5期43卷 1586-1592页

作者：杨艳晨郭剑波王姗姗王铁柱李英彪赵兵吴广禄电网安全与节能国家重点实验室(中国电力科学研究院有限公司) 北京市海淀区100192

基于MMC的运行基本原理,研究了柔直电网功率不平衡时桥臂电容的充电过程,得到了直流电压与不平衡功率之间的表达式。针对不平衡功率引起的直流过电压问题,现有的故障穿越措施主要有紧急降低风电功率和装设耗能装置2种,该文提出了一种自... 详细信息

基于MMC的运行基本原理,研究了柔直电网功率不平衡时桥臂电容的充电过程,得到了直流电压与不平衡功率之间的表达式。针对不平衡功率引起的直流过电压问题,现有的故障穿越措施主要有紧急降低风电功率和装设耗能装置2种,该文提出了一种自适应NLM策略实现直流电压的紧急控制,可延长直流电压上升达到保护定值的时间,在换流站闭锁前实现安控有效切机。通过在PSCAD/EMTDC中搭建电磁暂态模型进行仿真分析,验证了该策略的有效性。

关键词：柔性直流电网风电孤岛不平衡功率直流过电压

柔性直流输电接入弱交流电网时锁相环和电流内环交互作用机理解析研究

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中国电机工程学报 2018年第9期38卷 2622-2633页

作者：吴广禄周孝信王姗姗梁军赵兵王铁柱李英彪杨艳晨电网安全与节能国家重点实验室(中国电力科学研究院有限公司) 北京市海淀区100192 卡迪夫大学英国卡迪夫CF243AA

该文推导了柔性直流输电接入弱交流电网时考虑交流电网强度和锁相环（phased lock loop,PLL）影响的电流内环控制传递函数解析表达式,并基于传递函数解析表达式中开环传递函数G0的伯德图和奈奎斯特图分析了PLL与电流内环控制的交互作用... 详细信息

该文推导了柔性直流输电接入弱交流电网时考虑交流电网强度和锁相环（phased lock loop,PLL）影响的电流内环控制传递函数解析表达式,并基于传递函数解析表达式中开环传递函数G0的伯德图和奈奎斯特图分析了PLL与电流内环控制的交互作用,以及交流电网强度和有功功率大小对二者交互作用的影响,并给出了机理解释。阐明了弱电网下PLL和电流内环控制带宽接近时易发生失稳现象的数学和物理机理。仿真结果验证了分析的正确性。

关键词：解析传递函数锁相环电流内环交互作用机理弱电网

考虑风电机组故障穿越特性的电压反复波动机理分析与抑制

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全球能源互联网 2022年第3期5卷 290-297页

作者：吴林林赵伟徐曼徐鹏李付强杨艳晨潘艳国网冀北电力有限公司电力科学研究院(华北电力科学研究院有限责任公司) 北京市西城区100045 国家电网有限公司华北分部北京市西城区100053

近年来,大规模风电汇集系统实际运行中频繁出现电压反复波动现象,具有波动幅度大、波动峰谷值切换速率达秒级的特点,与风能随机性、无功补偿装置动作引起的电压波动现象具有显著区别,运行中多次造成风电机组因连续穿越失败而脱网,严重... 详细信息

近年来,大规模风电汇集系统实际运行中频繁出现电压反复波动现象,具有波动幅度大、波动峰谷值切换速率达秒级的特点,与风能随机性、无功补偿装置动作引起的电压波动现象具有显著区别,运行中多次造成风电机组因连续穿越失败而脱网,严重威胁了电网安全稳定运行。上述现象涉及风电机组故障穿越策略与弱电网功率-电压特性的耦合作用,难以通过传统电力系统电压稳定分析方法直接解释。提出了考虑风电机组低电压穿越特性的系统有功-电压曲线(PV曲线)分析方法,准确刻画波动过程中系统运行点轨迹变化规律,并通过仿真进行了验证。在此基础上,提出了抑制电压反复波动的风电机组低电压穿越优化控制策略,基于实际算例的仿真分析表明,提高风电机组退出低电压穿越阈值及采用穿越期间维持有功的策略可以有效抑制电压反复波动现象。

关键词：风电汇集系统反复电压波动静态电压稳定 PV曲线低电压穿越

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基于短路比指标的风电汇集系统稳定性分析

电力自动化设备 2022年第8期42卷 72-78页

作者：吴林林李蕴红于思奇孙雅旻王潇杨艳晨邓晓洋苏田宇孙大卫国网冀北电力科学研究院国家电网公司风光储联合发电运行技术实验室北京100045

短路比(SCR)是一种描述“系统强弱”的指标,目前电力系统运行部门正在探索应用SCR指标评估风电汇集系统稳定性的方案。为探究SCR在风电汇集系统稳定性工程化评估过程中的价值,分析SCR指标的适用范围与条件,基于主流风电机组厂家控制器... 详细信息

短路比(SCR)是一种描述“系统强弱”的指标,目前电力系统运行部门正在探索应用SCR指标评估风电汇集系统稳定性的方案。为探究SCR在风电汇集系统稳定性工程化评估过程中的价值,分析SCR指标的适用范围与条件,基于主流风电机组厂家控制器实物开展研究,考虑实际风电机组特性,分析应用SCR指标评估风电汇集系统静态电压稳定、暂态过电压和次/超同步振荡3类稳定问题的适用性。研究发现:提升系统SCR指标可不同程度地缓解上述3类稳定问题的严重程度;若在评估过程中不考虑风电机组的特性差异,则SCR指标难以准确反映上述3类问题的系统稳定裕度。

关键词：风电短路比静态电压稳定暂态过电压宽频振荡故障穿越