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计及新能源虚拟惯量的电力系统最低惯量评估

电气工程学报 2024年第1期19卷 254-260页

作者：王毅陈中周涛刘勃刘子诚智能电网保护和运行控制国家重点实验室南京211106 南瑞集团(国网电力科学研究院)有限公司南京211106 东南大学电气工程学院南京210096 南京理工大学自动化学院南京210094

电网频率安全和稳定性是电力系统的重要性能指标,而电力系统的惯量水平是影响频率响应能力的关键因素。由于我国实施双碳战略,新能源发电比例持续提高,导致电力系统的惯量水平不断下降,使得电网在遭受有功扰动时的频率波动加剧,系统运... 详细信息

电网频率安全和稳定性是电力系统的重要性能指标,而电力系统的惯量水平是影响频率响应能力的关键因素。由于我国实施双碳战略,新能源发电比例持续提高,导致电力系统的惯量水平不断下降,使得电网在遭受有功扰动时的频率波动加剧,系统运行边界收缩。为了提高电力系统在高新能源渗透场景下的惯量态势感知能力,增强电力系统对有功扰动的频率适应性、量化系统运行边界,基于电力系统频率响应模型,分析了电网在受到有功扰动后不同时间尺度下的频率响应过程,构建了系统频率响应数学关系。基于频率响应全过程,构建计及新能源虚拟惯量的电力系统最低惯量评估模型及其求解算法。最后,基于IEEE-39节点模型,通过仿真试验验证了所提方法的有效性和准确性。

关键词：低惯量电力系统虚拟惯量最低惯量评估频率稳定性

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电力系统惯量评估研究框架与展望

中国电机工程学报 2021年第20期41卷 6842-6855页

作者：张武其文云峰迟方德王康李立湖南大学电气与信息工程学院湖南省长沙市410082 国网陕西省电力公司电力调度控制中心陕西省西安市710049

随着越来越多常规电源被非同步电源替代,电力系统惯量水平持续降低,削弱了系统在有功冲击下的惯量支撑和频率调节能力,稳定运行面临严峻挑战。惯量评估已成为当前的热点研究问题,众多国内外研究机构已取得相关研究进展。然而,目前电网... 详细信息

随着越来越多常规电源被非同步电源替代,电力系统惯量水平持续降低,削弱了系统在有功冲击下的惯量支撑和频率调节能力,稳定运行面临严峻挑战。惯量评估已成为当前的热点研究问题,众多国内外研究机构已取得相关研究进展。然而,目前电网规划和调度运行人员仍缺乏对系统惯量特性及其变化态势的准确感知。为更好认识惯量评估方法在低惯量电力系统中的定位、作用与挑战,该文对该领域的国内外研究现状进行全面述评与展望。首先,阐述电力系统惯量的含义及组成,分析惯量时空分布特性及其对系统功角与频率稳定性的影响机理;进而,给出惯量评估问题的总体研究框架,依据时间尺度原则,将惯量评估方法划分为离线评估、在线估计以及趋势预测,并分类进行阐述;最后,展望电力系统惯量评估领域未来需深入研究的方向。

关键词：低惯量电力系统惯量评估转动惯量虚拟惯量惯量预测

频率紧急控制中动作时延和措施量对低惯量系统控制有效性的影响

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电工技术学报 2024年第17期39卷 5394-5405页

作者：李兆伟方勇杰吴雪莲李建华赖业宁华北电力大学电气与电子工程学院北京102206 南瑞集团有限公司(国网电力科学研究院有限公司) 南京211106 国家电网有限公司公司华东分部上海200120

频率紧急控制是保障电网故障后频率安全的第二道防线,通常由基于事件触发的稳控系统实现,已成为支撑特高压直流安全送电的标配。随着高比例新能源的快速发展,系统调频能力和惯量水平不断下降,电网故障后的频率响应特性出现跌落深度大、... 详细信息

频率紧急控制是保障电网故障后频率安全的第二道防线,通常由基于事件触发的稳控系统实现,已成为支撑特高压直流安全送电的标配。随着高比例新能源的快速发展,系统调频能力和惯量水平不断下降,电网故障后的频率响应特性出现跌落深度大、速度快的新特征,紧急控制能否有效是关系系统频率安全的关键因素。该文首先建立了计及频率紧急控制的高比例新能源电力系统频率响应模型和传递函数;其次从永久性扰动和短时性扰动两方面,详细分析了系统频率响应特性以及频率紧急控制动作时延和措施量的有效性,并给出了紧急控制有效时新能源接入比例的限值;最后结合实际电网仿真模型开展了时域仿真验证,指出低惯量电力系统短路故障引起的连锁短时性功率扰动将成为频率安全防御的关键和难点。

关键词：新能源频率安全频率紧急控制低惯量电力系统短时性功率扰动新能源低电压穿越

基于动态谱线插值的新能源场站同步基准信号检测方法

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电网技术 2024年第1期48卷 229-237页

作者：施志明董玮张军军吴福保新能源与储能运行控制国家重点实验室(中国电力科学研究院有限公司) 北京市海淀区100192 合肥工业大学电气与自动化工程学院安徽省合肥市230009

在含高比例新能源的低惯量电力系统中,系统频率呈现基频偏移严重、频率变化快等特征,导致新能源场站在进行并网测试及支撑性能评估时,同步基准信号检测误差增大,进而可能威胁到系统的安全稳定运行。对此,提出基于动态双离散傅里叶变换类... 详细信息

在含高比例新能源的低惯量电力系统中,系统频率呈现基频偏移严重、频率变化快等特征,导致新能源场站在进行并网测试及支撑性能评估时,同步基准信号检测误差增大,进而可能威胁到系统的安全稳定运行。对此,提出基于动态双离散傅里叶变换类(discrete Fourier transformation,DFT)谱线插值的同步基准信号检测算法。通过分析低惯量电力系统受功率扰动后的频率动态响应,揭示系统中基频静动态特征,并在此基础上建立静动态电网信号分析模型。进而量化基频偏移场景下的传统DFT谐波检测算法误差,并说明谱线插值类DFT算法在动态基频场景下的失效机理。继而利用希尔波特黄变换(Hibert-Huang transform,HHT)算法识别动态基频,并结合双DFT谱线插值法修正基频及谐波信号幅值,提高检测精度。又为改善检测效率,增设算法选择判据。试验测试结果表明:所提的检测算法能够准确的测量出强动态电网信号中的基准量,提高对新能源场站同步支撑、电能质量等并网性能的评估精度,为新能源高占比电力系统的同步基准信号检测提供新的可选方案。

关键词：基频偏移频率变化率基准信号检测低惯量电力系统新能源场站并网测试

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计及惯量影响的电力系统分布式频率控制策略

电器与能效管理技术 2023年第3期 16-21,68页

作者：朱琛郑峻峰方兴付翔陈柏沅张阳黄际元长沙电力设计院有限公司湖南长沙410000 国网湖南省电力有限公司长沙供电分公司湖南长沙410000

随着新能源的快速发展,以风电为代表的新能源规模化并网使得电力系统呈现低惯量特性。目前主要以虚拟惯量控制提高低惯量系统频率支撑能力,但其会改变系统等效惯量水平从而干扰调频过程。针对上述问题,提出了一种计及惯量影响的分布式... 详细信息

随着新能源的快速发展,以风电为代表的新能源规模化并网使得电力系统呈现低惯量特性。目前主要以虚拟惯量控制提高低惯量系统频率支撑能力,但其会改变系统等效惯量水平从而干扰调频过程。针对上述问题,提出了一种计及惯量影响的分布式频率控制策略。引入虚拟惯量控制器补偿预测输出模型,并设计分布式模型预测频率控制器。仿真表明,所提控制策略可有效提高系统频率控制效果,同时能在一定程度上抑制风电机组过度参与调频。

关键词：频率控制模型预测控制虚拟惯量控制低惯量电力系统

基于虚拟同步发电机的并网复合装置在低惯量系统中的应用研究

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基于虚拟同步发电机的并网复合装置在低惯量系统中的应用研究

作者：孙骥西安理工大学

学位级别：硕士

随着电网中光伏、风电等新能源发电比例的增大以及电能经直流输电的大量送入,电网中同步发电机比例不断下降,越来越多的区域电网逐渐成为了低惯量电力系统。由于等效惯量的缺失,相对于常规系统,低惯量电力系统的并网、功率调节以及解列... 详细信息

随着电网中光伏、风电等新能源发电比例的增大以及电能经直流输电的大量送入,电网中同步发电机比例不断下降,越来越多的区域电网逐渐成为了低惯量电力系统。由于等效惯量的缺失,相对于常规系统,低惯量电力系统的并网、功率调节以及解列更易引发稳定性问题。针对这一问题,提出一种低惯量电力系统与主网并网的新方法,以加快低惯量电力系统的并网速度、增强低惯量电力系统的可控性。论文主要包括以下几个方面:论文分析了目前低惯量电力系统与主网并网存在的问题,结合并网复合装置的现有结构与功能,将并网复合装置应用于低惯量电力系统与主网并网,该并网方法为低惯量电力系统与主网的并网提供了新的思路。针对在并网过程中由于低惯量电力系统惯量和阻尼不足引起的稳定性问题,在原有并网复合装置换流器控制的基础上,引入虚拟同步发电机技术。通过推导虚拟同步机控制的小信号模型并结合并网复合装置功率传输特性,获得了控制策略所涉及参数的的取值范围。在PSCAD/EMTDC仿真平台上搭建了并网复合装置模型,通过仿真对比在传统控制与虚拟同步机控制下的运行效果,验证了所用控制策略的优越性。针对低惯量电力系统并网合闸瞬间冲击过大的问题,通过引入预同步控制环节实现了低惯量系统的平滑并网,并结合并网复合装置模式切换流程给出了不同模式下换流器控制的切换策略。通过仿真对比了采用平滑并网策略前后的合闸瞬间波形,验证了该策略的有效性。通过开展本论文的工作,研究了并网复合装置应用于低惯量电力系统与主网并网的可行性和具体实现策略,解决了并网复合装置应用于低惯量电力系统并网时的控制稳定性问题,实现了低惯量电力系统的平滑并网,为日后低惯量系统与主网的快速并网与潮流控制提供了新的思路。

关键词：并网复合装置低惯量电力系统虚拟同步发电机预同步控制平滑并网