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基于IMPMMS并网的新能源电压稳定性分析

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电机与控制学报 2024年第3期28卷 66-74页

作者：郑军铭冯丽蔡志远张炳义沈阳工业大学电气工程学院辽宁沈阳110870 沈阳职业技术学院电气工程学院辽宁沈阳110033

新能源并网比例过高导致新能源电网电压稳定性低和机组脱网风险,永磁发电机组(IMPMMS)对系统具有电压补偿能力,能满足新能源电网无功需求。本文根据永磁发电机组的结构和工作原理,分析了永磁发电机组的电压补偿机理,推导影响无功调节能... 详细信息

新能源并网比例过高导致新能源电网电压稳定性低和机组脱网风险,永磁发电机组(IMPMMS)对系统具有电压补偿能力,能满足新能源电网无功需求。本文根据永磁发电机组的结构和工作原理,分析了永磁发电机组的电压补偿机理,推导影响无功调节能力的参数。结合新能源通过永磁发电机组并网的状态方程,建立电力系统仿真模型,对比不同程度电压跌落下永磁发电机组与传统机组的电压补偿能力及电压隔离作用,最后研制一台缩比样机。仿真和试验结果表明:网侧电压跌落幅度越大,永磁发电机组电压补偿能力越强,且永磁发电机组机械隔离可以隔离故障对新能源机组的影响,有效防止新能源脱网风险的发生,提高新能源发电系统的电压稳定性。

关键词：高比例新能源永磁发电机组无功补偿能力电压隔离电压稳定性

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源荷不确定对电压稳定性影响的虚拟仿真实验设计

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实验室研究与探索 2024年第3期43卷 62-67页

作者：王蕾焦提操李震梅刘洋张厚升李冠冠山东理工大学电气与电子工程学院山东淄博255049

为促进科教融合,提升学生的实践能力,设计了不确定源荷对电力系统静态电压稳定性影响的虚拟实验教学,开展教学与科研互助的实验教学模式探索。虚拟实验以电压稳定性理论为基础,以小规模电力系统为仿真算例,仿真参数完备,有助于学生对复... 详细信息

为促进科教融合,提升学生的实践能力,设计了不确定源荷对电力系统静态电压稳定性影响的虚拟实验教学,开展教学与科研互助的实验教学模式探索。虚拟实验以电压稳定性理论为基础,以小规模电力系统为仿真算例,仿真参数完备,有助于学生对复杂理论知识的理解和对科学问题的探索,了解当前新型电力系统电压稳定性的科技前沿,启发学生从仿真中体会“探索-分析-总结”的学习方法和从事科学研究的过程,培养学生的科学研究兴趣。该实验可作为电压稳定分析理论教学的有益补充。

关键词：电压稳定性不确定性虚拟实验教学新能源

计及电压稳定性约束的海上风电场集群VSC-MTDC组网优化方法

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电测与仪表 2024年第4期61卷 141-148页

作者：王振帅黄玲玲王启国刘阳贾锋上海电力大学电气工程学院上海200090 上海大学机电工程与自动化学院上海200444

海上风电场将朝深远海、集群化方向发展,多端柔性直流输电技术(voltage source converter based multi-terminal direct current,VSC-MTDC)对远距离、大规模海上风电接入系统表现出明显优势,因此有必要对海上风电场集群VSC-MTDC组网优... 详细信息

海上风电场将朝深远海、集群化方向发展,多端柔性直流输电技术(voltage source converter based multi-terminal direct current,VSC-MTDC)对远距离、大规模海上风电接入系统表现出明显优势,因此有必要对海上风电场集群VSC-MTDC组网优化进行研究。考虑到风电场集群出力的聚集效应会影响电气设备的容量配置,以及陆上电网的公共连接点(point of common coupling,PCC)电压稳定性对大规模风电接入容量的影响。文中推导了PCC点电压稳定性指标,并引入了“N+”原则对电气设备进行容量配置,提出一种计及“N+”原则和PCC点电压稳定性的海上风电场集群VSC-MTDC组网优化方法。采用改进的NSGAⅡ算法对海上风电场集群VSC-MTDC系统进行分析。算例结果表明,按“N+”原则进行容量配置可以更好提高收益,考虑PCC点电压稳定性虽然会增加投资成本,但能够提高PCC点电压稳定性。

关键词： “N+”原则电压稳定性 VSC-MTDC 海上风电场集群

考虑无功裕度的受端电网暂态电压稳定性控制方法研究

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可再生能源 2022年第1期40卷 109-115页

作者：张运厚柳顺楠刘继成任普春关皓闻国家电网公司东北分部辽宁沈阳110002 北京科东电力控制系统有限责任公司北京100192 华北电力大学北京102206

随着送端电网中大规模可再生能源发电容量的增加,在一定程度上导致外送系统无功支撑容量不足,使得系统电压出现波动。另外,无功功率不能在传输网络中长距离有效传输,增加了受端电网的无功平衡控制的难度。文章针对大规模外送系统中的受... 详细信息

随着送端电网中大规模可再生能源发电容量的增加,在一定程度上导致外送系统无功支撑容量不足,使得系统电压出现波动。另外,无功功率不能在传输网络中长距离有效传输,增加了受端电网的无功平衡控制的难度。文章针对大规模外送系统中的受端电压波动所导致受端电网电压稳定性降低的问题,提出了一种基于无功裕度的受端电网暂态电压稳定性控制方法。首先,对系统无功裕度以及电压稳定性进行分析,得到系统静态电压稳定极限与无功需求容量的关系;然后,通过分析受端电网各节点无功需求特性,在能够允许受端电网电压最大波动的条件下,进行系统无功裕度的确定;再通过机器学习算法进行无功裕度控制,达到系统电压稳定控制的结果。通过仿真验证表明,采用文章所提出的基于无功裕度的受端电网暂态电压稳定性控制方法,能够精确地得到受端系统电压稳定工况,实现系统电压的稳定控制。

关键词：受端电网无功裕度电压稳定性暂态过程

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电压稳定性研究的工程应用

电力系统自动化 2004年第1期28卷 74-77页

作者：刘文颖郭剑吴中习华北电力大学电力工程系北京市102206 中国电力科学研究院计算所北京市100085

电压稳定性问题在理论研究和故障分析方面已经取得了一定的成果,但这些研究成果在工程实际中的应用在我国还是一个薄弱领域。文中通过对甘肃电网330 kV海-金-张-嘉系统电压稳定性的数学模型分析、机理研究及其成果在工程实际中的应用,... 详细信息

电压稳定性问题在理论研究和故障分析方面已经取得了一定的成果,但这些研究成果在工程实际中的应用在我国还是一个薄弱领域。文中通过对甘肃电网330 kV海-金-张-嘉系统电压稳定性的数学模型分析、机理研究及其成果在工程实际中的应用,阐明了电压稳定性研究成果应用于工程实际的可行性,对电压稳定性分析在我国电力系统中的实际应用做了有益的尝试。

关键词：电力系统电压稳定性数学模型电网

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电力系统等值阻抗辨识与电压稳定性分析

电力系统等值阻抗辨识与电压稳定性分析

作者：陈鑫楠上海电机学院

学位级别：硕士

近年来,国内电网向大电网和智能电网的方向发展,提高了经济效益,便利了人民的生活,但同时电网也暴露出很多问题,尤其电压稳定问题是电网一直致力于解决的。世界上许多国家均发生了由于负荷持续攀升导致电压失稳,进而发生电压崩溃,导致... 详细信息

近年来,国内电网向大电网和智能电网的方向发展,提高了经济效益,便利了人民的生活,但同时电网也暴露出很多问题,尤其电压稳定问题是电网一直致力于解决的。世界上许多国家均发生了由于负荷持续攀升导致电压失稳,进而发生电压崩溃,导致系统裂解的大停电事故。与此同时,新能源大规模接入电网也在一定程度上导致了电压失稳情况的出现。由电网发展过程中暴露出来的相关问题可知,对电压稳定性进行相关研究是至关重要的。针对电力系统的电压稳定性问题的相关研究方向和方法有很多。其中一方面是随着相量测量单元的出现,基于相量测量数据的戴维南等值参数跟踪辨识方法越来越多的应用到电力系统电压稳定性分析的工作中。由此可见在对电力系统的电压稳定性情况分析之前,系统戴维南等值参数的准确辨识是非常重要的。为了解决传统法计算戴维南等值参数时出现的参数漂移现象,以及系统扰动大小对传统法辨识的参数准确度的影响,本文做了以下几个方面的工作:(1)本文从相邻时刻的系统等值节点相关潮流变化量的角度出发,提出了依据复数偏最小二乘法的一种戴维南等值参数辨识算法。该算法有效地解决了参数偏移现象,并且适用于电力系统存在不同故障扰动时的情况;(2)本文通过推导数学表达式,将传统法存在的计算误差以表达式的形式直观展示。然后本文以减小戴维南等值参数跟踪误差为目标,建立了一种数据筛选标准并将其应用到本文算法中。IEEE39节点系统中的算例结果充分展示了基于数据筛选的本文算法能够最大化地减少等值参数的跟踪误差,与传统最小二乘法相比,本文算法具有良好的稳定性和准确性;(3)最后本文分析了最大传输定理以及推导了一种电压稳定性分析指标,即为阻抗匹配指标。采用本文所提算法,并应用该阻抗匹配指标进行相应的电压稳定性分析。在IEEE39节点标准系统上进行稳定性判别的算例仿真,仿真的相关结果表明了本文所提算法能够有效地进行相关电压稳定性分析。

关键词：戴维南等值电压稳定性复数偏最小二乘法数据筛选

考虑电压稳定性与分布式电源接入的低压配电网无功优化研究

同方学位论文库评论

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江苏科技大学学报（自然科学版） 2022年第2期36卷 80-85页

作者：史可鉴李胜川朱义东张新宇刘丹国网辽宁省电力有限公司电力科学研究院沈阳110000 辽宁电能发展股份有限公司沈阳110000

针对目前低压配电网中出现的线损过高、电压质量不高的问题,从保证运行安全性的角度,提出了无功补偿优化方案.以线损最小、电压偏差最小和电压稳定性最好为目标函数建立配电网的无功优化数学模型,目标函数中3个指标的权重采用变异系数... 详细信息

针对目前低压配电网中出现的线损过高、电压质量不高的问题,从保证运行安全性的角度,提出了无功补偿优化方案.以线损最小、电压偏差最小和电压稳定性最好为目标函数建立配电网的无功优化数学模型,目标函数中3个指标的权重采用变异系数法确定,该方法可根据相关数据提供针对性的客观权重.采用蜻蜓算法对此模型进行求解,有利于找到全局最优解,提供高精度补偿方案,并采用改进的IEEE 33标准节点系统进行算例仿真.数据结果说明:与传统的粒子群算法等相比,蜻蜓算法有利于提高寻优精度,可有效降低线损,提高节点电压,更好地保证配电网运行安全.

关键词：线损电压稳定性无功优化蜻蜓算法

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新能源同步机提升电网电压稳定性的研究

新能源同步机提升电网电压稳定性的研究

作者：杨鑫华北电力大学(北京)

学位级别：硕士

大量新能源机组替代传统同步电机接入电网导致电网强度下降、抗扰动能力降低,由此引发的电压稳定性问题已经不容忽视。本文通过短路比和无功支撑能力等评价指标,研究基于同步电机理论的新能源同步机（motor-generator pair,MGP）系统对... 详细信息

大量新能源机组替代传统同步电机接入电网导致电网强度下降、抗扰动能力降低,由此引发的电压稳定性问题已经不容忽视。本文通过短路比和无功支撑能力等评价指标,研究基于同步电机理论的新能源同步机（motor-generator pair,MGP）系统对电网电压稳定性的提升作用。首先介绍了 MGP的结构,建立了 MGP的电气方程和运动方程;分析了 MGP的功角特性,在此基础上提出了新能源采用MGP并网的直流电压反馈控制方法:以稳定新能源机组直流电容电压为目标,通过控制换流器的输出电压频率间接改变了 MGP的功角,使MGP能够稳定跟随新能源机组输出功率。搭建仿真模型验证了 MGP控制策略的可行性。在静态电压稳定性方面,本文基于新能源多场站短路比（multiple renewable energy stations short-circuit ratio,MRSCR）的定义,通过戴维南等值法和支路追加法分析了 MGP对MRSCR的影响,理论分析结果表明新能源采用MGP并网的外特性类似于传统同步电机;MGP的接入改变了新能源多场站的并网结构,缩短了源网之间的电气距离,提升了新能源多场站短路比。搭建了含MGP的新能源三场站系统的仿真模型,结合短路比的定义和仿真数据验证了 MGP对MRSCR的提升作用。基于仿真模型进一步分析了短路比水平对暂态电压的影响以及MGP对暂态低电压和暂态过电压的抑制作用。在无功支撑能力的研究方面,推导了 MGP的无功电压调节特性,分析了MGP的机械隔离作用并进行了实验验证,探究了影响调相机无功调节能力的关键因素。搭建仿真模型对比了 MGP与调相机故障情况下的动态特性,结果表明MGP与调相机有相近的动态无功补偿能力。通过改善电机的电抗参数和励磁系统的参数可以有效提升其无功支撑能力。特别的,MGP独有的机械隔离作用可以有效隔离网侧故障对源端的影响,更有利于维持新能源机组稳定运行。

关键词：新能源同步机电压稳定性新能源多场站短路比无功支撑能力机械隔离作用

电动汽车局部并网充电的电压稳定性及负荷预测研究

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电动汽车局部并网充电的电压稳定性及负荷预测研究

作者：吕豪福建工程学院

学位级别：硕士

近年来,随着国家政策的支持和电动汽车相关技术的成熟,电动汽车数量呈爆发式增长,但这也意味着将会有大量的充电负荷接入电网,给电网的安全稳定运行造成巨大压力。电动汽车融入现代电网相关研究对未来电动汽车的发展有着重要的支撑作用... 详细信息

近年来,随着国家政策的支持和电动汽车相关技术的成熟,电动汽车数量呈爆发式增长,但这也意味着将会有大量的充电负荷接入电网,给电网的安全稳定运行造成巨大压力。电动汽车融入现代电网相关研究对未来电动汽车的发展有着重要的支撑作用,因此本文从实际的电动汽车充电站运行数据入手,围绕充电负荷对配电网电压稳定影响以及充电负荷预测两个方面展开研究,其主要内容如下:（1）历史相似日充电负荷曲线筛选。本文采用改进的K-Means聚类算法对充电日负荷曲线进行历史相似日的筛选。首先就K-Means初始聚类中心选择和聚类数k值确定方法上提出优化。初始聚类中心优化上,以最大密度和最小紧密度作为选取标准。聚类数k值选取上结合手肘折线图和肘形判据,用最小折线角来确定k值。最终成功将充电数据划分为A、B两类充电日负荷曲线,从两类负荷曲线中可以发现电动汽车用户的充电规律,这对电力管理者和充电设施管理者都有着积极的指导作用。（2）充电站对配电网电压稳定性影响的分析。本文根据典型日负荷的标准选择第三章聚类结果的A、B两类负荷曲线作为充电站的典型日负荷曲线,在IEEE33节点配电系统进行潮流计算,并以L指数作为评估电压稳定性指标,最后通过设计场景实验发现:电动汽车充电负荷会不同程度上影响到配电网的电压稳定性,负荷曲线波动大时影响尤为明显,一天中负荷高峰时刻对电压稳定性威胁最大,而平稳的负荷曲线更有利于电网的安全稳定运行;与分散布置相比,充电站集中分布时对配电网电压稳定性的危害更大,所以为了保障配电网的电压稳定,充电站在规划时应尽量分散布置在配电网中。（3）充电站超短期负荷预测研究。考虑到超短期的负荷预测对预测值时间上的要求,本文结合了注意力机制和充电负荷数据时间上的双重特征,在长短期记忆神经元的基础上,提出了TDFAN-CLF模型,以实现对超短期充电负荷的精确预测。通过对比实验发现,在四个模型中TDFAN-CLF模型的MSE和MAE值最小,降为0.09和0.082,所以TDFAN-CLF模型的预测精度最高,并且通过观察图像发现该模型不仅在晴天表现良好,雨天也能够很准确预测到日负荷的高峰,证明该模型适用于配电网电压稳定性的研究,也满足超短期负荷预测的需求。

关键词：电动汽车充电站电压稳定性负荷预测