分类： 动力与电气工程 >> 电气工程 提交时间： 2024-03-07
摘要： 大规模新能源接入使得电网短路比降低，系统电压支撑强度下降，导致静态电压稳定和次/超同步振荡等稳定问题凸显。构网型变流器具有较强的电压支撑能力，在新能源场站配置一定比例的构网型变流器可以提升系统的稳定性，但构网型变流器容量与稳定裕度的解析关系不明，估算构网型变流器占比的理论值十分困难。为此，本文从小干扰稳定视角探讨构网型与跟网型变流器容量配比的估算方法及其典型值。首先，对构网型变流器进行电压源等值，并通过广义短路比指标分析了容量配比对系统强度以及稳定裕度的影响规律；其次，针对改造构网型风电机组和额外加装构网型变流器这两种技术方案，以行业相关标准为边界条件，结合典型升压变压器参数估算了实际工程中容量配比的典型值；最后，利用多风电场系统案例验证了结论的有效性。
分类： 动力与电气工程 >> 电气工程 提交时间： 2023-12-20
摘要： 随着新能源及电力电子设备的大规模接入，系统电压支撑强度降低，新型电力系统的安全稳定风险增加。在同构电力电子设备接入场景下，利用电网广义短路比和设备临界短路比可以形成理论严谨、与稳定强相关的系统电压支撑强度量化方法；在弱异构场景下，基于设备和电网一些特殊动态特性，利用广义短路比和设备临界短路比的一阶近似可以实现强度量化，但缺乏通用的计算原理。为此，本文聚焦小扰动稳定维度下电压支撑强度的量化问题，首先利用电力电子多馈入系统可近似解耦为多个低维系统的规律，提出特征子系统的概念和近似计算方法，并诠释了其物理意义；其次，基于特征子系统，提出了广义短路比及其临界短路比的通用计算原理，实现了异构多馈入系统的强度量化。此外，针对跟网型电力电子设备在非额定运行点、有功功率反向以及包含构网型电力电子设备等几种典型场景，给出了具体计算公式。最后，算例验证了所提原理和方法的正确性和有效性。
分类： 动力与电气工程 >> 电气工程 提交时间： 2023-11-29
摘要： 随着新能源的发展，新能源多馈入系统的电压支撑强度逐渐降低，亟需强度评估方法。若考虑设备均在额定运行点，利用现有电网强度指标及临界值即可实现强度的准确量化；而设备实际运行工况各异且复杂多变，破坏了现有指标定义条件，导致现有方法失效。为此，本文聚焦于实际工况下的电压支撑强度量化问题，首先，发现了跟网型新能源设备动态特性与工况参数的映射关系；其次，基于特征子空间摄动理论，求解能够近似表征实际系统稳定性的等效单馈入系统，在此基础上定义了运行广义短路比，从而利用运行广义短路比和设备临界运行短路比严谨地量化实际工况下强度。此外，本文揭示了实际工况对强度的影响机理。最后，利用算例验证了所提方法的有效性。
分类： 物理学 >> 普通物理:统计和量子力学,量子信息等 提交时间： 2023-08-12
摘要： 随着大规模新能源和电力电子技术的发展，电力系统逐渐形成了构网设备和跟网设备互联的形态，其中典型构网设备主要包括虚拟同步机和同步机，典型跟网设备包括锁相环型变流器。同步稳定是大电网运行的基础，但由于构网设备与跟网设备的同步机制存在很大差异，使得互联系统同步稳定分析极为困难。为此，本文从物理上借助双轴同步机的概念构建了可以统一构网设备和跟网设备的等效结构，在数学上提出了描述设备同步特性的通用建模思路，建立了基于双轴电流源同步机的互联系统同步稳定分析模型。进一步，给出了互联系统同步稳定的数学定义和同步稳定的充分条件。最后，在MATLAB /Simulink搭建仿真验证了模型与分析的合理性。
分类： 动力与电气工程 >> 电气工程 提交时间： 2023-06-06
摘要： 系统强度概念常用于描述系统电压响应性能和量化安全稳定水平，其中基于短路比的强度量化指标在描述新能源送出极限时具有简单直观的特点。然而，现有基于短路比的分析基础是以同步机提供短路容量或电压支撑为前提，难以适用于无同步机支撑的新能源基地柔性直流送出系统。为此，本文从小扰动角度探讨新能源基地柔性直流送出系统的强度评估和分析问题，首先推导了该系统中多端口电流对母线电压的灵敏度传递函数矩阵，阐述了受扰后母线电压响应与系统静态电压稳定/小扰动同步稳定的定性关系。其次，基于送端柔直电压源等值思路，并结合新能源设备临界短路比提出了系统强度源-网分离的评估方法，将广义短路比推广应用到全电力电子系统。所提出的方法能快速分析在系统运行点处的静态电压稳定/小扰动同步稳定裕度，确定系统强度的薄弱环节以及系统强度提升的优化路径。最后，多风电场经柔性直流送出系统算例验证了评估方法的有效性。
分类： 动力与电气工程 >> 电气工程 提交时间： 2023-04-25
摘要： 基于dq坐标、序坐标和极坐标的阻抗法是研究变流器振荡问题的常用方法，不同阻抗法可相互转化并在判断系统稳定性方面等价，然而它们的差异性和适应性尚待深入探讨。为此，首先在上述三种坐标系分别建立并网系统阻抗模型，并对比分析其数学和物理特征；其次，分析了不同坐标系下阻抗模型的可解耦性，给出了所导出的阻抗判据在主导环节分析和机理解释方面的具体区别。进一步，以锁相环高参与度的次/超同步振荡问题为例，针对变流器四象限运行时的不同场景，分别从阻抗判据的标称性和鲁棒性角度分析了开环传递函数右半平面极点的存在性和对不确定性参数的灵敏性，并在此基础上分析了几种现有阻抗判据的适用场景和条件。最后，利用仿真验证所提结论的有效性。
分类： 动力与电气工程 >> 电气工程 提交时间： 2022-12-08
摘要： 多个外特性类似的直流和新能源等电力电子设备/场群同时馈入交流电网后形成了多电力电子馈入系统（简称多馈入系统），是新型电力系统中很典型的一种形态。系统电压支撑强度（简称系统强度）常用于描述该多馈入系统受到扰动后考虑了设备动态的电压响应性能，而电网强度则是描述不考虑设备动态的开环交流电网性能的术语。现有研究一般认为电网强度与系统强度之间存在正相关性，却并未揭示电网强度与系统强度之间的内在联系。为此，本文聚焦于电网受到小扰动后的系统强度问题，从抗扰性、小扰动稳定性以及静态电压稳定性三个角度分析了基于广义短路比的电网强度指标与系统强度指标之间的解析关系。研究表明，广义短路比本质是一种多端口网络的电压电流和电压无功最大灵敏度，是描述多个设备并网点与交流电网等效中心之间的一种综合电气距离指标，它与设备耐受电网的临界短路比之差反映了系统的稳定裕度和抗扰裕度，从而可用于量化系统强度。为了便于应用与实际操作，给出了广义短路比判据的若干个充分条件，并提出了多种从母线视角下量化电网强度的节点广义短路比指标，同时证明了传统CIGRE多馈入短路比本质是一种特殊的节点广义短路比，其保守性较强且场景扩展性较差。最后，对短路比的计算方法和适用场景等进行了探讨，并基于算例验证所提指标的有效性。
分类： 动力与电气工程 >> 电气工程 提交时间： 2022-10-11
摘要： 新能源多场站系统故障恢复期间的暂态过电压问题严重制约了新能源的消纳和发展，然而现有研究缺乏相应的量化指标及方法。为此本文从暂态过电压机理出发，提出了一种考虑无功饱和特性的新能源并网系统暂态过电压风险量化方法。首先，基于新能源多场站系统的暂态过电压机理建立了故障恢复期间不同因素作用下的分析模型，论证了基于准稳态相量模型评估暂态过电压的合理性。在充分考虑了故障后变流器的饱和特性及新能源间相互作用后，导出了新能源多场站系统暂态过电压的评估方法。通过分析系统过电压水平与短路比的关系，提出了适用于新能源多场站系统的过电压短路比指标及其实用化应用流程。算例结果表明，所提指标及方法可有效评估新能源多场站系统暂态过电压风险及系统的安全裕度。
分类： 动力与电气工程 >> 电气工程 提交时间： 2022-05-29
摘要： 新能源电力系统的动态特性复杂，存在众多稳定分析方法及稳定判据。不同稳定方法/判据对应的物理解释和适用范围不同，目前难以从理论上回答各类判据适合解决的问题，以及它们所对应的物理解释是否合理。该文分为两部分，第一部分提出稳定判据的适用性评估方法，并尝试回答与稳定判据对应的物理解释是否合理；第二部分应用该方法分析部分典型判据的适用场合，并尝试给出其物理解释。第一部分首先回顾归纳现有稳定判据的推演机理，以及各判据背后对应的物理意义。其次，从稳定性等价、标称性和鲁棒性3个角度，提出稳定判据的适用性3个定性原则，并提出基于环路增益灵敏度的定量化指标。最后，以并网变流器为例，说明频域分析中若干基于阻抗的分析方法的性质，并探讨了其适用范围。电力系统中其它典型判据的适用性及其物理解释等工作将在第二部分展开探讨。
分类： 动力与电气工程 >> 电气工程 提交时间： 2022-05-29
摘要： 该文第一部分从稳定性等价、标称性和鲁棒性3个角度，提出稳定分析方法/判据适应性的定性原则和量化评估指标。第二部分将进一步针对同步机、变流器和双馈机组等典型设备，分析现有稳定判据的适用性及判据对应的失稳物理解释是否合理，并从主导输出变量角度探讨稳定问题的分类方法。首先，利用所提评估指标，验证现有同步机低频振荡和次同步振荡/谐振的稳定分析方法和物理解释的合理性；其次，利用所提评估指标分析变流器和双馈机组振荡问题，探讨其适用的稳定判据、导出机理及主导输出变量；最后，提出基于物理机理及主导输出变量的设备稳定分类新思路，从矢量角度将设备稳定性分为相角主导的同步稳定、幅值主导的电压稳定和它们特殊组合而成的电气谐振3类。同时还探讨宽频带振荡概念、设备稳定和系统稳定间的联系及稳定分类的可拓展性等问题。
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