非同步机电源渗透率对同步机之间功角稳定性影响的简化模型分析
发布时间：2021-07-10 14:35
研究了非同步机电源接入电网对电网中原有同步机之间功角稳定性的影响。基于经典的单机-无穷大系统模型,设计了一个考虑输电通道中接入非同步机电源的简单测试系统,提出了研究非同步机电源渗透率对同步机之间功角稳定性影响的衡量基准。建立了简单测试系统的数学模型,采用同步功率系数作为衡量小扰动功角稳定性的指标;基于等面积法则分析测试系统的大扰动稳定性,并采用故障临界清除时间作为衡量大扰动功角稳定性的指标。研究结果表明,在设计的测试系统和所提衡量基准下,非同步机电源接入对原系统中同步机之间功角稳定性有改善作用。
【文章来源】：电力自动化设备. 2020,40(09)北大核心EICSCD
【文章页数】：10 页
【部分图文】：
当δgen0=δ0.4SIL时，Pgen、Pcon和Ks随η的变化特性
为了采用解析方法对本文主题进行研究，借鉴电力系统解析分析的常见做法，只对最简单的单机-无穷大系统进行功角稳定性分析。考虑了非同步机电源接入后，最简单的单机-无穷大系统结构变为如图1所示的测试系统。图中，Egen=Egen∠θgen，为发电机等值电势，Egen、θgen分别为其幅值和相角；Ugen=Ugen∠θgen、Ucon=Ucon∠θcon、Usys=Usys∠θsys，分别为母线gen、con、sys的电压，Ugen、Ucon、Usys和θgen、θcon、θsys分别为对应的幅值和相角；Esys=Esys∠θsys，为受端系统等值电势，Esys、θsys分别为其幅值和相角；Xgen为发电机加升压变压器的等值电抗；Xline为输电线路等值电抗；Xsys为受端系统等值电抗；Pcon、Qcon分别为非同步机电源输出的有功功率、无功功率；Pgen、Qgen分别为同步发电机输出的有功功率、无功功率。该测试系统描述了同步发电机gen向受端等值系统sys送电的一般性场景，而在送电通道中又有非同步机电源con接入并向受端等值系统sys送电。图1中，所谓的同步机功角稳定性指的是同步发电机gen与等值系统sys之间的功角稳定性。研究非同步机电源con对同步机功角稳定性的影响，即研究只考虑其输出的有功功率Pcon和无功功率Qcon变化对同步机功角稳定性的影响。测试系统的模型设置按如下方式考虑：输电线路采用正序基频分布参数模型，送端机组采用暂态电抗后的恒定电势模型，受端等值系统采用正序戴维南等值电路。测试系统的参数设置按如下方式考虑：参数采用标幺制，设置整个系统的功率基准值等于输电线路的自然功率PSIL，电压基准值等于输电线路的额定电压。送端发电机额定有功功率为PSIL,Xgen=0.5 p.u.,Egen=1.1 p.u.;Xsys=0.05 p.u.,Esys=1.1 p.u.，并设置受端系统等值电势的相角为整个系统的基准相位角，即设置Esys的相角为0°；输电线路电抗按照没有非同步机电源接入时整个系统的输送功率静态稳定极限等于1.42 PSIL考虑，可以推导出Xline=0.3 p.u.；输电线路的电容按简化方式处理，将其作用合并归入非同步机电源的无功注入Qcon中，即非同步机电源的无功注入Qcon包含了输电线路电容所产生的无功。附录A中的表A1列出了测试系统的参数汇总。
当同步机输出有功为0.7PSIL时，保持δgen=δ0.7SIL不变，得到的结果如图3所示。此时，若非同步机电源接在母线gen处，则；若非同步机电源接在母线mid处，则。而随着η的增大，同步功率系数Ks都比η=0时的大，且在η的变化范围内，Ks基本是增大的，说明非同步机电源的接入对发电机的小扰动稳定性是有利的。当同步机输出有功为PSIL时，保持δgen=δSIL不变，得到的结果如附录D中的图D1所示。此时，若非同步机电源接在母线gen处，则；若非同步机电源接在母线mid处，则。而随着η的增大，Ks都比η=0时的大，且在η的变化范围内，Ks都是增大的，说明非同步机电源接入对发电机的小扰动稳定性是有利的。
【参考文献】：
期刊论文
[1]高比例非同步机电源电网面临的三大技术挑战[J]. 徐政. 南方电网技术. 2020(02)
[2]三相LCL型并网逆变器的阻抗建模及特性分析[J]. 李奕欣,赵书强,马燕峰,李忍,汪洋. 电力自动化设备. 2019(07)
[3]一种改进型两相静止坐标系增强型锁相环[J]. 张国庆,王贵忠,吴志琪,于同伟,李籽良. 电力自动化设备. 2018(08)
[4]我国电网支撑可再生能源发展的实践与挑战[J]. 陈国平,李明节,许涛,张剑云,王超. 电网技术. 2017(10)
[5]大规模风电接入对系统功角稳定影响的机理分析[J]. 牟澎涛,赵冬梅,王嘉成. 中国电机工程学报. 2017(05)
[6]双馈风机与同步机小扰动功角互作用机理分析[J]. 薛安成,王清,毕天姝. 中国电机工程学报. 2016(02)
[7]双馈型风电集中接入对暂态功角稳定的影响分析[J]. 王清,薛安成,郑元杰,毕天姝. 电网技术. 2016(03)
[8]结合DFIG功率特性研究风电并网对系统功角稳定性的影响[J]. 罗煦之,易俊,张健,王安斯. 电网技术. 2015(12)
[9]含双馈风电场的电力系统低频振荡模态分析[J]. 李辉,陈宏文,杨超,赵斌,唐显虎. 中国电机工程学报. 2013(28)
[10]风火打捆交直流外送系统功角暂态稳定研究[J]. 郭小江,赵丽莉,汤奕,申洪. 中国电机工程学报. 2013(22)
本文编号：3276098
【文章来源】：电力自动化设备. 2020,40(09)北大核心EICSCD
【文章页数】：10 页
【部分图文】：
当δgen0=δ0.4SIL时，Pgen、Pcon和Ks随η的变化特性
为了采用解析方法对本文主题进行研究，借鉴电力系统解析分析的常见做法，只对最简单的单机-无穷大系统进行功角稳定性分析。考虑了非同步机电源接入后，最简单的单机-无穷大系统结构变为如图1所示的测试系统。图中，Egen=Egen∠θgen，为发电机等值电势，Egen、θgen分别为其幅值和相角；Ugen=Ugen∠θgen、Ucon=Ucon∠θcon、Usys=Usys∠θsys，分别为母线gen、con、sys的电压，Ugen、Ucon、Usys和θgen、θcon、θsys分别为对应的幅值和相角；Esys=Esys∠θsys，为受端系统等值电势，Esys、θsys分别为其幅值和相角；Xgen为发电机加升压变压器的等值电抗；Xline为输电线路等值电抗；Xsys为受端系统等值电抗；Pcon、Qcon分别为非同步机电源输出的有功功率、无功功率；Pgen、Qgen分别为同步发电机输出的有功功率、无功功率。该测试系统描述了同步发电机gen向受端等值系统sys送电的一般性场景，而在送电通道中又有非同步机电源con接入并向受端等值系统sys送电。图1中，所谓的同步机功角稳定性指的是同步发电机gen与等值系统sys之间的功角稳定性。研究非同步机电源con对同步机功角稳定性的影响，即研究只考虑其输出的有功功率Pcon和无功功率Qcon变化对同步机功角稳定性的影响。测试系统的模型设置按如下方式考虑：输电线路采用正序基频分布参数模型，送端机组采用暂态电抗后的恒定电势模型，受端等值系统采用正序戴维南等值电路。测试系统的参数设置按如下方式考虑：参数采用标幺制，设置整个系统的功率基准值等于输电线路的自然功率PSIL，电压基准值等于输电线路的额定电压。送端发电机额定有功功率为PSIL,Xgen=0.5 p.u.,Egen=1.1 p.u.;Xsys=0.05 p.u.,Esys=1.1 p.u.，并设置受端系统等值电势的相角为整个系统的基准相位角，即设置Esys的相角为0°；输电线路电抗按照没有非同步机电源接入时整个系统的输送功率静态稳定极限等于1.42 PSIL考虑，可以推导出Xline=0.3 p.u.；输电线路的电容按简化方式处理，将其作用合并归入非同步机电源的无功注入Qcon中，即非同步机电源的无功注入Qcon包含了输电线路电容所产生的无功。附录A中的表A1列出了测试系统的参数汇总。
当同步机输出有功为0.7PSIL时，保持δgen=δ0.7SIL不变，得到的结果如图3所示。此时，若非同步机电源接在母线gen处，则；若非同步机电源接在母线mid处，则。而随着η的增大，同步功率系数Ks都比η=0时的大，且在η的变化范围内，Ks基本是增大的，说明非同步机电源的接入对发电机的小扰动稳定性是有利的。当同步机输出有功为PSIL时，保持δgen=δSIL不变，得到的结果如附录D中的图D1所示。此时，若非同步机电源接在母线gen处，则；若非同步机电源接在母线mid处，则。而随着η的增大，Ks都比η=0时的大，且在η的变化范围内，Ks都是增大的，说明非同步机电源接入对发电机的小扰动稳定性是有利的。
【参考文献】：
期刊论文
[1]高比例非同步机电源电网面临的三大技术挑战[J]. 徐政. 南方电网技术. 2020(02)
[2]三相LCL型并网逆变器的阻抗建模及特性分析[J]. 李奕欣,赵书强,马燕峰,李忍,汪洋. 电力自动化设备. 2019(07)
[3]一种改进型两相静止坐标系增强型锁相环[J]. 张国庆,王贵忠,吴志琪,于同伟,李籽良. 电力自动化设备. 2018(08)
[4]我国电网支撑可再生能源发展的实践与挑战[J]. 陈国平,李明节,许涛,张剑云,王超. 电网技术. 2017(10)
[5]大规模风电接入对系统功角稳定影响的机理分析[J]. 牟澎涛,赵冬梅,王嘉成. 中国电机工程学报. 2017(05)
[6]双馈风机与同步机小扰动功角互作用机理分析[J]. 薛安成,王清,毕天姝. 中国电机工程学报. 2016(02)
[7]双馈型风电集中接入对暂态功角稳定的影响分析[J]. 王清,薛安成,郑元杰,毕天姝. 电网技术. 2016(03)
[8]结合DFIG功率特性研究风电并网对系统功角稳定性的影响[J]. 罗煦之,易俊,张健,王安斯. 电网技术. 2015(12)
[9]含双馈风电场的电力系统低频振荡模态分析[J]. 李辉,陈宏文,杨超,赵斌,唐显虎. 中国电机工程学报. 2013(28)
[10]风火打捆交直流外送系统功角暂态稳定研究[J]. 郭小江,赵丽莉,汤奕,申洪. 中国电机工程学报. 2013(22)
本文编号：3276098
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