电力系统广义同步稳定性的物理机理与研究途径

发布时间：2024-03-16 02:19

　　进入21世纪后,世界范围内对全球变暖的担忧迫使能源向低碳化和无碳化方向转型,可再生能源的开发利用发展迅猛,使得电网电源日益朝着非同步机化方向发展,导致电网电源之间的同步稳定性呈现出新的形态——广义同步稳定性。广义同步稳定性包含了同步机电源之间的同步稳定性、同步机电源与非同步机电源之间的同步稳定性以及非同步机电源之间的同步稳定性。为此,探讨广义同步稳定性意义上的失步机理及其研究途径。首先介绍了非同步机电源保持广义同步稳定性的基本手段。然后分析了广义同步稳定性意义上的3种失步类型,包括锁相环的锁相失败失步和功率同步环失步、非同步机电源由控制系统时延引起的失步以及同步机之间的功角失步。最后讨论了广义同步稳定性的分析方法,包括单独考虑1种失步类型时的分析方法和综合考虑所有失步类型时的分析方法;提出了从小系统到大系统步步推进的失步机理分析技术路线,指出了机电暂态模型不适用于分析广义同步稳定性的原因,阐明了基于全电磁暂态仿真分析电力系统广义同步稳定性是未来发展的趋势。

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【部分图文】：

图1基于控制理论的SRF-PLL原理框图

对于SRF-PLL，决定其性能的主要参数是PI控制器的参数kp和ki，当PLL失去稳定时就意味着PLL锁相失败，而PLL锁相失败就意味着该非同步机电源与电网电源之间失去同步稳定性，由此产生的现象就是失步振荡。图2SRF-PLL的小信号分析模型

图2SRF-PLL的小信号分析模型

图1基于控制理论的SRF-PLL原理框图对于采用PSL与电网电源保持同步的非同步机电源，其失去广义同步稳定性的关键因素是PSL失步。PSL的结构如图3所示[3]，其模拟的同步发电机的运动方程如下：

图3PSL控制框图

其中，H为发电机惯性时间常数；Δω=ω-ω0，为发电机转速偏差，ω为实际转速，ω0为额定转速；t为时间；Pm为机械功率；Pe为电磁功率；D为阻尼系数；θ为发电机转子电角度。将非同步机电源注入交流系统的有功功率指令值Psref替代同步发电机的机械功率Pm，实际有功功率Ps替代同步发....

图4广义同步稳定性的失步类型

根据目前的工程经验，造成非同步机电源失去同步稳定性的主要原因有2个：第1个是PLL锁相失败或者PSL失步；第2个是换流器控制系统中各环节时间延迟累积造成的时延过长[11-12]。因此，广义同步稳定性意义下的失步可以分为3种类型：(1)同步机之间的功角稳定性破坏（功角失步）；(2)....

本文编号：3928967