變流器與交直流電網(wǎng)之間相互作用引發(fā)的功率振蕩是新能源發(fā)電并網(wǎng)系統(tǒng)面臨的重要穩(wěn)定性問題。小信號建模是分析這一問題的基礎(chǔ),但變流器數(shù)量巨大、結(jié)構(gòu)各異及其控制系統(tǒng)"黑（灰）箱化",導(dǎo)致常規(guī)的建模方法面臨困難。為此,文中提出新能源發(fā)電并網(wǎng)系統(tǒng)的小信號阻抗（導(dǎo)納）網(wǎng)絡(luò)建模方法,通過將系統(tǒng)部件建模為可反映其內(nèi)在動態(tài)的外特性頻域阻抗（導(dǎo)納）模型,并根據(jù)電網(wǎng)拓?fù)浠ヂ?lián)起來形成阻抗（導(dǎo)納）網(wǎng)絡(luò),獲得目標(biāo)系統(tǒng)的整體模型,進(jìn)而通過阻抗聚合量化分析系統(tǒng)的振蕩特性。采用河北沽源風(fēng)電場—串補輸電系統(tǒng)次同步振蕩問題的建模與分析來說明方法的有效性。 

【文章來源】：電力系統(tǒng)自動化. 2017,41(12)北大核心EICSCD

【文章頁數(shù)】：7 頁

【部分圖文】：

圖１典型ＧＲＥＧＳ網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洌疲椋纾保粒簦穑椋悖幔欤睿澹簦鳎铮颍耄簦铮穑铮欤铮纾铮妫牵遥牛牵?br>

數(shù)；各交流電網(wǎng)系統(tǒng)的等效阻抗參數(shù)。２）針對每一種機(jī)網(wǎng)工況進(jìn)行潮流計算。得到系統(tǒng)中各母線電壓、各線路功率等，為各部件阻抗模型的建立提供穩(wěn)態(tài)運行點。３）根據(jù)２．２和２．３節(jié)給出的阻抗建模方法，推導(dǎo)對應(yīng)工況下風(fēng)電嘗光伏電站、柔性直流輸電、交流輸電線路（有／無串補）、變流器式負(fù)載和等效交流電網(wǎng)的阻抗模型；對于不能得到機(jī)理模型的部件，則需采用實測的方法得到其外特性阻抗模型。４）將系統(tǒng)各部件的阻抗模型按照圖１所示的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淦唇悠饋恚玫秸麄�系統(tǒng)的正序阻抗網(wǎng)絡(luò)模型，如圖２所示。圖中：ＺＳ為交流電網(wǎng)阻抗；ＺＬｉｎｅ為輸電線路阻抗；ＺＰＶ為光伏電站阻抗；ＺＷｉｎｄ為風(fēng)電場阻抗；ＺＶＳＣ－ＨＶＤＣ為柔性直流系統(tǒng)阻抗；ＺＬｏａｄ為負(fù)載阻抗；ＺＬｉｎｋ為連接線路阻抗。圖２典型ＧＲＥＧＳ的阻抗網(wǎng)絡(luò)模型Ｆｉｇ．２ＩｍｐｅｄａｎｃｅｎｅｔｗｏｒｋｍｏｄｅｌｏｆａｔｙｐｉｃａｌＧＲＥＧＳ類似地，可建立系統(tǒng)的負(fù)序和零序阻抗網(wǎng)絡(luò)，在序間阻抗無耦合的情況下，則可獨立進(jìn)行分析。２．６阻抗網(wǎng)絡(luò)的聚合及基于聚合阻抗的穩(wěn)定性分析阻抗網(wǎng)絡(luò)中每一個部件的阻抗模型本質(zhì)上是一個頻域傳遞函數(shù)，其階數(shù)可從低階，如輸電線路的１階，到非常高的階數(shù)，如雙饋風(fēng)機(jī)的１０階以上；因此，阻抗網(wǎng)絡(luò)本身通常表征了一個非常高維度的動態(tài)系統(tǒng)。當(dāng)采用它進(jìn)行穩(wěn)定性分析時，往往需要進(jìn)行聚合操作，即在頻域上降低模型階數(shù)，聚焦于所關(guān)注頻段的動態(tài)；在電路上，通過串并聯(lián)、星—三角變換的電路化簡手段，將阻抗網(wǎng)絡(luò)沿著特定的振蕩路徑“聚合”成單個高階聚合阻抗。一個復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)一般有多個振蕩模式，且每個模式的路徑有差異

及其路徑，但對于高階復(fù)雜系統(tǒng)而言，詳細(xì)得到系統(tǒng)全部的零、極點通常非常困難。所以，在實踐中可以進(jìn)行簡化分析，即通過分析實際系統(tǒng)的實測數(shù)據(jù)，先驗性地知道振蕩路徑。而當(dāng)系統(tǒng)中存在某些模式未被激發(fā)或觀測不全時，可根據(jù)總聚合阻抗的頻率特性曲線找出所有的振蕩頻率。進(jìn)而，在關(guān)注的振蕩模式鄰域內(nèi)，采用聚合ＲＬＣ電路法［１１］分析其穩(wěn)定性。以圖１阻抗網(wǎng)絡(luò)為例，可以沿著圖示中的振蕩路徑，通過逐級電路操作（將虛線框內(nèi)的阻抗化簡并表示為ＺΣｉ，其中ｉ＝１，２，…，５），如圖３所示，將其最終聚合成單一阻抗ＺΣ（ｓ）。ＺΣ（ｓ）通常是一個高階復(fù)頻域傳遞函數(shù)（矩陣），其穩(wěn)定性取決于零、極點分布，但直接求取零、極點往往非常困難，故需要采取其他手段來進(jìn)行分析。已有文獻(xiàn)中的奈奎斯特判據(jù)［１４］，即將ＺΣ（ｓ）分割成變流器阻抗和網(wǎng)絡(luò)阻抗兩部分，利用兩者之比形成的開環(huán)傳遞函數(shù)的阻抗—頻率特性曲線來定性判定系統(tǒng)的穩(wěn)定特征，但這種方法往往難以適用于復(fù)雜的阻抗網(wǎng)絡(luò)。圖３阻抗網(wǎng)絡(luò)的聚合過程Ｆｉｇ．３Ａｇｇｒｅｇａｔｉｏｎｐｒｏｃｅｓｓｏｆｉｍｐｅｄａｎｃｅｎｅｔｗｏｒｋ筆者在前期工作中提出了一種基于聚合阻抗的振蕩特性量化分析方法［１１］，其基本原理如下：先計算聚合阻抗實部（對應(yīng)聚合電阻）和虛部（對應(yīng)聚合電抗）的頻率特性；其次根據(jù)聚合電抗—頻率曲線定位關(guān)注諧振點的頻率ωｒ，即尋找使聚合阻抗虛部為０的頻率；然后在鄰域｛ω｜０≤｜ω－ωｒ｜＜ｈ｝（ｈ為一個很小的正常數(shù)）內(nèi)，將聚合阻抗用簡單的串聯(lián)二階ＲＬＣ電路來擬合，得到對應(yīng)二階電路參數(shù)，即等效電阻Ｒ

【參考文獻(xiàn)】：
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本文編號：3624498