《含換流器電力系統雙時標直接法暫態穩定分析》是依託南京理工大學，由江寧強擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：含換流器電力系統雙時標直接法暫態穩定分析
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：江寧強
- 依託單位：南京理工大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
隨著新能源技術、輸電技術和電力電子技術的發展，大量電力電子換流器接入電網，怎樣快速有效地評估系統的暫態穩定性將成為電力系統安全穩定運行的重要問題之一。本項目以換流器共性特徵為基礎，深入研究考慮換流器動態的電力系統數學模型、暫態穩定機理和基於能量函式的穩定分析方法。內容包括：首先，通過建立含換流器電力系統暫態模型，分析換流器動態與電力系統機電暫態的時標差異，揭示換流器動態影響穩定域及穩定邊界的機理。其次，提出一種針對該類系統的能量函式構造方法及其理論基礎，並提出基於時標分解模型的逸出點和CUEP計算方法—雙時標直接法。在此基礎上確定系統的臨界能量，闡釋失穩機理，定量計算穩定裕度、靈敏度指標和極限參數，提出預防和緊急控制措施。最後，通過實際電力系統穩定評估來檢驗方法的有效性。本項研究解決含換流器電力系統直接法暫態穩定分析的關鍵問題，對發展電力系統動態安全評估技術具有重要的理論意義和套用價值。
結題摘要
輸電技術和新能源併網技術的發展，使電力系統不僅包括傳統元件，還包括了承擔電力變換作用的換流器。本項目研究含換流器電力系統的建模和直接法暫態穩定分析，完成了以下工作：（1）建立了三類含換流器電力系統模型：高壓直流輸電系統（採用電流源型換流器）、柔性交流輸電系統（考慮靜止無功補償器和可控串聯補償器）和新能源併網電力系統（考慮光伏、直驅式永磁同步風機和雙饋異步風機）。分別建立了詳細模型、平均模型和降階模型。與詳細模型相比較，驗證了平均模型的有效性。（2）提出了含換流器電力系統能量函式的構造方法。將換流器及其併網子系統等效為動態負荷，提出和證明了能量函式單調下降的充分條件，給出了等效負荷勢能的計算步驟，驗證了能量函式的有效性。這是本項目主要的學術貢獻之一。（3）用上述方法構造含換流器電力系統的能量函式並用於暫態穩定分析。分別採用PEBS法、疊代PEBS法和CUEP法計算故障的臨界清除時間。CUEP法計算結果的相對誤差為－20%~+5%，優於前兩種方法。首次計算出了新能源併網電力系統的主導不穩定平衡點，並校驗正確。這也是本項目主要的的學術貢獻之一。（4）提出了同步發電機降階模型的阻尼轉矩表達式，從時標角度探討了阻尼的產生機理，回答了IEEE阻尼工作組提出的公開問題——發電機阻尼的表示方法，這是目前惟一公開發表的直接回答。（5）基於雙時標特性將系統分解為快、慢子系統，基於計算奇異攝動理論確定了初值的快分量和慢分量。分別構造了快、慢子系統的能量函式，用直接法確定出系統的主導不穩定平衡點和臨界能量。與國外同類研究的主要區別是子系統初值不同，採用本項目提出的初值算法後，穩定計算結果有明顯改進。解釋了基於快系統的穩定計算結果出現冒進的原因。本項研究實現了含換流器電力系統直接法暫態穩定分析，實現了本項目的研究目標。本項研究的成果為含換流器電力系統直接法暫態穩定分析提供了理論基礎和技術手段。
