面向大型新能源基地小干扰稳定性提升的调相机选址方法

王康; 李子恒; 杨超然; 李琦; 刘晨曦; 辛焕海

doi:10.7500/AEPS20210403001

您当前的位置：

首页 >

文章列表页 >

面向大型新能源基地小干扰稳定性提升的调相机选址方法

学术研究 | 更新时间：2025-06-16

- 面向大型新能源基地小干扰稳定性提升的调相机选址方法
- Siting Method of Synchronous Condenser for Small-signal Stability Improvement of Large-scale Renewable Energy Base
- 电力系统自动化 2022年46卷第4期页码：66-74
- 作者机构：
  
  1.国网陕西省电力有限公司,陕西省西安市 710048
  2.国网湖北省电力有限公司,湖北省武汉市 430072
  3.浙江大学电气工程学院,浙江省杭州市 310027
- 作者简介：
  
  王康（1982—），男，博士，高级工程师，主要研究方向：电力系统稳定与运行。
  李子恒（1993—），男，通信作者，硕士，工程师，主要研究方向：电力系统稳定与运行。E-mail：1240919439@qq.com
  杨超然（1994—），男，博士，主要研究方向：高比例新能源电力系统稳定性分析和控制。
- 基金信息：
  
  国家电网公司科技项目(SGSN0000TKJS2001713)
- DOI：10.7500/AEPS20210403001
  中图分类号：
- 收稿：2021-04-03，
  
  修回：2021-10-14，
  
  网络出版：2021-12-16，
  
  纸质出版：2022-02-25
- 稿件说明：
移动端阅览
王康,李子恒,杨超然等.面向大型新能源基地小干扰稳定性提升的调相机选址方法[J].电力系统自动化,2022,46(4):66-74.

WANG Kang,LI Ziheng,YANG Chaoran,et al.Siting Method of Synchronous Condenser for Small-signal Stability Improvement of Large-scale Renewable Energy Base[J].Automation of Electric Power Systems,2022,46(4):66-74.
王康,李子恒,杨超然等.面向大型新能源基地小干扰稳定性提升的调相机选址方法[J].电力系统自动化,2022,46(4):66-74. DOI： 10.7500/AEPS20210403001.

WANG Kang,LI Ziheng,YANG Chaoran,et al.Siting Method of Synchronous Condenser for Small-signal Stability Improvement of Large-scale Renewable Energy Base[J].Automation of Electric Power Systems,2022,46(4):66-74. DOI： 10.7500/AEPS20210403001.

摘要

随着电力电子设备的并网规模增加

电力系统电网强度相对降低

小干扰失稳风险增加。调相机可为大规模电力电子设备馈入的电力系统提供电压支撑，降低系统失稳风险，但量化调相机对系统稳定性提升效果的研究尚不成熟，选址规划方法缺乏。为此

文中首先建立了含调相机的多馈入系统动态模型；其次

揭示了调相机提升系统电网强度和提高系统稳定裕度的机理；最后

从提升系统稳定裕度的角度研究了调相机优化选址的方法。通过改进的2区4机系统和39节点系统的仿真算例验证了所提方法的有效性。

Abstract

With the increasing integration of power electronic devices into the power system

the strength of the power grid is relatively weakened

and the system faces higher risk of small-signal instability. Synchronous condensers can provide voltage support for the power system fed by large-scale power electronic devices

which reduces the risk of the system instability. However

the quantitative research on the effect of synchronous condensers on system stability improvement is not mature

and the siting planning method is inadequate. To this end

the dynamic model of multi-infeed system integrated with synchronous condensers is first established. Then

the mechanism that synchronous condensers improve the strength and the stability margin of the system is theoretically deduced. Finally

the optimal siting method of synchronous condensers is studied from the perspective of improving the stability margin of the system. The effectiveness of the proposed method is verified through simulations on a 2-area 4-machine system and a 39-bus system.

关键词

Keywords

references

康重庆，姚良忠 . 高比例可再生能源电力系统的关键科学问题与理论研究框架［J］. 电力系统自动化， 2017 ， 41 （ 9 ）： 2 - 11 .

KANG Chongqing ， YAO Liangzhong . Key scientific issues and theoretical research framework for power systems with high proportion of renewable energy ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2017 ， 41 （ 9 ）： 2 - 11 .

BLAABJERG F ， TEODORESCU R ， LISERRE M ， et al . Overview of control and grid synchronization for distributed power generation systems ［J］. IEEE Transactions on Industrial Electronics ， 2006 ， 53 （ 5 ）： 1398 - 1409 .

辛焕海，董炜，袁小明，等 . 电力电子多馈入电力系统的广义短路比［J］. 中国电机工程学报， 2016 ， 36 （ 22 ）： 6013 - 6027 .

XIN Huanhai ， DONG Wei ， YUAN Xiaoming ， et al . Generalized short circuit ratio for multi power electronic based devices infeed to power systems ［J］. Proceedings of the CSEE ， 2016 ， 36 （ 22 ）： 6013 - 6027 .

DONG W ， XIN H H ， WU D ， et al . Small signal stability analysis of multi-infeed power electronic systems based on grid strength assessment ［J］. IEEE Transactions on Power Systems ， 2019 ， 34 （ 2 ）： 1393 - 1403 .

YANG C R ， HUANG L B ， XIN H H ， et al . Placing grid-forming converters to enhance small signal stability of PLL-integrated power systems ［J］. IEEE Transactions on Power Systems ， 2021 ， 36 （ 4 ）： 3563 - 3573 .

袁小明，程时杰，胡家兵 . 电力电子化电力系统多尺度电压功角动态稳定问题［J］. 中国电机工程学报， 2016 ， 36 （ 19 ）： 5145 - 5154 .

YUAN Xiaoming ， CHENG Shijie ， HU Jiabing . Multi-time scale voltage and power angle dynamics in power electronics dominated large power systems ［J］. Proceedings of the CSEE ， 2016 ， 36 （ 19 ）： 5145 - 5154 .

HUANG L B ， XIN H H ， LI Z Y ， et al . Grid-synchronization stability analysis and loop shaping for PLL-based power converters with different reactive power control ［J］. IEEE Transactions on Smart Grid ， 2020 ， 11 （ 1 ）： 501 - 516 .

朱丽萍，刘文颖，邵冲，等 . 基于调相机与SVC协调的抑制高压直流送端风机脱网的控制策略［J］. 电力自动化设备， 2021 ， 41 （ 6 ）： 107 - 115 .

ZHU Liping ， LIU Wenying ， SHAO Chong ， et al . Control strategy of suppressing wind turbine tripping based on coordination between synchronous condenser and SVC in sending-end network of HVDC ［J］. Electric Power Automation Equipment ， 2021 ， 41 （ 6 ）： 107 - 115 .

迟永宁，田新首，汤海雁，等 . 双馈风电机组与静止无功发生器交互作用原理及系统振荡特性研究［J］. 电网技术， 2017 ， 41 （ 2 ）： 486 - 492 .

CHI Yongning ， TIAN Xinshou ， TANG Haiyan ， et al . Interactions between DFIGs and SVG and oscillation characteristics of power grid connected wind turbines ［J］. Power System Technology ， 2017 ， 41 （ 2 ）： 486 - 492 .

周佩朋，李光范，宋瑞华，等 . 直驱风机与静止无功发生器的次同步振荡特性及交互作用分析［J］. 中国电机工程学报， 2018 ， 38 （ 15 ）： 4369 - 4378 .

ZHOU Peipeng ， LI Guangfan ， SONG Ruihua ， et al . Subsynchronous oscillation characteristics and interactions of direct drive permanent magnet synchronous generator and static var generator ［J］. Proceedings of the CSEE ， 2018 ， 38 （ 15 ）： 4369 - 4378 .

王雅婷，张一驰，周勤勇，等 . 新一代大容量调相机在电网中的应用研究［J］. 电网技术， 2017 ， 41 （ 1 ）： 22 - 28 .

WANG Yating ， ZHANG Yichi ， ZHOU Qinyong ， et al . Study on application of new generation large capacity synchronous condenser in power grid ［J］. Power System Technology ， 2017 ， 41 （ 1 ）： 22 - 28 .

ZHANG K Y ， CUI Y ， YANG Z H ， et al . Analysis of the influence of synchronous condensers on receiving-end grid with multiinfeed HVDC ［C］// 2016 IEEE International Conference on Power System Technology ， September 28-October 1 ， 2016 ， Wollongong， Australia .

王强，李天然，唐小波，等 . 应对多馈入直流换相失败的同步调相机布点方法［J］. 电力系统自动化， 2019 ， 43 （ 1 ）： 222 - 227 .

WANG Qiang ， LI Tianran ， TANG Xiaobo ， et al . Method of site selection for synchronous condenser responding to commutation failures of multi-infeed DC system ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2019 ， 43 （ 1 ）： 222 - 227 .

WANG Q ， LI T R ， TANG X B ， et al . Study on the site selection for synchronous condenser responding to commutation failures of multi-infeed HVDC system ［J］. The Journal of Engineering ， 2019 ， 2019（ 16 ）： 1413 - 1418 .

金一丁，于钊，李明节，等 . 新一代调相机与电力电子无功补偿装置在特高压交直流电网中应用的比较［J］. 电网技术， 2018 ， 42 （ 7 ）： 2095 - 2102 .

JIN Yiding ， YU Zhao ， LI Mingjie ， et al . Comparison of new generation synchronous condenser and power electronic reactive-power compensation devices in application in UHV DC/AC grid ［J］. Power System Technology ， 2018 ， 42 （ 7 ）： 2095 - 2102 .

曹炜，张甜，傅业盛，等 . 同步调相机增强电力系统惯性和改善频率响应的研究与应用［J］. 电力系统自动化， 2020 ， 44 （ 3 ）： 1 - 10 .

CAO Wei ， ZHANG Tian ， FU Yesheng ， et al . Research and application for increasing inertia and improving frequency response of power system by using synchronous condenser ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2020 ， 44 （ 3 ）： 1 - 10 .

HARNEFORS L . Modeling of three-phase dynamic systems using complex transfer functions and transfer matrices ［J］. IEEE Transactions on Industrial Electronics ， 2007 ， 54 （ 4 ）： 2239 - 2248 .

WEN B ， BOROYEVICH D ， BURGOS R ， et al . Analysis of D - Q small-signal impedance of grid-tied inverters ［J］. IEEE Transactions on Power Electronics ， 2016 ， 31 （ 1 ）： 675 - 687 .

刘取 . 电力系统稳定性及发电机励磁控制［M］. 北京：中国电力出版社， 2007 ： 39 - 41 .

LIU Qu . Power system stability and generator excitation control ［M］. Beijing ： China Electric Power Press ， 2007 ： 39 - 41 .

STEWART G W ， SUN J G . Matrix perturbation theory ［M］. Boston， USA ： Ecdemic Press ， 1990 .

张贤达 . 矩阵分析与应用［M］. 北京：清华大学出版社， 2017 .

ZHANG Xianda . Matrix analysis and application ［M］. Beijing ： Tsinghua University Press ， 2017 .

浏览量

下载量

CSCD

文章被引用时，请邮件提醒。

提交

工具集

关联资源

复杂网络下多分布式新能源集群小信号等值建模方法

基于分布式调相机的电压支撑型新能源场站构建方案——(一)机理分析

基于缓冲函数和阻尼切换的构网型储能参数自适应调整方法