基于静止无功发生器详细模型的机电暂态仿真适应性分析

梁倍华; 谢欢; 辛焕海; 卢文清; 李长宇; 吴涛

doi:10.7500/AEPS20230207005

您当前的位置：

首页 >

文章列表页 >

基于静止无功发生器详细模型的机电暂态仿真适应性分析

学术研究 | 更新时间：2025-06-16

- 基于静止无功发生器详细模型的机电暂态仿真适应性分析
- Adaptability Analysis of Electromechanical Transient Simulation Based on Detailed Model of Static Var Generator
- 电力系统自动化 2024年48卷第4期页码：142-149
- 作者机构：
  
  1.国网冀北电力有限公司电力科学研究院(源网荷储灵活运行与协调控制国家电网公司实验室),北京市 100045
  2.浙江大学电气工程学院,浙江省杭州市 310027
- 作者简介：
  
  梁倍华(1991—)，男，博士，主要研究方向：电力电子化电力系统建模及稳定性分析。E-mail：LiangbhEli@163.com
  谢欢(1979—)，男，通信作者，博士，教授级高级工程师，主要研究方向：电力系统稳定及源网协调技术。E-mail：xiaosan_616@aliyun.com
  辛焕海(1981—)，男，教授，博士生导师，主要研究方向：交直流混联电力系统和高比例新能源电力系统稳定。E-mail：xinhh@zju.edu.cn
- 基金信息：
  
  国网冀北电力有限公司科技项目(52018K22001Q)
- DOI：10.7500/AEPS20230207005
  中图分类号：
- 收稿：2023-02-07，
  
  修回：2023-09-13，
  
  网络出版：2023-12-29，
  
  纸质出版：2024-02-25
- 稿件说明：
移动端阅览
梁倍华,谢欢,辛焕海等.基于静止无功发生器详细模型的机电暂态仿真适应性分析[J].电力系统自动化,2024,48(4):142-149.

LIANG Beihua,XIE Huan,XIN Huanhai,et al.Adaptability Analysis of Electromechanical Transient Simulation Based on Detailed Model of Static Var Generator[J].Automation of Electric Power Systems,2024,48(4):142-149.
梁倍华,谢欢,辛焕海等.基于静止无功发生器详细模型的机电暂态仿真适应性分析[J].电力系统自动化,2024,48(4):142-149. DOI： 10.7500/AEPS20230207005.

LIANG Beihua,XIE Huan,XIN Huanhai,et al.Adaptability Analysis of Electromechanical Transient Simulation Based on Detailed Model of Static Var Generator[J].Automation of Electric Power Systems,2024,48(4):142-149. DOI： 10.7500/AEPS20230207005.

摘要

机电暂态仿真是大电网分析的重要工具。现有电力电子设备的机电暂态模型一般呈现理想电流源特性，无法体现设备自身稳定性及能力约束对于系统暂态特性的影响。在电力电子化电力系统背景下，以上不足降低了仿真准确性，制约了电网运行极限制定与新能源送出能力。文中基于旋转坐标系推导了静止无功发生器及控制系统的标幺化数学模型，并建立了对应的机电暂态模型。在建模精度与电磁暂态模型一致的前提下，通过模态分析法对比了机电暂态仿真与电磁暂态仿真的主要差异，揭示了机电暂态仿真的能力边界与适用范围。结果表明，机电暂态仿真能够揭示与工频能量流有关的功角、频率、电压稳定特性，而不能反映与电网动态强相关的谐振或者宽频振荡特性。

Abstract

Electromechanical transient simulation is an important tool for large-scale power system analysis. Existing electromechanical transient models for power electronic equipment generally have ideal characteristics of current source

which cannot reflect the impact of equipment stability and capacity constraints on system transient characteristics. In the background of power electronics dominated power systems

the above deficiencies reduce the simulation accuracy

which restricts the determination of power grid operation limit and renewable energy transmission capacity. In this paper

the unitary mathematical model and control system of static var generator (SVG) is derived based on the rotating coordinate frame and the corresponding electromechanical transient model is established. On the premise that the modeling accuracy is consistent with the electromagnetic transient model

the main differences between electromechanical transient simulation and electromagnetic transient simulation are compared based on the mode analysis method

which reveals the capability boundary and applicable scope of the electromagnetic transient simulation. The results show that the electromechanical transient simulation can reveal the power angle

frequency

and voltage stability characteristics related to fundamental-frequency power energy flow

but cannot reflect the resonance or broadband oscillation characteristics strongly related to power grid dynamics.

关键词

Keywords

references

李亚楼，张星，胡善华，等 . 含高比例电力电子装备电力系统安全稳定分析建模仿真技术［J］. 电力系统自动化， 2022 ， 46 （ 10 ）： 33 - 42 .

LI Yalou ， ZHANG Xing ， HU Shanhua ， et al . Modeling and simulation technology for stability analysis of power system with high proportion of power electronics ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2022 ， 46 （ 10 ）： 33 - 42 .

董雪涛，冯长有，朱子民，等 . 新型电力系统仿真工具研究初探［J］. 电力系统自动化， 2022 ， 46 （ 10 ）： 53 - 63 .

DONG Xuetao ， FENG Changyou ， ZHU Zimin ， et al . Preliminary study on simulation tool for new power system ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2022 ， 46 （ 10 ）： 53 - 63 .

彭慧敏，李峰，袁虎玲，等 . 大电网机电暂态仿真数值收敛性的自动识别和提高［J］. 电力系统自动化， 2018 ， 42 （ 18 ）： 77 - 83 .

PENG Huimin ， LI Feng ， YUAN Huling ， et al . Automatic identification and improvement of numerical convergence of electromechanical transient simulation in large power grid ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2018 ， 42 （ 18 ）： 77 - 83 .

孙华东，徐式蕴，许涛，等 . 电力系统安全稳定性的定义与分类探析［J］. 中国电机工程学报， 2022 ， 42 （ 21 ）： 7796 - 7809 .

SUN Huadong ， XU Shiyun ， XU Tao ， et al . Research on definition and classification of power system security and stability ［J］. Proceedings of the CSEE ， 2022 ， 42 （ 21 ）： 7796 - 7809 .

谢小荣，贺静波，毛航银，等 . “双高”电力系统稳定性的新问题及分类探讨［J］. 中国电机工程学报， 2021 ， 41 （ 2 ）： 461 - 475 .

XIE Xiaorong ， HE Jingbo ， MAO Hangyin ， et al . New issues and classification of power system stability with high shares of renewables and power electronics ［J］. Proceedings of the CSEE ， 2021 ， 41 （ 2 ）： 461 - 475 .

薛峰，蔡云峰，徐宁，等 . 基于功率解耦控制的并网光伏发电系统机电暂态模型［J］. 电力系统保护与控制， 2017 ， 45 （ 9 ）： 63 - 70 .

XUE Feng ， CAI Yunfeng ， XU Ning ， et al . Mechanical and magnetic transient model of grid-connected photovoltaic system based on power decoupling control ［J］. Power System Protection and Control ， 2017 ， 45 （ 9 ）： 63 - 70 .

曲立楠，葛路明，朱凌志，等 . 光伏电站暂态模型及其试验验证［J］. 电力系统自动化， 2018 ， 42 （ 10 ）： 170 - 175 .

QU Linan ， GE Luming ， ZHU Lingzhi ， et al . Transient modeling of photovoltaic power plant and its test validation ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2018 ， 42 （ 10 ）： 170 - 175 .

郑超，李顺昕，李惠玲，等 . 双馈风机机电暂态模型及规模化风光并网系统受扰特性［J］. 高电压技术， 2017 ， 43 （ 3 ）： 1023 - 1033 .

ZHENG Chao ， LI Shunxin ， LI Huiling ， et al . Electromechanical transient simulation model of double fed induction generator and disturbed characteristic of scale wind/photovoltaic hybrid system ［J］. High Voltage Engineering ， 2017 ， 43 （ 3 ）： 1023 - 1033 .

訾鹏，周孝信，田芳，等 . 双馈式风力发电机的机电暂态建模［J］. 中国电机工程学报， 2015 ， 35 （ 5 ）： 1106 - 1114 .

ZI Peng ， ZHOU Xiaoxin ， TIAN Fang ， et al . Electromechanical transient modeling of wind turbines based on doubly-fed induction generator ［J］. Proceedings of the CSEE ， 2015 ， 35 （ 5 ）： 1106 - 1114 .

丁平，安宁，赵敏，等 . 一种实用的电压源型换流器及直流电网机电暂态建模方法［J］. 电工技术学报， 2017 ， 32 （ 10 ）： 69 - 76 .

DING Ping ， AN Ning ， ZHAO Min ， et al . A practical modeling method of VSC-HVDC and DC-grid electromechanical transient ［J］. Transactions of China Electrotechnical Society ， 2017 ， 32 （ 10 ）： 69 - 76 .

王铁柱，卜广全，董毅峰，等 . 考虑锁相环动态的柔性直流输电机电暂态模型［J］. 电网技术， 2018 ， 42 （ 7 ）： 2055 - 2061 .

WANG Tiezhu ， BU Guangquan ， DONG Yifeng ， et al . Electromechanical transient model of VSC-HVDC considering dynamics of phase-locked loop ［J］. Power System Technology ， 2018 ， 42 （ 7 ）： 2055 - 2061 .

万磊，汤涌，吴文传 . 考虑锁相环动态的MMC-HVDC机电暂态模型［J］. 中国电机工程学报， 2022 ， 42 （ 7 ）： 2566 - 2577 .

WAN Lei ， TANG Yong ， WU Wenchuan . An electromechanical transient model of MMC-HVDC considering PLL dynamics ［J］. Proceedings of the CSEE ， 2022 ， 42 （ 7 ）： 2566 - 2577 .

吕清洁，徐政，李晖，等 . 动态无功补偿对风电场暂态电压的影响及控制策略［J］. 电力建设， 2015 ， 36 （ 8 ）： 122 - 129 .

LYU Qingjie ， XU Zheng ， LI Hui ， et al . Effects of dynamic reactive power compensation on wind farm transient voltage and its control strategy research ［J］. Electric Power Construction ， 2015 ， 36 （ 8 ）： 122 - 129 .

梁卓航，时纯，李岩松，等 . 换相失败下STATCOM助增暂态过电压机理与优化策略［J］. 电力建设， 2022 ， 43 （ 6 ）： 66 - 74 .

LIANG Zhuohang ， SHI Chun ， LI Yansong ， et al . Mechanism of STATCOM assisting transient voltage under commutation failure at weak sending end system and its optimization strategy ［J］. Electric Power Construction ， 2022 ， 43 （ 6 ）： 66 - 74 .

杜维柱，罗亚洲，李蕴红，等 . 风电汇集系统无功盈余导致暂态过电压问题的研究综述［J］. 中国电机工程学报， 2022 ， 42 （ 9 ）： 3224 - 3239 .

DU Weizhu ， LUO Yazhou ， LI Yunhong ， et al . Reviews of transient overvoltage problem cause by extra reactive power in large scale wind power systems ［J］. Proceedings of the CSEE ， 2022 ， 42 （ 9 ）： 3224 - 3239 .

电力系统分析综合程序7.5版——动态元件模型库手册［R］. 北京：中国电力科学出版社， 2020 .

Power system analysis comprehensive program version 7.5—dynamic component model library manual ［R］. Beijing ： China Electric Power Press ， 2020 .

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

电力系统风力发电建模与仿真研究综述

直驱风电场多电压源型变流器控制耦合引发振荡的机理分析

含高比例电力电子装备电力系统安全稳定分析建模仿真技术