時(shí)間:2019年11月13日 分類:電子論文 次數(shù):
本文首先對電力電子化電力系統(tǒng)的定義進(jìn)行了闡述,分析了其特點(diǎn),其次分析了電力電子化電力系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定性以及其穩(wěn)定性方法,以期能夠?yàn)殡娏ο到y(tǒng)運(yùn)行與控制帶來一定幫助。
【關(guān)鍵詞】電力電子化,電力系統(tǒng),暫態(tài)穩(wěn)定性,穩(wěn)定分析
現(xiàn)階段,和傳統(tǒng)的交流電力系統(tǒng)比較而言,電力電子化電力系統(tǒng)中的系統(tǒng)會伴隨其中的電子器件開關(guān)而產(chǎn)生相應(yīng)變化,也就是說,系統(tǒng)處于時(shí)變的狀態(tài),另外還會受到多尺度的作用。再者,電力電子交流器引起具有復(fù)雜性與非線性等特點(diǎn),所以會給暫態(tài)穩(wěn)定性系統(tǒng)研究帶來一定難度,這也是文章就此展開分析的一個(gè)主要緣由。
1概念簡述
1.1定義
電力系統(tǒng)某些環(huán)節(jié)中,電力電子變流器容量及數(shù)量達(dá)到相應(yīng)規(guī)模,這一系統(tǒng)運(yùn)行特性和傳統(tǒng)的交流電力系統(tǒng)相比差異較大,原有的方法難以適應(yīng)當(dāng)前的電力發(fā)展需求,這時(shí)我們稱其是電力電子化電力系統(tǒng)。其中,在這一系統(tǒng)的發(fā)展最初階段,為了更好的和傳統(tǒng)系統(tǒng)匹配,變流器應(yīng)與傳統(tǒng)電力系統(tǒng)特性相結(jié)合,但在此期間虛擬控制也會出現(xiàn)。通過文獻(xiàn)分析發(fā)現(xiàn),在新能源和直流輸配電的影響下,電力系統(tǒng)發(fā)展更為成熟,電力電子化發(fā)展階段,傳統(tǒng)電力系統(tǒng)所產(chǎn)生的誤差也逐漸增加。
1.2特點(diǎn)
(1)時(shí)變拓?fù)湫裕弘娮幼兞髌骼每刂葡到y(tǒng)對開關(guān)進(jìn)行控制,靜止情況,開關(guān)處于切換狀態(tài)。可以用分段線性模型與離散模型描述系統(tǒng)時(shí)變特性,但電力電子變流器還有另外一個(gè)特性:控制系統(tǒng)是寬頻帶,為了對這一時(shí)變性進(jìn)行科學(xué)模擬,一定要使用小的仿真步長,確保計(jì)算效率不斷降低。在電力電子化電力系統(tǒng)機(jī)電暫態(tài)建模中,常用的一種方法是平均建模法,和電磁暫態(tài)模型相比這一方法,在驗(yàn)證平均值模型方面效果更明顯,缺點(diǎn)為期會影響暫態(tài)穩(wěn)定性。
(2)電力電子化電力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜;在全局電力系統(tǒng)子系統(tǒng)里面,電力電子變流器量大,在對不同元件進(jìn)行闡述中會出現(xiàn)“維數(shù)災(zāi)”情況。在分析不同層次穩(wěn)定性期間,應(yīng)使用不同的分析與建模法。對裝置層次中的暫態(tài)穩(wěn)定性進(jìn)行分析,常用的模型為電力變流器模型,電網(wǎng)是帶抗阻電源;在分析子系統(tǒng)與全局電力系統(tǒng)時(shí),應(yīng)做好變流器等效建模。
(3)多時(shí)間尺度控制作用;電力電子變流器能快速進(jìn)行調(diào)節(jié),系統(tǒng)頻帶相比可以全面拓寬。在當(dāng)前頻率下,系統(tǒng)當(dāng)中的不同元件相互作用,所以作用機(jī)理比較復(fù)雜,傳統(tǒng)交流電力系統(tǒng)的方法難以適應(yīng)當(dāng)前的時(shí)代發(fā)展。
(4)電力電子化電力系統(tǒng)弱抗擾性。若電力電子化電力系統(tǒng)缺少輔助控制功能,交流系統(tǒng)會逐漸減弱,即會使區(qū)域阻尼逐漸下降,那么交流側(cè)擾動期間,在交流系統(tǒng)振蕩阻尼交流器就難以發(fā)揮實(shí)際效用。所以說應(yīng)加強(qiáng)對電力系統(tǒng)的控制,要知道這一策略,其不僅會對系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定性產(chǎn)生影響,還會提高自系統(tǒng)與裝置的穩(wěn)定性。
當(dāng)前國內(nèi)電網(wǎng)正處于朝著電子化過渡的時(shí)期,送受端與交直流結(jié)合密切,故障對電網(wǎng)運(yùn)行的影響范圍也在逐漸擴(kuò)大,電力電子化趨勢越來越明顯。電力系統(tǒng)電力電子化期間,電壓與頻率穩(wěn)定性等概念豐富起來,將其和原來的電力系統(tǒng)結(jié)合起來,對暫態(tài)穩(wěn)定性進(jìn)行全面分析,才能真正發(fā)揮電力系統(tǒng)作用。
2系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性分析
結(jié)合系統(tǒng)特性穩(wěn)定狀態(tài)與特定沖動,若在一定的擾動下系統(tǒng)可以自動達(dá)到相對穩(wěn)定的狀態(tài),那么對初始穩(wěn)定態(tài)與擾動狀態(tài)而言,其就是暫態(tài)穩(wěn)定。電力電子化電力系統(tǒng)系統(tǒng)復(fù)雜:(1)應(yīng)保證自身具備充足的電能數(shù)量與質(zhì)量;(2)這一系統(tǒng)處在變化擾動中,且擾動的出現(xiàn)具有明顯的隨機(jī)性,在擾動后若系統(tǒng)出現(xiàn)穩(wěn)定性問題,則很可能會導(dǎo)致嚴(yán)重后果,最終帶來較大的經(jīng)濟(jì)與社會損失。
電力電子化電力系統(tǒng)進(jìn)行暫態(tài)分析的目的是對大擾動下系統(tǒng)的狀態(tài)進(jìn)行檢查,確保不同發(fā)電機(jī)組的同步運(yùn)轉(zhuǎn),若能實(shí)現(xiàn)同步運(yùn)轉(zhuǎn),且電壓與頻率可以接受,那么就稱這時(shí)的電力系統(tǒng)為暫態(tài)穩(wěn)定。電力系統(tǒng)在設(shè)計(jì)、規(guī)劃、運(yùn)行期間需要開展暫態(tài)分析,在暫態(tài)分析期間需要對穩(wěn)定措施效果與性能展開詳細(xì)分析,并借助相關(guān)的仿真實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證其結(jié)果是否準(zhǔn)確。
當(dāng)系統(tǒng)的穩(wěn)定性被破壞,就會使得系統(tǒng)出現(xiàn)崩潰與解列的情況,進(jìn)而導(dǎo)致大面積出現(xiàn)停電,為了避免這類情況的出現(xiàn),一定要加強(qiáng)電力系統(tǒng)保護(hù),確保電力系統(tǒng)安全。判斷電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性基本方法:在一定程度的擾動下對發(fā)電機(jī)組中運(yùn)行水平進(jìn)行系統(tǒng)檢查,確保電壓與頻率符合標(biāo)準(zhǔn)。
但是,在電力市場與區(qū)域聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展變化下,電網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)也更為復(fù)雜且逐漸朝著極限方向發(fā)展。與此同時(shí),近些年國內(nèi)外中時(shí)常發(fā)生因?yàn)橄到y(tǒng)暫態(tài)性不足而產(chǎn)生的停點(diǎn)問題,進(jìn)而給電網(wǎng)運(yùn)行帶來較大經(jīng)濟(jì)損失,因此在電力系統(tǒng)發(fā)展中應(yīng)重視電網(wǎng)穩(wěn)定性,唯有準(zhǔn)確判定系統(tǒng)穩(wěn)定性狀態(tài),才能影響系統(tǒng)穩(wěn)定性的主要環(huán)節(jié),從而提出最佳的改善措施。
3系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性分析方法綜述
3.1時(shí)域仿真法
這一方法主要是應(yīng)用微分代數(shù)方程組,獲得系統(tǒng)狀態(tài)量、代數(shù)量及時(shí)間三者之間的關(guān)系情況。傳統(tǒng)的交流電力系統(tǒng)中,這一方法借助發(fā)電機(jī)最大功角差對系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定性進(jìn)行判定。時(shí)域仿真法可以借助系統(tǒng)模型和控制策略,對暫態(tài)穩(wěn)定性分析法進(jìn)行檢驗(yàn)。結(jié)合相關(guān)研究發(fā)現(xiàn),該方法能對高滲透率發(fā)電電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性進(jìn)行分析;且利用這一方法還能對不同滲透率對電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性進(jìn)行分析。該方法在實(shí)際應(yīng)用中的劣勢為:
(1)動態(tài)方程下難以實(shí)現(xiàn)數(shù)值積分,再者,隨著系統(tǒng)狀態(tài)變量階數(shù)增長,時(shí)域仿真計(jì)算任務(wù)逐漸加重,速度越來越慢,不能滿足當(dāng)下的系統(tǒng)檢測要求;(2)由于難以提供系統(tǒng)穩(wěn)定信息,不能對系統(tǒng)穩(wěn)定機(jī)理進(jìn)行全面分析。時(shí)域仿真法暫態(tài)分析發(fā)不同于原來的交流電力系統(tǒng):其電子開關(guān)暫態(tài)快、頻率高,開關(guān)動作的頻繁發(fā)生會導(dǎo)致拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)發(fā)生變化。
所以,對電力電子化電力系統(tǒng)模型及其方法進(jìn)行研究,并分析仿真精度與速度是當(dāng)下將這一方法應(yīng)用的關(guān)鍵。另外,和傳統(tǒng)的交流電力系統(tǒng)相比,電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性也有一定差異,找到這一系統(tǒng)中的失穩(wěn)依據(jù),能有效減少時(shí)域仿真法積分。
3.2直接法
直接法也稱為暫態(tài)能量函數(shù)法,這一方法主要是通過創(chuàng)建暫態(tài)能量函數(shù),并與系統(tǒng)吸收最大暫態(tài)能量對比,然后合理判斷系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性。這種方法不僅可以定性分析系統(tǒng)穩(wěn)定性,還可以讓系統(tǒng)穩(wěn)定裕度,分析系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性。傳統(tǒng)交流電力系統(tǒng)中暫態(tài)穩(wěn)定性分析中已經(jīng)用到了直接法,將這一方法用在電力電子化電力系統(tǒng)中應(yīng)做好下面兩點(diǎn):(1)怎樣建立能量函數(shù);(2)怎樣估計(jì)吸引域。和傳統(tǒng)的電力系統(tǒng)相比,電力電子化電力系統(tǒng)的暫態(tài)過程更快且具有強(qiáng)非線性等特點(diǎn),這也給直接法應(yīng)用帶來了很大挑戰(zhàn)。若沒有新能源特性的參與,電子變流器組合中系統(tǒng)模型將更加困難,怎樣結(jié)合電力系統(tǒng)特點(diǎn)對過程進(jìn)行簡化分析是這一方法應(yīng)用的關(guān)鍵。
3.3人工智能法
大數(shù)據(jù)與人工智能作為當(dāng)下的新技術(shù),將其融入到電力系統(tǒng)中,不僅可以提高電力系統(tǒng)效率,還能促進(jìn)電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性研究。電力系統(tǒng)體系復(fù)雜,運(yùn)行數(shù)據(jù)在空間與時(shí)間上可能性較大,但由于很多數(shù)據(jù)存在相似性,因此有必要對數(shù)據(jù)進(jìn)行科學(xué)處理。人工智能法的合理化應(yīng)用,可以實(shí)現(xiàn)對暫態(tài)穩(wěn)定性的全面分析,在樣本中選擇最佳的參數(shù)和穩(wěn)定指標(biāo)映射關(guān)系。利用時(shí)域仿真法數(shù)據(jù)訓(xùn)練分類器模型,接著用WAMS得到新的參數(shù),就能合理的開展系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性分析。
電力電子化電力系統(tǒng)拓具有強(qiáng)非線性與變量階數(shù)高等特點(diǎn),進(jìn)而使得理論分析存在一定難題,人工智能法的合理化應(yīng)用存在明顯的優(yōu)勢。但這一方法也有明顯缺點(diǎn),這一系統(tǒng)自身復(fù)雜且不確定,為了合理地進(jìn)行暫態(tài)分析與應(yīng)用,一定要提前做好建模,若數(shù)據(jù)與預(yù)設(shè)的不一樣,則會導(dǎo)致結(jié)果和實(shí)際存在較大差距。另外,這一方法難以對系統(tǒng)機(jī)理進(jìn)行探究,若系統(tǒng)出現(xiàn)變化,則需要重新設(shè)置數(shù)據(jù),但這一過程實(shí)現(xiàn)起來相對困難。
4結(jié)語
綜上所述,在科學(xué)技術(shù)日益發(fā)展的當(dāng)下,電力系統(tǒng)中也得到較快發(fā)展。在電力系統(tǒng)中融入先進(jìn)的科學(xué)技術(shù),不僅可以提高電力系統(tǒng)工作效率,還能促進(jìn)暫態(tài)穩(wěn)定性分析的開展。和傳統(tǒng)交流系統(tǒng)相比,該系統(tǒng)可以用非線性系統(tǒng)理論法建立相應(yīng)的模型對暫態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性進(jìn)行分析。在參考傳統(tǒng)交流電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性分析法下,可以研究其在電力電子化電力系統(tǒng)中的應(yīng)用范圍。
電力工程師評職論文范文:電力系統(tǒng)建設(shè)中的風(fēng)險(xiǎn)因素及管控建議
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