基于阻尼转矩分析法的储能系统抑制系统低频振荡基于阻尼转矩分析法的储能系统抑制系统低频振荡
摘要: 对储能系统提高系统低频振荡稳定的机理进行研究。将阻尼转矩分析(DTA) 方法扩展至包含储能元件的复
杂多机系统,研究了储能元件阻尼转矩的产生、传递、分配及影响模态阻尼的机理,在此基础上提出了基于DTA 的
储能系统安装定位、附加稳定控制通道选择及稳定器参数配置的整定方法。计算结果和仿真表明,通过DTA 方法
能正确揭示储能系统抑制低频振荡的机理,同时也验证了储能系统整定方法的可行性。给出了该方法在实际大规
模电网中应用的实例。 关键词: 低频振荡; 阻尼转矩法; 储能系统; 阻尼 0 引言 电力系统中装设储能
系统( ESS) 是可再生能源大规模利用的
摘要: 对储能系统提高系统低频振荡稳定的机理进行研究。将阻尼转矩分析(DTA) 方法扩展至包含储能元件的复杂多机系
统,研究了储能元件阻尼转矩的产生、传递、分配及影响模态阻尼的机理,在此基础上提出了基于DTA 的储能系统安装定位、附
加稳定控制通道选择及稳定器参数配置的整定方法。计算结果和仿真表明,通过DTA 方法能正确揭示储能系统抑制低频振荡的
机理,同时也验证了储能系统整定方法的可行性。给出了该方法在实际大规模电网中应用的实例。
关键词: 低频振荡; 阻尼转矩法; 储能系统; 阻尼
0 引言 引言
电力系统中装设储能系统( ESS) 是可再生能源大规模利用的必备条件。ESS 的相关应用研究在国际上正在逐渐展开 。
ESS 可以对有功和无功同时进行调节,从而增强电力系统小干扰稳定性,国内外对此也开展了研究工作 。文献中对各种ESS 对
系统稳定性的影响开展了研究,仿真和现场试验结果表明ESS 能够向系统提供正阻尼,可以有效改善电力系统稳定性。文献对于
ESS 抑制电力系统低频振荡的机理进行了初步探讨,但都没有对ESS 参数整定提出可行方法。本文围绕机理和整定方法展开研
究。
基于经典控制理论的阻尼转矩分析(DTA) 方法是建立在发电机转子运动所获得的阻尼转矩这一实际概念上,物理意义清晰,
已实际应用于电力系统稳定器( PSS) 抑制振荡机理的探索。本文应用DTA 方法研究储能装置抑制低频振荡的机理,在此基础上
提出了基于DTA 的ESS 定位以及稳定器通道选择和参数配置的装置整定方法。
1 含有储能的统一线性化模型 含有储能的统一线性化模型
基于电压源逆变器的静止无功补偿器(STA TCOM) ,在直流侧采用电池作为储能元件构成电池储能系统( BESS ) , 组成STA
TCOM/BESS[728 ] ,能与系统自由交换有功功率,其三相结构如图1 所示。
在系统稳态过程中,储能系统电容电压保持不变,为V dcref 。在系统暂态过程中,如果电容电压降低(V dc < V dcref ) ,电池对
电容充电,向系统注入有功功率;如果电容电压过高,则电池从系统吸收有功功率;两者相等,则电池与系统不发生有功功率的交换,
此也为抑制低频振荡的物理解释。
STA TCOM/ BESS 含有有功功率控制器和无功功率控制器。无功功率控制器控制电压幅值,有功功率控制器控制电压相角,
在用于低频振荡抑制时,可分别在这2 个控制器上设计附加阻尼控制器。
传递函数框图如图2 、图3 所示。
附加阻尼控制器输出信号V vs和V ds ,如图2 和图3 所示,统称为控制信号V s 。阻尼控制器输入信号称为反馈信号y ,即本地
信号,一般取为所装线路的功率偏差值。
将储能系统方程线性化,并与全系统状态方程整合,通过网络代数方程的接口,可以得到全系统线性化方程: