大规模风电并网系统次/超同步振荡的频域模式分析与安全域构建_占颖，谢小荣_9787512447455

本书从高维系统建模、振荡稳定性分析与振荡安全域构建三方面入手，提出大规模风电并网系统次/超同步振荡问题研究的新理论和新方法。主要介绍了大规模风电并网系统次/超同步动态的阻抗网络模型、可以量化振荡空间分布特征和设备间相互作用关系的频域模式分析方法、基于聚合阻抗模型和预测-校正技术的风电次/超同步振荡安全域构建方法，以及为实际复杂系统的次/超同步振荡问题分析开发的高效工具次/超同步振荡稳定性分析软件。

本书适用于电气工程专业研究生及相关研究人员参考使用。

近年来，随着风电等可再生能源发电的迅速发展，风电机组及其电力电子控制与交 / 直流电网间动态相互作用导致的新型次 / 超同步振荡问题引发了广泛关注。我国新疆哈密和冀北沽源等大规模风电并网系统均发生过严重的次 / 超同步振荡事件，危及电力设备的安全乃至系统整体的安全稳定运行。

大规模风电并网系统设备类型众多、拓扑结构复杂、模型维数极高、运行方式多变，具有多时间尺度动态耦合特性，给系统的稳定分析带来极大的挑战。风电次 / 超同步振荡与常规同步发电机轴系扭振相关的次同步振荡在产生机理及稳定特性等方面均有显著区别，因此亟需针对此类新型振荡问题展开深入研究。为此，本书从高维系统建模、振荡稳定性分析与振荡安全域构建三方面入手，提出大规模风电次 / 超同步振荡问题研究的新理论和新方法。

在系统级建模方面，提出了刻画大规模风电并网系统次 / 超同步动态的阻抗网络模型，建立了网络的传递函数矩阵。阻抗网络模型构造灵活，可高效重构，且易于扩展，适合拓扑变化频繁、具有频率耦合效应的风电并网系统。并且，阻抗网络模型能够反映复杂电网结构及其内部动态，为精确评估系统的次 / 超同步振荡特性分析奠定了模型基础。

在振荡稳定性分析方面，提出了频域模式分析方法，建立了参与因子、灵敏度等频域量化指标，可以获取系统的全部振荡模式，明确振荡的影响范围、振荡电流的空间分布规律和引发振荡的关键设备，从而全面反映风电次 /超同步振荡特性。进一步，基于量化指标提出了阻抗网络的聚合判据和次同步相量测量装置的配置方法，为网络的空间聚合和测量装置的最优选址提供了理论依据。

在振荡安全域研究方面，提出了基于聚合阻抗模型和预测校正技术的风电次 / 超同步振荡安全域构建方法，在确保安全域精度的条件下，显著提高了安全域构建效率。进一步，采用超平面对安全域边界点进行拟合，并基于边界表达式建立了系统运行状态的评价指标，可以获得系统在不同工况下的安全裕度，为系统运行方式的优化提供了重要指导。

此外，在工程应用方面，基于所提出的建模和分析方法，开发了次 / 超同步振荡稳定性分析软件，并用于实际大规模风电并网系统，分析结果得到了电磁暂态仿真验证，为系统的安全稳定运行提供了有力支撑。

本书由占颖、谢小荣著。编写分工为：占颖编写第一章、第二章、第三章、第四章和第五章，约 15 万字；谢小荣编写第六章。本书得到国家自然科学基金项目（52407153，52321004）的资助，特此致谢！

作者

2024 年 11 月

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