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可再生能源高滲透率下的電網電壓穩定性魯棒控制(簡體書)
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商品簡介

隨著可再生能源並網不斷增加,光伏、風電的利用日益增多,這給電網電壓控制和無功功率補償帶來了新的挑戰。本書重點介紹了風電、光伏的大規模滲透對電力系統動態電壓穩定性的影響,以及使用魯棒控制技術提高穩定裕度的效果,從而減少對電力系統性能的負面影響。

本書內容包括電力系統電壓穩定性與設備模型,線性化和模態分析,利用風力發電機和柔性交流輸電系統(FACTS)設備進行動態電壓失穩分析,動態負荷下的電壓穩定控制,動態輸電能力增強控制,增強故障穿越能力的控制,互聯電力系統中雙饋非同步發電機(DFIG)的低電壓穿越(LVRT)能力,光伏發電單元在配電網中的交互等,涵蓋了提高輸配電系統電壓穩定裕度所涉及的內容。

本書可作為電力系統工程技術人員的參考書,也適合作為相關專業的研究人員、管理人員以及高校研究生的參考資料。

名人/編輯推薦

隨著可再生能源並網不斷增加,光伏、風電的利用日益增多,這給電網電壓控制和無功功率補償帶來了新的挑戰。本書重點介紹了風電、光伏的大規模滲透對電力系統動態電壓穩定性的影響,以及使用魯棒控制技術提高穩定裕度的效果,從而減少對電力系統性能的負面影響。
本書內容包括電力系統電壓穩定性與設備模型,線性化和模態分析,利用風力發電機和柔性交流輸電系統(FACTS)設備進行動態電壓失穩分析,動態負荷下的電壓穩定控制,動態輸電能力增強控制,增強故障穿越能力的控制,互連電力系統中雙饋非同步發電機(DFIG)的低電壓穿越(LVRT)能力,光伏發電單元在配電網中的交互等,涵蓋了提高輸配電系統電壓穩定裕度所涉及的內容。

目次

譯者序
原書序
本書物理量符號
本書縮略語
第 1章 引言 1
11 總則 1
12 背景 1
13 不同國家的可再生能源並網 情況 6
14 大型風力發電機和光伏發電 單元並網概述 7
15 風力發電機和光伏發電單元 控制概述 8
16 風力發電機和光伏發電單元 的魯棒控制 9
17 本書的貢獻 10
18 本書綜覽概述 11
參考文獻 12
第 2章 電力系統電壓穩定性與 設備模型 16
21 簡介 16
22 電力系統穩定性和電壓 穩定性 17
23 電壓和功角失穩 18
24 風力發電和電力系統 穩定性 18
25 電壓失穩及其時間過程 19
26 電壓穩定性 2
27 電壓穩定性和非線性 20
28 電壓失穩的主要原因 21
29 提高電壓穩定性的方法 22
291 電壓穩定性和勵磁 控制 22
292 電壓穩定性和 FACTS 設備 23
210 電力系統設備建模 24
2101 同步發電機建模 25
2102 勵磁系統建模 26
2103 電力系統穩定器 27
2104 過勵磁限制器 27
2105 負荷建模 28
2106 非同步電動機建模 29
2107 有載分接開關建模 30
2108 風力發電機建模 30
2109 負荷潮流表示 32
21010 風力發電機的動態 模型 33
21011 轉子模型 33
21012 軸系模型 34
21013 非同步發電機模型 35
21014 DFIG建模 36
21015 風力發電機聚合模型 36
21016 光伏發電單元 建模 37
21017 FACTS設備 建模 39
21018 STATCOM模型 39
21019 SVC建模 42
21020 晶閘管控制的串聯 電容器 43
21021 儲能裝置 44
21022 電網潮流模型 44
21023 電力系統建模 45
211 本章小結 45
參考文獻 46
第 3章 線性化和模態分析 48
31 簡介 48
32 傳統線性化 48
321 擾動線性化 51
33 設計的線性化 51
331 中值定理 52
332 公式重構方法 53
333 設計的技術在簡單系統 中的應用 55
34 電力系統模態分析 59
35 特徵值靈敏度 61
36 參與矩陣 61
37 留數 62
38 母線參與因數、特徵值和 電壓穩定性 62
39 本章小結 63
參考文獻 64
第 4章 利用風力發電機和 FACTS 設備進行動態電壓 失穩分析 65
41 簡介 65
42 案例研究 68
421 高輸入負荷區 69
422 DFIG型風電場和若干 同步發電機 69
423 不同 FACTS設備之間 的交互 72
424 帶有串聯補償的少量 大容量輸電線路 72
425 中間具有並聯補償的 縱向系統 73
426 不同補償裝置的 比較 74
427 靠近負荷中心的傳統 發電 74
428 大型 FSWT並網的 影響 75
429 使用 STATCOM進行的 FSWT並網 77
43 本章小結 78
參考文獻 79
第 5章 動態負荷下的電壓穩定 控制 81
51 簡介 81
52 電力系統穩定性和勵磁 控制 83
53 電力系統模型 84
54 測試系統和控制任務 86
55 線性化和不確定性建模 88
56 極小化極大 LQG控制 89
57 控制器設計和性能評估 90
571 意外事故Ⅰ:一條輸 電線路中斷 92
572 意外事故Ⅱ:三相 短路 93
573 意外事故Ⅲ:負荷突變 94
58 本章小結 96
參考文獻 96
第 6章 動態輸電能力增強 控制 99
61 簡介 99
62 電力系統模型 102
63 計算輸電能力的目的 103
64 限制輸電能力的因素 104
641 溫升極限 104
642 電壓極限 104
643 穩定性極限 105
65 動態 ATC評估算法 105
66 案例研究 105
661 案例Ⅰ:發電機無功 功率限值 106
662 案例Ⅱ:動態負荷的 影響 106
663 案例Ⅲ:故障切除時 間的影響 106
664 案例Ⅳ:靜態和動態 補償的影響 107
665 案例Ⅴ:動態補償裝置 比較 108
666 風力發電機並網對 ATC 的影響 108
667 由 FSIG恢復 ATC的 補償 110
67 分散式魯棒控制 110
68 測試系統的控制器設計 112
681 子系統①和② 113
682 子系統③ 114
69 控制器性能評估 115
691 一條輸電線路中斷 115
692 三相短路 115
693 對比所設計的 STATCOM
控制器與基於 PI的 STAT COM控制器 116
610 本章小結 119
參考文獻 120
第 7章 增強故障穿越能力的 控制 122
71 簡介 122
72 風電場接入電網的規範 要求 126
721 故障穿越 127
722 功率 -頻率變化 127
723 頻率控制 127
724 無功功率調節能力 127
725 電壓控制 127
73 風力機的故障穿越方案 127
74 臨界切除時間和臨界 電壓 129
75 具有非結構化不確定性的 魯棒 STATCOM控制 130
751 測試系統 131
752 線性化和不確定性 建模 132
753 極小化極大 LQGSTATCOM 控制器 133
754 案例研究 135
755 控制設計算法和性能 評估 138
76 同步 STATCOM和槳距角 控制 140
761 控制器性能評估 144
77 具有結構不確定性的風電 場 STATCOM控制器 148
771 測試系統和控制 工作 149
772 STATCOM控制 策略 150
773 線性化和不確定性 建模 151
774 STATCOM控制器 設計 153
775 控制器設計算法 154
776 控制器性能評估 155
777 低電壓期間的 穩定性 155
778 風力發電機對風速 變化的響應 157
78 分散式 STATCOM/ESS 控制器 159
781 測試系統和控制 工作 160
782 問題描述 162
783 使用秩約束 LMI的分 散式控制器設計 163
784 控制器設計算法 167
785 控制器性能評估 168
786 電壓的升高和暫態穩 定裕度 169
787 低電壓期間的有功和 無功輸出功率 171
788 與標準 LVRT要求的 比較 172
789 不同運行條件下的 性能 172
7810 添加超級電容器的 影響 172
79 本章小結 175
參考文獻 175
第 8章 互聯電力系統中雙饋 非同步發電機的低電壓穿越能力 179
81 簡介 179
82 電力系統模型 180
83 測試系統和控制工作 182
84 問題描述 186
85 使用秩約束 LMI的分散式 控制設計 189
86 控制設計算法 190
87 控制器性能評估 191
871 電壓的升高和暫態穩 定裕度 192
872 魯棒 LQ和 PI控制器 的比較 192
873 在風電場附近的嚴重 低阻抗故障 194
874 對比低電壓穿越 標準 195
875 風力機對風速變化的 響應 195
876 不同運行條件下的 魯棒性 198
877 多個雙饋非同步發電機控制 器之間的動態交互 198
878 不對稱故障 199
88 結論 200
參考文獻 201
第 9章 光伏發電單元在配電網 中的交互 204
91 簡介 204
92 光伏系統模型 205
93 案例研究 208
931 小信號分析 210
932 基於正規形理論的交 互指標 211
933 時域模擬 213
94 用於非交互控制的問題 描述 213
95 光伏控制設計 214
96 控制設計算法和性能 評估 216
961 三相故障 218
962 連接的負荷突然 變化 218
963 參考點變化 220
964 光照急劇變化 220
97 結論 222
參考文獻 222
第 10章 結論 224
101 未來研究方向 226
第 11章 附錄 227
111 附錄Ⅰ:具有大型非同步
電動機的單機無窮大容
量母線系統的潮流和動
態資料 227
112 附錄Ⅱ:非同步電動機方程到 通用坐標系的變換 227
113 附錄Ⅲ:用於勵磁控制 設計的 的運算式 228
114 附錄Ⅳ:3機 2區測試系 統的潮流和動態資料 230
115 附錄Ⅴ:單一風電場無
窮大容量母線測試系統
潮流和動態資料 232
116 附錄Ⅵ:具有非結構不
確定性表示的 STATCOM控
制器的 運算式 233
117 附錄Ⅶ:同步 STATCOM
和槳距角控制的 和 ψ
運算式設計 234
118 附錄Ⅷ:具有結構不確定
性表示的 STATCOM控制
設計的 和 ψ運算式 237
119 附錄Ⅸ:分散式 STATCOM/
ESS控制設計的 和 ψ
運算式 242
1110 附錄Ⅹ:16機 5區測試
系統的潮流和動態
資料 248
1111 附錄Ⅺ:10機新英格蘭系 統的潮流和動態資料 253


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