可再生能源高渗透率下的电网电压稳定性鲁棒控制(可再生能源并网 分布式电源渗透 含高比例可再生能源)

随着可再生能源并网不断增加，光伏、风电的利用日益增多，这给电网电压控制和无功功率补偿带来了新的挑战。本书重点介绍了风电、光伏的大规模渗透对电力系统动态电压稳定性的影响，以及使用鲁棒控制技术提高稳定裕度的效果，从而减少对电力系统性能的负面影响。本书内容包括电力系统电压稳定性与设备模型，线性化和模态分析，利用风力发电机和柔性交流输电系统（FACTS）设备进行动态电压失稳分析，动态负荷下的电压稳定控制，动态输电能力增强控制，增强故障穿越能力的控制，互连电力系统中双馈异步发电机（DFIG）的低电压穿越（LVRT）能力，光伏发电单元在配电网中的交互等，涵盖了提高输配电系统电压稳定裕度所涉及的内容。

随着可再生能源并网不断增加，光伏、风电的利用日益增多，这给电网电压控制和无功功率补偿带来了新的挑战。本书重点介绍了风电、光伏的大规模渗透对电力系统动态电压稳定性的影响，以及使用鲁棒控制技术提高稳定裕度的效果，从而减少对电力系统性能的负面影响。本书内容包括电力系统电压稳定性与设备模型，线性化和模态分析，利用风力发电机和柔性交流输电系统（ＦＡＣＴＳ）设备进行动态电压失稳分析，动态负荷下的电压稳定控制，动态输电能力增强控制，增强故障穿越能力的控制，互联电力系统中双馈异步发电机（ＤＦＩＧ）的低电压穿越（ＬＶＲＴ）能力，光伏发电单元在配电网中的交互等，涵盖了提高输配电系统电压稳定裕度所涉及的内容。本书可作为电力系统工程技术人员的参考书，也适合作为相关专业的研究人员、管理人员以及高校研究生的参考资料。

译者序 原书序 本书物理量符号 本书缩略语 第 １章 引言 １ １１ 总则 １ １２ 背景 １ １３ 不同国家的可再生能源并网 情况 ６ １４ 大型风力发电机和光伏发电 单元并网概述 ７ １５ 风力发电机和光伏发电单元 控制概述 ８ １６ 风力发电机和光伏发电单元 的鲁棒控制 ９ １７ 本书的贡献 １０ １８ 本书综览概述 １１ 参考文献 １２ 第 ２章 电力系统电压稳定性与 设备模型 １６ ２１ 简介 １６ ２２ 电力系统稳定性和电压 稳定性 １７ ２３ 电压和功角失稳 １８ ２４ 风力发电和电力系统 稳定性 １８ ２５ 电压失稳及其时间过程 １９ ２６ 电压稳定性 ２２７ 电压稳定性和非线性 ２０ ２８ 电压失稳的主要原因 ２１ ２９ 提高电压稳定性的方法 ２２ ２９１ 电压稳定性和励磁 控制 ２２ ２９２ 电压稳定性和 ＦＡＣＴＳ 设备 ２３ ２１０ 电力系统设备建模 ２４ ２１０１ 同步发电机建模 ２５ ２１０２ 励磁系统建模 ２６ ２１０３ 电力系统稳定器 ２７ ２１０４ 过励磁器 ２７ ２１０５ 负荷建模 ２８ ２１０６ 异步电动机建模 ２９ ２１０７ 有载分接开关建模 ３０ ２１０８ 风力发电机建模 ３０ ２１０９ 负荷潮流表示 ３２ ２１０１０ 风力发电机的动态 模型 ３３ ２１０１１ 转子模型 ３３ ２１０１２ 轴系模型 ３４ ２１０１３ 异步发电机模型 ３５ ２１０１４ ＤＦＩＧ建模 ３６ ２１０１５ 风力发电机聚合模型 ３６ ２１０１６ 光伏发电单元 建模 ３７ ２１０１７ ＦＡＣＴＳ设备 建模 ３９ ２１０１８ ＳＴＡＴＣＯＭ模型 ３９ ２１０１９ ＳＶＣ建模 ４２ ２１０２０ 晶闸管控制的串联 电容器 ４３ ２１０２１ 储能装置 ４４ ２１０２２ 电网潮流模型 ４４ ２１０２３ 电力系统建模 ４５ ２１１ 本章小结 ４５ 参考文献 ４６ 第 ３章 线性化和模态分析 ４８ ３１ 简介 ４８ ３２ 传统线性化 ４８ ３２１ 扰动线性化 ５１ ３３ 设计的线性化 ５１ ３３１ 中值定理 ５２ ３３２ 公式重构方法 ５３ ３３３ 设计的技术在简单系统 中的应用 ５５ ３４ 电力系统模态分析 ５９ ３５ 特征值灵敏度 ６１ ３６ 参与矩阵 ６１ ３７ 留数 ６２ ３８ 母线参与因子、特征值和 电压稳定性 ６２ ３９ 本章小结 ６３ 参考文献 ６４ 第 ４章 利用风力发电机和 ＦＡＣＴＳ 设备进行动态电压 失稳分析 ６５ ４１ 简介 ６５４２ 案例研究 ６８ ４２１ 高输入负荷区 ６９ ４２２ ＤＦＩＧ型风电场和若干 同步发电机 ６９ ４２３ 不同 ＦＡＣＴＳ设备之间 的交互 ７２ ４２４ 带有串联补偿的少量 大容量输电线路 ７２ ４２５ 中间具有并联补偿的 纵向系统 ７３ ４２６ 不同补偿装置的 比较 ７４ ４２７ 靠近负荷中心的传统 发电 ７４ ４２８ 大型 ＦＳＷＴ并网的 影响 ７５ ４２９ 使用 ＳＴＡＴＣＯＭ进行的 ＦＳＷＴ并网 ７７ ４３ 本章小结 ７８ 参考文献 ７９ 第 ５章 动态负荷下的电压稳定 控制 ８１ ５１ 简介 ８１ ５２ 电力系统稳定性和励磁 控制 ８３ ５３ 电力系统模型 ８４ ５４ 测试系统和控制任务 ８６ ５５ 线性化和不确定性建模 ８８ ５６ 极小化极大 ＬＱＧ控制 ８９ ５７ 控制器设计和性能评估 ９０ ５７１ 意外事故Ⅰ：一条输 电线路中断 ９２ ５７２ 意外事故Ⅱ：三相 短路 ９３ ５７３ 意外事故Ⅲ：负荷突变 ９４ ５８ 本章小结 ９６ 参考文献 ９６ 第 ６章 动态输电能力增强 控制 ９９ ６１ 简介 ９９ ６２ 电力系统模型 １０２ ６３ 计算输电能力的目的 １０３ ６４ 输电能力的因素 １０４ ６４１ 温升极限 １０４ ６４２ 电压极限 １０４ ６４３ 稳定性极限 １０５ ６５ 动态 ＡＴＣ评估算法 １０５ ６６ 案例研究 １０５ ６６１ 案例Ⅰ：发电机无功 功率限值 １０６ ６６２ 案例Ⅱ：动态负荷的 影响 １０６ ６６３ 案例Ⅲ：故障切除时 间的影响 １０６ ６６４ 案例Ⅳ：静态和动态 补偿的影响 １０７ ６６５ 案例Ⅴ：动态补偿装置 比较 １０８ ６６６ 风力发电机并网对 ＡＴＣ 的影响 １０８ ６６７ 由 ＦＳＩＧ恢复 ＡＴＣ的 补偿 １１０ ６７ 分散式鲁棒控制 １１０ ６８ 测试系统的控制器设计 １１２ ６８１ 子系统①和② １１３ ６８２ 子系统③ １１４ ６９ 控制器性能评估 １１５ ６９１ 一条输电线路中断 １１５ ６９２ 三相短路 １１５６９３ 对比所设计的 ＳＴＡＴＣＯＭ 控制器与基于 ＰＩ的 ＳＴＡＴ ＣＯＭ控制器 １１６ ６１０ 本章小结 １１９ 参考文献 １２０ 第 ７章 增强故障穿越能力的 控制 １２２ ７１ 简介 １２２ ７２ 风电场接入电网的规范 要求 １２６ ７２１ 故障穿越 １２７ ７２２ 功率 －频率变化 １２７ ７２３ 频率控制 １２７ ７２４ 无功功率调节能力 １２７ ７２５ 电压控制 １２７ ７３ 风力机的故障穿越方案 １２７ ７４ 临界切除时间和临界 电压 １２９ ７５ 具有非结构化不确定性的 鲁棒 ＳＴＡＴＣＯＭ控制 １３０ ７５１ 测试系统 １３１ ７５２ 线性化和不确定性 建模 １３２ ７５３ 极小化极大 ＬＱＧＳＴＡＴＣＯＭ 控制器 １３３ ７５４ 案例研究 １３５ ７５５ 控制设计算法和性能 评估 １３８ ７６ 同步 ＳＴＡＴＣＯＭ和桨距角 控制 １４０ ７６１ 控制器性能评估 １４４ ７７ 具有结构不确定性的风电 场 ＳＴＡＴＣＯＭ控制器 １４８ ７７１ 测试系统和控制 工作 １４９７７２ ＳＴＡＴＣＯＭ控制 策略 １５０ ７７３ 线性化和不确定性 建模 １５１ ７７４ ＳＴＡＴＣＯＭ控制器 设计 １５３ ７７５ 控制器设计算法 １５４ ７７６ 控制器性能评估 １５５ ７７７ 低电压期间的 稳定性 １５５ ７７８ 风力发电机对风速 变化的响应 １５７ ７８ 分散式 ＳＴＡＴＣＯＭ／ＥＳＳ 控制器 １５９ ７８１ 测试系统和控制 工作 １６０ ７８２ 问题描述 １６２ ７８３ 使用秩约束 ＬＭＩ的分 散式控制器设计 １６３ ７８４ 控制器设计算法 １６７ ７８５ 控制器性能评估 １６８ ７８６ 电压的升高和暂态稳 定裕度 １６９ ７８７ 低电压期间的有功和 无功输出功率 １７１ ７８８ 与标准 ＬＶＲＴ要求的 比较 １７２ ７８９ 不同运行条件下的 性能 １７２ ７８１０ 添加超级电容器的 影响 １７２ ７９ 本章小结 １７５ 参考文献 １７５ 第 ８章 互联电力系统中双馈 异步发电机的低电压穿越能力 １７９ ８１ 简介 １７９ ８２ 电力系统模型 １８０ ８３ 测试系统和控制工作 １８２ ８４ 问题描述 １８６ ８５ 使用秩约束 ＬＭＩ的分散式 控制设计 １８９ ８６ 控制设计算法 １９０ ８７ 控制器性能评估 １９１ ８７１ 电压的升高和暂态稳 定裕度 １９２ ８７２ 鲁棒 ＬＱ和 ＰＩ控制器 的比较 １９２ ８７３ 在风电场附近的严重 低阻抗故障 １９４ ８７４ 对比低电压穿越 标准 １９５ ８７５ 风力机对风速变化的 响应 １９５ ８７６ 不同运行条件下的 鲁棒性 １９８ ８７７ 多个双馈异步发电机控制 器之间的动态交互 １９８ ８７８ 不对称故障 １９９ ８８ 结论 ２００ 参考文献 ２０１ 第 ９章 光伏发电单元在配电网 中的交互 ２０４ ９１ 简介 ２０４ ９２ 光伏系统模型 ２０５ ９３ 案例研究 ２０８ ９３１ 小信号分析 ２１０ ９３２ 基于正规形理论的交 互指标 ２１１ ９３３ 时域仿真 ２１３９４ 用于非交互控制的问题 描述 ２１３ ９５ 光伏控制设计 ２１４ ９６ 控制设计算法和性能 评估 ２１６ ９６１ 三相故障 ２１８ ９６２ 连接的负荷突然 变化 ２１８ ９６３ 参考点变化 ２２０ ９６４ 光照急剧变化 ２２０ ９７ 结论 ２２２ 参考文献 ２２２ 第 １０章 结论 ２２４ １０１ 未来研究方向 ２２６ 第 １１章 附录 ２２７ １１１ 附录Ⅰ：具有大型异步 电动机的单机无穷大容 量母线系统的潮流和动 态数据 ２２７ １１２ 附录Ⅱ：异步电动机方程到 通用坐标系的变换 ２２７ １１３ 附录Ⅲ：用于励磁控制 设计的 的表达式 ２２８１１４ 附录Ⅳ：３机 ２区测试系 统的潮流和动态数据 ２３０ １１５ 附录Ⅴ：单一风电场无 穷大容量母线测试系统 潮流和动态数据 ２３２ １１６ 附录Ⅵ：具有非结构不 确定性表示的 ＳＴＡＴＣＯＭ控 制器的 表达式 ２３３ １１７ 附录Ⅶ：同步 ＳＴＡＴＣＯＭ 和桨距角控制的 和 ψ 表达式设计 ２３４ １１８ 附录Ⅷ：具有结构不确定 性表示的 ＳＴＡＴＣＯＭ控制 设计的 和 ψ表达式 ２３７ １１９ 附录Ⅸ：分散式 ＳＴＡＴＣＯＭ／ ＥＳＳ控制设计的 和 ψ 表达式 ２４２ １１１０ 附录Ⅹ：１６机 ５区测试 系统的潮流和动态 数据 ２４８ １１１１ 附录Ⅺ：１０机新英格兰系 统的潮流和动态数据 ２５３