基于分岔理念之dfig并网对电力体系电压稳固性概述

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1、基于分岔理念之DFIG并网对电力体系电压稳固性概述第1章绪论1.1课题的研究背景和意义为了能更好的满足人们对用电的需求，我国电力系统机组容量逐渐增大、电压等级向特高压发展、输电距离跨度增大及电网互联程度增强，电网结构复杂且薄弱，再加上受到经济效益的驱使，系统常常在接近极限输送能力的状态下运行，这对系统保持稳定提出了考验。通过国内外发生的电力系统事故表明，和同步稳定性、频率稳定性事故相比，电压稳定性的突发性和隐蔽性特征更明显[1-2]。近些年，国内外发生的电压失稳和电压崩淸事故，以造成严重的经济损失

2、和社会混乱，电压问题已日趋成为电工学界研究的重点[3]。迄今为止，对电压稳定性的研究虽已得到很多有利结论，但相比与同步稳定问题，电压稳定的研究成果还不能满足工程实际运用的需求，主要体现在两个方面：一方面，对电压稳定机理的认识人们从不同的层面对其进行探讨，但尚未达成统一的结论；另一方面，至今尚未有一套被大家公认的用于电压稳定性分析的元件模型和数学方法。因此，加强有关电压稳定性问题的研究，在理论和实际运用上都具有特别重要的意义。风力发电具有随机性和间歇性，且远离负荷中心，目前运用最广泛的是以双馈电机为

3、代表的变速恒频机组，它不同于运行时向系统发送有功功率的同时也吸收无功功率的恒速恒频的感应式异步风电机[4]。目前发展风力发电已成为一些国家地区调整能源结构的重要措施之一，在发电形式中所占比重也逐渐增大。但是风机特性不同于同步发电机特性，风电并网会改变系统的潮流分布，风机注入功率的随机性、风机自身的动态特性，都显著影响局部电网的电压稳定性且对电力系统安全稳定运行及继电保护装置等提出了挑战[5],因此研究风电并网对电压稳定的影响具有很重要的意义。.1.2电压稳定性的基本概念电压稳定问题的研究已有将近7

4、0年的时间，关于电压稳定性的定义，CIGRE、IEEE以及国内的学者出版了相应的专题报告，但由于电压稳定性问题的复杂性，目前学术界还没有对其进行统一的定义。2001年我国出版的行标《电力系统安全稳定导则》（DL7552001)[6]、国家电网公司出版的《国家电网公司电力系统安全稳定计算规定》对电力系统稳定的补充和细化中给出了电压稳定的定义：电力系统遭受小扰动或大扰动之后，系统电压能够保持或恢复到允许范围以内，电力系统不发生电压崩淸的能力。2004年IEEE/GIGRE稳定定义联合工作组对电压稳定性

5、作了定义电力系统在初始运行点受到扰动后，系统所有母线能够维持稳定电压的能力，它依赖于负荷需求和负荷供给之间保持或恢复平衡的能力。无论是哪一种定义，其本质都是电力系统供给和需求之间失去平衡，对电压稳定就是指[9]:当系统向负荷提供的功率随着电流的增大而增大时，则系统电压稳定，否则系统电压失稳。当系统处于最大负荷点时，若继续增加系统的负荷，则会发生电压崩馈。根据扰动的大小，2004年IEEE/GIGRE稳定定义联合工作组将电压稳定分为大扰动稳定和小扰动稳定，两种电压稳定可以是长期的现象也可以是短期的现

6、象。大扰动电压稳定是指电力系统受到大扰动(如系统故障、切机、失去负荷等)以后系统所有母线维持电压稳定的能力。这类稳定需要检验从几秒到几十分钟的时间内系统的动态行为，以此确定由发电机、负荷特性、连续和离散控制及保护等设备之间的互相作用。大扰动电压稳定一般用非线时域仿真来研究。.第2章风电系统模型和电压稳定分析方法2.1引言随着电力系统在空间上规模的不断增大，节点维数向高维方向发展，结构布局逐渐变复杂，通过对实际的运行系统进行试验研究是非常困难的，对电力系统的分析大多是以电子计算机为计算工具进行数字模

7、拟和仿真，因而对电力系统各元件的数学模型的描述是分析研究电力系统行为的基础。电力系统的分析除了元件数学模型的描述外还包括电力系统的分析方法。本章简要介绍系统元件模型及本文运用的分盆理论、延拓法、时域仿真法几种电压稳定性分析方法。分忿问题起源于对力学上一些失稳现象的研究[67]，分盆理论是非线性理论的重要分支。如果非线性动态系统的结构不稳定，即整个系统受到扰动后系统的拓扑结构会发生变化，当系统受到任意的小扰动就可能使其拓扑结构发生变化，这种变化就称为分盆。由于电力系统实质上是一个高维的非线性动力系统

8、，电压失稳的过程是从系统稳态状态到分盆状态，而分忿理论是分析非线性动态系统稳定的有力工具[68]，故常用分盆理论来分析电力系统的电压稳定性。Andronnov和Neimark[3M于1961年在对电力系统稳定分析中引入分忿理论，KwatnyHG[69l等人于1986年运用分盆理论研究电力系统电压稳定性分析，之后一些国内外学者逐步将分盆理论运用于电力系统电压稳定的研究中。..2.2元件的数学模型同步发电机是电力系统中的核心元件，向系统提供有功功率和无功功率，其复杂的动态特性影响着系统