达坂城风电场动态无功补偿方案研究

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1、文章编号：中图分类号：TM714文献标识码：A学科代码：520·6020达坂城风电场动态无功补偿方案研究田继伟张新燕（新疆大学电气工程学院，新疆维吾尔族自治区乌鲁木齐市830008）StudyonDynamicReactivePowerCompensationSchemeofDabanchengWindFarmTIANJi-wei，ZHANGXin-yan(SchoolofElectricEngineering,Xinjianguniversity,Urumqi830008,China)ABSTRACT:Toconst

2、ructDabanchengwindfarmandsurroundingpowergriddetailedmodelsinPSS/Einterface.AndthenactualizethreekindreactivepowercompensationschemeforDabanchengwindfarminshortcircuitfault,tocomparetheirpowergrid’svoltagerecoverability.Thissimulationresultcanbereferenceddatafor

3、Dabanchengwindfarmsafeandsteadyrun..KEYWORDS:windfarm;reactivepowercompensation;voltage;PSS/E;Dabancheng摘要：在PSS/E环境下构建达坂城风电场及周边电网详细模型，然后对达坂城风电场在短路故障条件下采取了三种不同的无功补偿方案，比较了其电网电压的恢复能力。该仿真结果对于达坂城风电场的安全稳定运行具有一定参考意义。关键词：风电场；无功补偿；电压；PSS/E；达坂城50引言新疆地区的风力资源十分丰富，然而风电场一般远离负

4、荷中心，承受冲击的能力很弱，随着风电装机规模的扩大，风电的不可控性将给周边地区的电网电压造成一定影响。因此，合理地对风电场进行无功补偿，对于保证该地区电网电压的稳定具有相当重要的意义【1，2】。使用无功补偿可以改善电网的电压稳定和大型风电场的故障穿越能力【3】。从动态稳定极限的角度看，使用无功补偿意味着“提升”风速在额定值以上范围时的电气转矩与速度关系特性。这可以理解为，当考虑感应发电机电气转矩与速度关系特性时，可以跟随高于失速速度范围内对US=1.0情况计算的曲线。这一配置可提高临界速度ωCR，从而改善电压稳定性【4

5、】。无功补偿的目的在于重建电网电压并使大型风电场穿越输电网的短路故障。电网电压必须在已确定的运行范围内重建。这意味着电压可能没有表现出失控衰减趋势。电压过高也是不能接受的，因为这会导致其他损坏。因此，风电场需要的无功补偿既可能是容性的，也可能是感性的【5】。只要定速风电机组不使用保护性解列，在电压重建时这类风电机组的感应发电机就会从电网吸收无功功率。因此，这种情况下需要的无功补偿的性质就是容性的【6】，它包括但不限于以下各类。（1）静止无功补偿器(SVC)。它包含大量并联电容器和电抗器，分别起发出无功和吸收无功的作用，

6、但实际运行时其输出要经过协调。术语“静止”表示该装置没有运动及旋转部件。电容器投切和电抗器连续控制分别由可控硅开关和可控硅阀实现【7,8】。（2）同步调相机。它是没有原动机和机械负荷的同步电动机。它的无功输出由励磁控制。调相机可使用调压器自动调节与电网的无功交换，维持期望的机端电压【9】。（3）Statcom，即静止同步补偿器。它是用含IGBT（绝缘栅双极晶体管）开关的电力电子器件控制的电压源变换器【10】。1新疆电网与达坂城电网的结构及特点。本文的研究目的在于，以PSS/E5软件包为平台，建立达坂城及其周边电网的单线

7、图模型，考察达坂城风电场在短路故障条件下，串联无功补偿装置后保持稳定运行的能力。图一、达坂城风电场及周边电网结构简图PSS/E风机软件包中共包含了四种风电机组模型，分别为GE公司生产的1.5MW和3.6MW两种风电机组模型(GEl5和GE36)，它们是基于双馈感应发电机的变速恒频风电机组结构；另两种为丹麦VESTAS公司生产的0.66MW和1.8MW、基于滑差可调的绕线式异步风力发电机的恒速恒频风电机组结构(VS47和VS80)【11、12】。达坂城1号和2号风电场的总装机容量为l00MW，其中普通定速风电机组占总装机

8、容量的60%，最优滑差风电机组占总装机容量的40%;达坂城3号风电场的装机容量为300MW，采用变速运行的双馈风电机组。由于软件包内的风机模型比较单一，对于没有的模型，本文将尽量选择与其相近的进行代替【13】。2对达坂城风电场进行无功补偿分析输电系统中最常发生的短路故障是单相对地短路及不接地的相间短路。从实际经验看，定速风电机组可