含风电场交直流混联系统的概率小干扰稳定性研究

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1、分类号TM712密级公开单位代号10256学号15203027专业学位硕士学位论文MASTERTHESISFORPROFESSIONALDEGREE含风电场交直流混联系统的概率小干扰稳定性研究学位申请人：贾庆宇指导教师：边晓燕专业名称：电气工程学位类别：工程硕士所属院系：电气工程学院2018年03月分类号TM712密级公开单位代号10256学号15203027上海电力学院专业学位硕士学位论文含风电场交直流混联系统的概率小干扰稳定性研究学位申请人：贾庆宇指导教师：边晓燕专业名称：电气工程学位类别：工程硕士论文定稿日期：2018.03摘要含风

2、电场交直流混联系统的概率小干扰稳定性研究摘要目前高压直流输电技术广泛运用于区域电网互联，交直流系统间的相互作用势必对整个系统的小干扰稳定性造成影响，直流的加入使电力系统的结构变复杂，小干扰稳定建模困难，难以通过模态分析定量地描述系统的稳定状态。与此同时，近几年风电发展迅猛，大规模风电并网成为常态，一方面风机引入的轴系振荡危害系统稳定性，且由于风机控制的复杂性，针对轴系振荡的产生机理和抑制研究还不够深入；另一方面风电出力的随机波动增加了系统运行方式的不确定性，确定运行方式下的小干扰稳定研究存在着一定的局限性。基于此，本文采用概率法研究多运行

3、方式下含双馈风电场交直流混联系统的小干扰稳定性，包含双馈风机轴系振荡、区内和区间低频振荡问题。研究的主要工作如下：（1）采用模块化建模的思想，利用插入式建模方法（PMT）建立包含LCC型直流系统准稳态模型、同步发电机六阶模型、励磁系统及原动机模型、网络和负荷模型在内的交直流混联系统,解决交直流系统模态分析建模困难的问题。（2）考虑同步机出力变化和负荷波动两种随机因素，运用混合中心矩与累加量结合的方法计算系统在任意分布下的概率潮流；结合概率潮流和建立的PMT模型形成状态矩阵，计算特征根参与因子、机电相关比辨识低频振荡模态，计算包括特征根实部

4、及阻尼比的概率分布；从而研究直流系统并入对交流系统小干扰稳定性的影响。（3）为利用直流功率的快速可控为交流系统提供附加阻尼抑制低频振荡。本文基于极点配置法设计了以交流传输线功率为输入信号的直流功率调制控制器（DCM），并与利用中心频率法设计的电力系统稳定器（PSS）的控制效果进行对比，根据控制效果提出DCM和PSS参数协调的原则。（4）利用插入式建模技术在原系统基础上形成包含双馈风电场的交直流混联系统模型，同时在考虑风电出力波动、同步机出力变化和负荷波动三种随机因素下，基于五机两区域系统研究双馈风电并网后的系统的轴系振荡和低频振荡。针对轴

5、系振荡的弱阻尼进行了详细的机理分析，并依此设计了一种以风机转差率为输入信号设计的轴系稳定器抑制轴系振荡。在此基础上研究了轴系稳定控制器、DCM、PSS三种稳定器对系统低频振荡和轴系振荡改善效果的异同。根据控制效果提出三种控制器共同抑制的参数设计方法，更好地改善系统的小干扰稳定性。关键词：交直流混联；双馈风电场；轴系振荡；低频振荡；概率特征根；附加直流功率调制；轴系稳定器IABSTRACTRESEARCHofPROBABILISTICSMALLSIGNALSTABILITYofAC/DCHYBRIDSYSTEMwithDFIGWINDFAR

6、MABSTRACTTheHigh-voltagedirectcurrenttransmissiontechnologyiswidelyusedininterconnectionofregionalpowergridatpresent.TheinteractionbetweenACandDCsystemhasaneffectonthesmallsignalstabilityofthepowersystem.Theaddeddcsystemcomplicatesthestructureofthepowersystemandthemodelin

7、gofsmallsignalstability.Itisdifficulttodescribethesystemsteadystatequantitativelywiththemodalanalysismethod.Atthesametime,withtherapidlydevelopmentofwindpowerinrecentyears,theappearanceoflarge-scalewindpowergridiscommon.ontheonehandtheshaftingoscillationofDFIGdodamagetoth

8、esystemstability,andthemechanismandinhibitionofshaftingoscillationarenotenoughforthecomplexityof