大型风电场对电力系统暂态稳定性的影响

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1、维普资讯http://www.cqvip.com第3O卷第15期电力系统自动化Vo1．3ON0．15102006年8月10日AutomationofElectricPowerSystemsAug．10．2006大型风电场对电力系统暂态稳定性的影响迟永宁，王伟胜，刘燕华。，戴慧珠(1．中国电力科学研究院，北京市100085；2．华北电力大学电气工程学院，北京市102206)摘要：对大型风电场接入后的电力系统暂态稳定性进行了研究。从理论上分析了基于双馈感应电机的风电机组的暂态稳定机理；基于双馈风电机组的动态数学模型，通过仿真计算研究了大型风电场并网对电力系统暂态稳定性

2、的影响，分析比较了在同一接入点接入双馈风电机组与接入同步发电机组对电力系统稳定性的影响，仿真计算进一步验证了理论分析的结果；最后得出结论：基于双馈风电机组的风电场对电力系统暂态稳定性的影响要好于在同一接入点接入相同容量的同步发电机组。’关键词：暂态稳定性；风力发电；风电机组；双馈电机；动态模型中图分类号：TM614；TM7120引言针对普通异步电机，且由于当时风电场装机容量小，风电接入对电网暂态稳定性影响也不显著，因此对目前，我国风电建设进入一个快速发展时期，风风电接入后电网侧发生大扰动时的电网暂态稳定性电场的接入呈现出不同于以往的特点：单个风电场变化情况未做深入

3、研究。装机容量越来越大，并网电压等级不断提高，有多个本文首先对基于DFIG的风电机组的暂态稳定装机容量为100Mw甚至更大的规划风电场将直机理进行了理论分析；然后针对我国一个接人大量接接入220kV输电系统。由于风电机组往往采用风电的实际电力系统，通过电网侧发生三相短路故不同于常规同步发电机的发电技术，在电网发生故障时的暂态稳定计算研究了风电场接入对电力系统障时其暂态特性与传统同步电机有很大不同；大量暂态稳定性的影响。风电接入改变了电网原有的潮流分布、线路传输功率与整个系统的惯量，因此，风电接入后电网暂态稳1双馈风电机组暂态稳定机理分析定性会发生变化。1．1DFI

4、G的稳态电路风电接入对电力系统的影响及稳定性问题已有对于同步电机的暂态稳定性问题已经有过大量相关研究口]。文献[1]在EMTP仿真程序中研究研究，在电网故障期间由于机械转矩与电磁转矩的了风电机组机械驱动环节的不同模型对风电场稳定不平衡会使同步电机的转子加速或减速，导致的直性的影响，得出采用集中质块模型相对于采用详细接后果是功角摇摆，由于发电机电磁功率与功角近轴系模型所得的风电场稳定性过于乐观的结论；文似正弦关系，功角摇摆会引起系统电压与功率的振献E2]采用MATLAB／Simulink仿真平台针对单机荡。若故障没有及时清除甚至会引起同步机组之间无穷大系统研究了风电

5、系统故障后的稳定性，表明失去同步，稳定性遭到破坏[7]。输电线路越长，采用异步电机的风力发电系统稳定DFIG是在普通绕线式异步感应电机的基础上性越差；文献[3]在PSCAD／EMTDC仿真程序中采外加了连接在转子滑环与定子之间的变流器及其控用异步电机模型计算了包含风电场的电力系统在短制系统，属于交流励磁异步化同步电机的一种。转路故障过程中的暂态稳定性，得出了风力发电机的子的电角速度、转子外加励磁电源产生的旋转磁动态行为对电力系统暂态稳定性没有严重影响的结场角速度与同步旋转磁场角速度。的关系为：论。上述研究大多侧重于风力发电系统本身的稳定(cJ0一(cJ+(cJ(1

6、)性及其模型对稳定性的影响，由于当时基于双馈感DFIG为异步运行，其转子转速可以通过改变应电机(DFIG—doubly—fedinductiongenerator)技交流励磁电源的频率进行调节，克服了传统同步发术的变速风电机组还不成熟，相应的研究计算都是电机必须严格同步的要求，把发电机机械与电气之间的刚性联系变为柔性联系。DFIG的稳态电路模收稿日期：2005—1221；修回日期：200603—27。型如图1所示

7、8]。维普资讯http://www.cqvip.com·学术研究·迟永宁，等大型风电场对电力系统暂态稳定性的影响11子旋转磁场的转速保持在同步速，使故障

8、过程中RjRJ几乎不发生变化，因此P不会发生剧烈的振荡。另外，若双馈风电机组在故障过程中能够采用类似于同步机强励的控制策略，还可以通过提高E(暂态过程中为E)的值来提高电磁功率，同样起到减小同步电抗：‰L；转子滑差感应电势：Jsoh3L，；转子滑差电抗加速面积、增加减速面积的效果。双馈风电机组的Xrsoh3L，；空载电势E。joh3L，r；E是由转子外部励磁电压与‘的合成电压所形成的转子励磁电流决定的，与转子外部励磁电压、滑转子励磁控制系统有利于改善暂态稳定特性。差S有关1．2．3飞轮效应图1DFIG稳态电路从能量平衡的角度看，变速风电机组在故障过Fig．1Ste

9、adyst