干扰性负荷对风电场运行影响分析与控制策略的分析

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1、万方数据华北电力大学硕士学位论文五啦Vl+◆风蚋l并罔煮6l3强．童童童妻的。幽1．1牵引负荷及周边风电场示意图由于所处地理位置具有良好的风光条件，加上国家政策的支持，我国西北及西南电网形成了具有风力发电集中和以电弧炉为主的高耗能企业比例高的特点，再加上随着电气化铁路的大力发展，使得以电弧炉和牵引负荷为主的干扰性负荷与风力发电场两者之间的交集越来越普遍，其矛盾也将更加突出。本课题依托于国网宁夏电科院“适用于多源环境和输配电网的组态仿真关键技术研究与示范”课题一一“大规模干扰性负荷接入对新能源发电产生的影响”和“沪昆铁路电能质量评估项目”两个科研项目，研究牵引负荷接入对邻近风电场中风电机组影

2、响的评估与分析，以及电弧炉负荷对统一PCC点的风电场的影响特性，并提出相应的控制策略。对于干扰性负荷对邻近风电场产生的影响作用及其评估分析将对风电场的规划、电气化铁道的沿途布线以及高耗能负荷的系统接入点的选取都具有十分重要的参考意义。1．2国内外研究现状目前，关于干扰性负荷对风电场运行的影响分析大都只局限于牵引负荷，而且相关文献比较少，大部分的研究都只是基于实测数据的统计定性分析和简单的系统仿真，缺乏有效地对其潜在影响进行定量评估与分析。且对于电弧炉负荷与风电场在同时在同一地点接入的问题并没有给以足够的考虑。文献[1]通过对实测数据的分析，从机理上阐述了电铁牵引负荷的供电特点，并分别对电气

3、化铁路引起的谐波、负序电流以及冲击功率方面对风电场和风电机组运行影响的特点进行定性分析，但没有对其影响做出定量的分析评估，也没有针对具体的负序进行深入研究。文献[2]只对电气化铁路产生的谐波对含风电场电力系统的影响进行阐述，没有对负序干扰程度进行建模分析。文献f31通过现场测量统计，对电铁和大规模风电接入电网产生的谐波进行了仿真，分析了谐波对所处电网的污染范围和影响程度，没有考虑牵引负荷产生的负序分万方数据华北电力大学硕士学位论文量对风电场运行的影响。文献[4]分析了电铁牵引负荷的谐波特性以及异步风电机组谐振的特点，针对某地区电网中在共同PCC点接入牵引负荷和风电场的情况进行仿真分析，从理

4、论上分析了牵引负荷产生的谐波对风电场运行的影响分析，并提出了治理的建议和措施。文献[6】分析了Y／A．11接线的牵引变压器与平衡变压器的产生负序电流的特点，并利用计算机对牵引负荷产生的负序电流进行分布计算，但其只是考虑牵引负荷产生的负序分量，没有考虑到换相接入及其对邻近风电场的影响分析。文献[7]提出了一种电力牵引负荷负序电流的计算方法，考虑单台和多台机车换相接入的问题，并将计算得到的总负序电流接入同一支路，但对负序分量造成邻近风电机组的影响并没有涉及到。文献[8]分析了BT供电方式下牵引负荷产生的负序电流及相角问题，但目前电铁多采用AT供电方式的，因此与实际情况存在差异。文献[9】采用P

5、SCAD／EMTDC软件针对某一实际电网进行仿真，分析电铁牵引负荷在发电机端口产生的负序电流及其对发电机负序保护整定的影响，但其没有考虑区域电网中的多个发电机端负序分量和换相接入的问题。电弧炉作为一种典型的干扰性负荷，电弧炉的精确建模是研究其对电网产生电能质量影响的基础，目i矿国内外已经有多种电弧炉模型。文献【10]中基于电弧控制系统建立了自适应的电弧炉模型，主要包括控制器、非线性电弧和供电系统三个模块组成。该模型可以通过调节控制电弧弧长来改变电弧电流、电压，达到适应不同的仿真需求。由于控制电弧的系统复杂、计算量大、实效性较差。文献【11】提出了一种电弧的时变阻抗模型：R(t)=R．(1+

6、sin(09，f))，缈，为闪变频率，冠为根据实际情况给出的恒定阻抗。由于模型参数的限制了模型的适用范围，即主要用于电弧炉供电系统的电压闪变与波动问题的研究，具有一定的局限性。文献【121基于PSCAD／EMTDC仿真软件建立了以电弧炉的能量方程为基础，以电弧半径作为状态变量的非线性时变电弧炉模型，通过求解非线性时变方程的动态过程模拟电弧电压一电流的特性。文献[13]基于模糊逻辑理论建立了电弧炉模型，是一种非机理负荷建模方法，缺乏有效的物理过程做支撑，实际意义有限，不适合采用。文献[141通过模拟电弧电压和电流的随机性，建立了用于电压干扰研究的电弧炉模型，通过仿真数据与实测数据的比较，验证

7、了模型的准确性，但是由于实测数据的不唯一性，其模型的只适用于一定的局部范围。目j订的研究关于电铁牵引负荷和电弧炉负荷已有大量的研究，但大部分都只局限于负荷本身的建模，以及其对系统产生的谐波、负序影响的计算分析。缺乏对干扰性负荷的接入对邻近风电场的影响分析及评估的有效方法。本文针对现有研究状况的不足，分别在考虑单个牵引负荷及多个牵引负荷轮流换相接万方数据华北电力大学硕士学位论文入的情况下，针对牵引站附近的的风电机组流过的负