风电场接入对电力系统暂态稳定影响研究

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1、风电场接入对电力系统暂态稳定影响研究ResearchontheInfluenceofWindFarm’sIntegrationonPowerSystemTransientStability学科专业：电气工程作者姓名：吴玉璋指导教师：姜惠兰副教授企业导师：刘琳高级工程师天津大学电气自动化与信息工程学院二〇一七年十一月摘要进入21世纪以来，各国为应对全球能源危机和环境问题，大力发展新能源发电技术。其中，风力发电凭借其成熟的技术和充足的储备含量成为新能源发电领域的重要组成部分，电力系统中风电的穿透功率逐年提高。风电

2、机组通常大规模集中性地并网，改变了网络的拓扑结构，因此造成电力系统潮流的变化，影响系统的稳定裕度。此外，故障期间风力发电机要求具有电压跌落时保持不脱网运行的能力，即低电压穿越（LVRT）能力。风机的LVRT势必会给系统暂态稳定带来新的改变。因此应综合考虑风电场接入对于电力系统暂态稳定性的影响。本文对目前双馈风力发电场接入对电力系统暂态稳定影响的研究现状进行了较为全面的总结，指出应从DFIG不具有传统意义上的机电暂态特性、改变系统的稳定裕度和不同LVRT方案下输出特性不同这三个方面综合考虑DFIG对系统暂态稳定

3、的影响。从电力系统动力学运动的角度出发，提出一种用暂态能量函数分析DFIG接入对电力系统暂态功角稳定影响的方法。基于电力系统经典模型构造单机无穷大系统的暂态能量函数，并引入DFIG的等效并联接地导纳模型，通过将DFIG接入对系统拓扑结构造成的影响转化为网络参数的变化，分析对系统稳定裕度的影响。进一步地，分析了故障期间DFIG通过影响同步机电磁功率来改变系统状态变量与能量积聚过程的影响模式，以及DFIG功率变化与能量积聚快慢的关系。通过暂态能量函数法的分析，兼顾DFIG对系统稳定裕度影响的考量和穿越期间对暂态稳

4、定性影响的分析。本文考虑了DFIG接入多机系统对于暂态稳定性的影响。以所有同步机的惯量中心角度作为整个系统运动的参考坐标系，采用互补群惯量中心变换将所有同步机等值划分为两个机群，大大减小了系统分析的复杂度。通过对含DFIG的系统增广网络进行收缩处理，将DFIG功率外特性对同步机电磁功率的影响转化为对同步机节点间电气距离的影响，进而通过节点功率方程实现DFIG对同步机电磁功率影响的量化分析。在两机群系统的运动模式下构造出系统的暂态能量函数，并分析得出故障期间不同LVRT方案对暂态稳定性影响优劣的判据。关键词：暂

5、态稳定性，双馈风力发电机，暂态能量函数，稳定裕度，低电压穿越IABSTRACTSincethe21stcentury,theworldhasvigorouslydevelopedclearenergygenerationtechnologytocopewiththeglobalenergycrisisandenvironmentalproblems.Windpowerhasbecomeanimportantpartoftheclearenergygenerationfieldwithitsmaturetech

6、nologyandsufficientreservecontent,andthewindpowerpenetrationinthepowersystemhasincreasedyearbyyear.Windturbinesareusuallyintegratedinlargescale,whichchangesthetopologystructureofthegrid,resultinginthechangeofpowerflowandthestabilitymarginofthepowersystem.In

7、addition,duringtheperiodoffailure,thewindturbinerequiresthelowvoltageridethrough(LVRT)capabilitytokeepthewindgeneratorsfromdisconnection.TheLVRTofwindturbinewillabsolutelybringnewinfluencetopowersystem.Therefore,theinfluenceofwindfarmintegrationonpowersyste

8、mtransientstabilityshouldbeconsideredcomprehensively.Inthispaper,thecurrentresearchofdoublyfedinductiongenerator’s(DFIG)influenceonthetransientstabilityofpowersystemiscompletelysummarized.Anditispointe