独立运行光伏系统暂态电压稳定分析

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1、维普资讯http://www.cqvip.com第34卷第23期继电器V0l_34No．232006年l2月1日RELAYDec．1，200639独立运行光伏系统暂态电压稳定分析盛鹏一，孔力，苗蕾，裴伟'(1．中国科学院电工研究所，北京100080；2．中国科学院研究生院，北京100080；3．河南省邓州市电业局，河南邓州474150)摘要：独立运行光伏电力系统中存在着电压稳定问题。根据系统的特点和问题的性质，采用时域数值仿真的方法分析，应用Matlab建立系统仿真模型，并搭建了实验系统平台，采用瞬时无功功率求解法快速检测

2、无功功率。仿真和实验结果证明无功功率不平衡是导致该类系统不稳定的主要原因。最后，提出了解决暂态电压稳定的有效办法和措施，对独立光伏电站的正常运行有指导性意义。关键词：独立光优系统；暂态稳定；时域数值仿真；瞬时无功功率；无功补偿『J中图分类号：TM7l文献标识码：A文章编号：1003-4897(2006)23-0039-05针对以发电机为电源的系统，未对有限直流源经逆0引言变供电的电力系统的情况讨论。其次，过去的独立独立的太阳能光伏发电系统，作为解决边远无系统中一般不包括输配电系统，对变压器的讨论也电地区供电的有效手段，在我

3、国西藏等地区，得以大较少。而这些是影响独立系统暂态稳定性的重要因量实际的应用¨。在这些独立运行系统的设计过素。最后，因为该类系统主要的发展趋势是并网运程中，因为结构相对比较简单，因此只对系统容量与行，很少针对独立运行的系统进行稳定性分析曲J。负荷估计等因素作了相关的讨论，而没有对该类系本文对位于西藏安多的独立光伏供电系统进行统的稳定性问题，尤其是暂态稳定问题考虑进行深仿真建模，并搭建了简单的以逆变器为核心的实验入的分析和研究。随着系统容量扩大，变压器和输系统。由于在实际运行系统中，暂态过程中的电气配电系统的加入(如图1所示

4、)，系统的暂态稳定性量非正弦。因此，需要利用瞬时无功功率快速求解的问题就会表现出来。如在系统带载投入时，会造无功功率。因此，本文在仿真模型和实验平台中，采成操作失败J。这些现象的出现，影响了系统的正用了瞬时无功功率求解法来分析系统无功功率对暂常运行，制约了独立运行光伏发电系统的进一步普态电压稳定的影响。及应用。l独立光伏发电系统的暂态电压稳定问题无功功率除了消耗设备容量，增加设备和线路损耗外，还会加大线路和变压器的电压降，降低系统远鱼煎Il交流负荷0的电压稳定性。而当系统中存在冲击性无功功率负●●园变。囟载时，还会使电压产

5、生剧烈波动，使电能质量严重下降J。以图2所示简单的电力系统和负荷的等效电一l升压变压嚣路为例分析。可得：各源L—遁囫AU：(尺+jX)：下PR~+QX+图1独立光伏发电系统示意图Fig．1Sketchmapofastand—alonephotovohaicpowergenerationsystemj：△uR+jAU(1)国内外应用传统的电力系统暂态稳定性分析方一般情况下，和间夹角很小。在图1所代法，针对独立电力系统的稳定性问题的特点，还是做表的独立运行系统中，输电电压等级为10kV，因了很多的研究工作，得到了很多值得借鉴的

6、成果，但此，尺比小得多。因此式(1)可简化为：还有许多不足。首先，前面的研究工作，主要是IAUl(2)维普资讯http://www.cqvip.com继电器2系统仿真及其分析2．1系统仿真结构本文选择较有代表性的安多光伏电站为研究对象。安多光伏电站设计总容量100kW。系统的负荷是以各种照明设备为主的负荷。由于输电距离相Aq对较长，为减少传输损耗，采用10kV输电、380V△配电的方案。系统模型如图3。(b)图2系统等效电路及相量图Fig．2Equivalentcircuitofpowersystemwithloadand

7、vectormap从式(2)看出，系统电压的波动主要是由无功功率的波动引起的。传统的功率定义，是建立在平均值基础上的定图3独立运行光伏发电系统仿真模型义，并且在现场检测应用中，需要积分一个周期才能Fig．3Simulationmodelofstand—alonephoto得到检测结果，在暂态的时域分析过程中，有一定的voltagegenerationsystem局限性。而在80年代由赤木泰文提出并逐步发展起来的三相电路的瞬时无功功率理论，可以完全无为了分析系统的瞬时无功功率的流动，根据前延时地得到检测结果，具有很好的实时性

8、。不仅适面介绍的瞬时无功功率的定义，应用Simulink提供用于正弦波，而且适用于非正弦波和任何的过渡过的库函数，搭建了计算系统中各部分的三相瞬时功程的情况“。率的计算模块，得到任一节点的三相瞬时无功功率。设三相电路的各相电压和电流的瞬时值分别为2．2仿真结果e、e、e和i、i、，转换到一卢两相正交坐标