大型风电场对电力系统暂态稳定性的影响.pdf

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1、第电力系统自动化,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中,,北京市国电力科学研究院北京市华北电力大学电气工程学院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

2、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龟机组。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,,引言针对普通异步电机且由于当时风电场装机容量小,因,,风电接人对电网暂态稳定性影响也不显著此对目前我国风电建设进入一个快速发展时期风风电接人后电网侧发生大扰动时的电网暂态稳定性电场的接人呈现出不同于以往的特点单个风电场。变化情况未做深人研究,,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的风电机组的暂态稳定装机容量为甚至更大的规划风电场将直。机理进行

3、了理论分析然后针对我国一个接人大量接接人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人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人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人后电网暂态稳双馈风电机组暂态稳定机理分析定性会发生变化。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〔相关研究川文

4、献在仿真程序中研究,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〕采用仿真平台针对单机。,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系统故障后的稳定性表明,。失去同步稳定性遭到破坏川,输电线路越长采用异步电机的风力发电

5、系统稳定是在普通绕线式异步感应电机的基础上性越差文献〕在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。仍。田。性及其模型对稳定性的影响,由于当时基于双馈感为,一异步运行其转子转速可

6、以通过改变应电机一技,,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。的稳态电路模。一一一一。仁〕收稿日期修回日期型如图所示··,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,占凡从子旋转磁场的转速保持在同步速使故障过程中,。。几乎不发生变化因此尸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暂态‘,过程中为的值来提高电磁功率同

7、样起到减小一一同步电抗屿乓转子滑差感应电势屿转子滑差电抗、。一屿空载电势云一屿凡云是由转子外部励磁电压与加速面积增加减速面积的效果双馈风电机组的认瓦。的合成电压所形成的转子励傲电流决定的,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,有关飞轮效应图稳态电路,从能量平衡的角度看变速风电机组在故障过程中的加速特性会使得一部分不平衡的暂态能量转,。,换为转子旋转的动能减缓对电网的冲击故障清具有广泛的稳定运行范围在任一滑差,的运行点上具有与传统同步发电机相同的功角特性除后在双馈风电机组

8、控制系统的调整下逐渐释放给电网。变速风电机组的可变速能力使得其在暂态方程,五过程中类似于一个储能的飞轮使双馈风电机组较厂,二不二。入,同步电机表现出更好的暂态特性,式中占为与夹角。从理论分析可以看出双馈风电机组由于具有、一,双馈风电机组的机电暂态特性变速能力独特的转速原动机机械转矩特性及先,,。双馈风电机组的机械转矩特性进的励磁控制系统使其暂态特性好于同步机组基于的变速风电机组对每一个给定的风,双馈风电机组动态数学模型一速有一条对应的转速原动机机械转矩曲线如图。,。所示图中风速饥讥为能准确进行风