低电压穿越控制诱导的陆上风电场电压振荡的分岔分析及其判据研究

作     者：孔贺 侯山 赵弋菡 杨金洲 李业成 王嘉伟 薛安成 KONG He;HOU Shan;ZHAO Yihan;YANG Jinzhou;LI Yecheng;WANG Jiawei;XUE Ancheng

作者机构：新能源电力系统国家重点实验室(华北电力大学)北京市昌平区102206 

出 版 物：《中国电机工程学报》 (PROCEEDINGS OF THE CHINESE SOCIETY FOR ELECTRICAL ENGINEERING)

年 卷 期：2024年第44卷第21期

页      面：8475-8487,I0012页

核心收录：

学科分类：080802[工学-电力系统及其自动化] 0808[工学-电气工程] 08[工学] 

基　　金：国家自然科学基金项目(51477050 50707035 51725702) 

主　　题：电压稳定性 低电压穿越 分岔 无功控制方式 

摘      要：集中送出的陆上风电场电压支撑能力弱,且有功送电距离大多较长,随着其有功出力的增加,其电压稳定问题不可忽视。在实际电网中,曾出现过陆上风电场在高出力、无故障下、低电压穿越控制方式导致的电压振荡失稳现象,该文基于简化模型,针对该现象进行机理分析,并引申出适用于多机系统的判据。在机理分析方面,说明其对应一种高出力下低电压穿越控制诱导的非光滑分岔(high output excited low voltage ride through control induced non-smooth bifurcation,HLINB),并分析了HLINB与鞍结分岔(saddle node bifurcation,SNB)发生的边界条件;在判据方面,给出了发生HLINB的判据,并结合二阶锥算法给出判据的阈值计算方法。具体地,首先,基于实际案例,对陆上风电场无故障、高出力下,由低穿控制方式导致的电压振荡现象进行分析,说明该振荡现象对应于HLINB,进一步,推导HLINB与SNB发生的边界条件,结果表明,在风电场的典型低穿控制方式下,陆上风电场在高出力时更容易发生HLINB而非SNB;其次,分析了其他风电场无功控制方式对于待评估风电场的最大输出功率的影响,并基于二阶锥算法,给出考虑风电场无功控制方式及无功约束下,计及HLINB约束的风电场的最大输出功率的计算方法;最后,3机9节点和10机39节点的仿真算例表明,所提方法考虑风电场的控制方式,能够更加有效的评估系统的电压稳定性。