大规模风电场接入电网电压稳定性分析

作     者：石少通 

作者单位：华北电力大学 

学位级别：硕士

导师姓名：卢锦玲

授予年度：2014年

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] 

主      题：大规模风电场 静态电压稳定 双重电压稳定指标 结构熵权法 暂态电压稳定 

摘      要：随着经济社会的不断发展，能源与环境问题日益突出，风力发电以其无污染、资源丰富和开发技术较成熟等优点获得各个国家的青睐和大力发展。我国风力发电的特点是大规模集中开发，高压远距离输送，风电接入电网的电压等级越来越高，但是风电功率具有随机性和有限可控性，随着风电并网容量和电压等级越来越高，风电并网对电网电压稳定性的影响越来越突出，因此，本文对大规模风电场接入电网后系统的静态电压稳定性和暂态电压稳定性问题进行了分析研究。具体研究内容如下： （1）在DIgsilent/PowerFactory软件中搭建了风电机组模型及其控制系统模型。分别建立了普通异步风力发电机和双馈感应风力发电机的稳态分析模型和暂态分析模型;同时搭建了包括桨距角控制、转子侧变频器控制及网侧变频器控制的双馈感应发电机组综合控制模型。 （2）给出了潮流计算中风电场节点的处理方法，在Matlab软件中编写了含风电场的连续潮流算法程序，将风电场节点看作特殊的负荷节点来处理，改进了连续潮流计算中负荷节点的增长方式，将普通异步风电机组的无功电压特性（非线性）考虑进来而不是采用以往负荷变化时，无功功率保持不变或按固定功率因数增长的线性增长方式。 （3）建立了能够同时考虑有功功率和无功功率的双重电压稳定指标进行静态电压稳定分析。综合考虑有功功率和无功功率对静态电压稳定性的影响，利用连续潮流法从风电场的有功波动和电网节点的无功裕度两方面将源网协调起来，并利用结构熵权法对双重电压稳定指标的权重系数进行分配。算例结果表明基于结构熵权法的双重电压稳定指标在确定含风电场系统的电压稳定薄弱节点分布时克服了单个电压稳定指标的局限性和不同指标之间的差异性，分析结果较单个指标更加准确和全面。 （4）采用临界故障清除时间指标、暂态电压跌落幅值及持续时间指标进行暂态电压稳定性分析。利用时域仿真法对风电接入电网进行了暂态电压稳定仿真，对系统在遭受大扰动时的暂态电压稳定性进行了分析，并对风电机组的桨距角控制和转子侧变频器控制进行了改进，提出了快速桨距角控制和具有暂态电压支撑的转子侧变频器协调控制策略以改善风电接入后系统的暂态电压稳定性。通过算例仿真，利用上述暂态电压稳定指标验证了改进的控制模型对故障情况下系统暂态电压稳定性的改善作用。