基于能量函数的含风电电力系统暂态稳定分析与控制

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1、分类号：单位代码：密级学号：学位论文基于能量函数的含风电电力系统暂态稳定分析与控制研究生罗远翔指导教师杨仁刚教授申请学位门类级别工学博士专业名称农业电气化与自动化研宄方向电力系统及其自动化所在学院信息与电气工程学院年月独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研宄工作及取得的研宄成果。尽我所知，除了文中己经注明引用和致谢的内容外，论文中不包含本人和其他人已经发表或撰写过的研宄成果，也不包含为获得中国农业大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研宄所做的任何贡献均已在论文

2、中作了明确的说明并表示了谢意。学位论文作者签名：时间：年月八日关于学位论文使用授权的说明本人完全了解中国农业大学有关保留、使用学位论文的规定。本人同意中国农业大学有权保存及向国家有关部门和机构送交论文的纸质版和电子版，允许论文被查阅和借阅；本人同意中国农业大学将本学位论文的全部或部分内容授权汇编录入《中国博士学位论文全文数据库》或《中国优秀硕士学位论文全文数据库》进行出版，并享受相关权益。保密的学位论文在解密后应遵守此协议）学位论文作者签名时间：年；月日时间：丨年月孓免日导师签名才％泠中国农业大学博士学位论文摘要摘

3、要随着风电在电网中的渗透比例越来越高，大容量风电场直接接入高压输电网将对我国电网带来越来越大的影响。大容量的风电直接接入电网，将使得原有系统的功率分布以及整个系统的动态特性发生改变。并且由于风电机组与同步发电机组有着不同的稳态与暂态性能，因此风电接入后电力系统的稳定性会发生变化，对电力系统传统的暂态稳定方法提出了新的要求。在各种暂态稳定在线分析方法中，暂态能量函数方法以其能够定量计算系统稳定程度，适合于灵敏度分析等优点得到较多关注。有鉴于此，本文围绕含有风电的电力系统暂态能量函数数学模型、暂态稳定定量分析方法以及在

4、风速扰动下暂态稳定分析等前沿科学技术问题展开深入研宂，主要研究成果如下：以经典模型下的电力系统暂态能量函数为基础，建立了含风电电力系统的暂态能量函数数学模型，由此可以定量计算出网络中每条支路上的暂态势能及分布在风力发电机当中的暂态能量。基于该模型研究了接入风电后系统的暂态能量在网络中的分布特性，动能和势能之间的转换关系，以及网络暂态能量的分布同系统稳定性之间的关系，为含风电电力系统暂态稳定分析奠定了基础。基于本文提出的含风电电力系统能量函数数学模型，研宄了风电机组接入电力系统的功角特性，进而对风电机组接入后的电力系

5、统功角稳定性进行了理论分析。据此分析了在风速突然变化时的系统暂态能量分布特性，提出了含风电电力系统稳定运行的必要条件，并建立了风速扰动时电力系统的稳定性判据。基于含风电电力系统暂态能量函数，提出了在含风电电力系统的输电网络上串联可控串联补偿装置（的控制策略。该控制策略充分利用了的可连续调节的特性，仅需所装设支路的就地信号，不需要任何其他遥测信息量，为解决基于能量函数控制策略的离散性与控制设备的可连续调节的矛盾提供切实可行的新方法。最后将预测技术应用于控制策路的有效实施。将本文所建立的能量函数模型应用于我国东北某实际

6、含风电电力系统中，对该系统在故障时的暂态稳定性进行分析计算。对仅依赖于支路信息稳定性指标进行了相应的修正，使之能够适应含风电电力系统在不同扰动下稳定性的定量计算。并采用对实际电网装设装置，使用本文所提的控制策略对装置进行控制，以提高实际系统的稳定性。关键词：暂态稳定性，含风电电力系统暂态能量函数，可控串联补偿，控制策略，风速扰动，稳定判据中闺农业大学博士学位论文中国农业大学博士学位论文，’，，中国农业大学博士学位论文目录目录摘要录第一章绪论选题背景及意义风力发电发展现状含风电的电力系统稳定分析现状含风电电力系统研宄

7、现状前研究存在问题本文主要工作第二章含风电电力系统暂态能量函数引言基于轨迹的支路势能函数理论概要含风电电力系统暂态能量函数仿真验证与研宄第三章含风电电力系统暂态稳定分析弓胃含风电电力系统稳定性问题含风电的单机无穷大系统暂态稳定判据含风电电力系统暂态稳定仿真实验第四章提高风电系统稳定性的可控串联补偿策略中国农业大学博士学位论文目录引言对电力系统暂态稳定性的影响及工作原理基于暂态能量函数的控制策略控制变量的预测仿真验证小结第五章实际系统应用引言实际■参数实际系统暂态能量分布实际系统稳定性定量计算实际系统稳定控制小结第六

8、章结论与展望结论展望参考文献个人胃☆附录算例系统⋯⋯：附录第三章部分公式推导中国农业大学博士学位论文第一章绪论第一章绪论选题背景及意义能源问题一直是世界各国经济文明发展以及人类社会进步的重要部分。从可持续发展的观点来看，人类目前所依靠的化石能源终将耗竭。年爆发的全球性的金融危机使得世界的经济格局发生改变，新能源和可再生能源也因此得到了发展，并逐渐成为全球经济