风电场接入电网强迫功率振荡研究

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1、东北电力技术2009年第1期风电场接人电网强迫功率振荡研究StudyonForcedPowerOscillationofPowerSystemIntegratedwithWindFarms范伟，赵书强(华北电力大学，河北保定071003)摘要：强迫功率振荡理论可以解释电力系统非负阻尼功率振荡。考虑了风电场(由变桨距定速异步感应发电机组成)接入电网时，风速扰动引起系统传输功率的振荡，建立风力发电机组模型，仿真分析了风速扰动引起系统传输功率的振荡情况。结果表明，风速扰动的频率接近或等于系统固有振荡频率时，会引起大幅度的功率振荡，且随着风速扰动幅值的增大，系统功率振荡的幅值也增大。关键词：变桨距

2、定速风力发电机；风电场；强迫功率振荡[中图分类号]TM614；TM712[文献标识码]B[文章编号]1004—7913(2009)01—0036—04出于保护环境的考虑以及全球面临能源短缺的文献[9]在原动机输出功率上加一小的正弦扰动，现状，风力发电在世界范围内得到了快速发展。但其频率与电力系统自然频率接近，结果系统出现大是风能具有随机性和不确定性，这将导致输出功率幅度的等幅功率振荡。文献[10]从频率角度分析不能像传统的火电、水电那样保持恒定，可能存在了强制型共振机理在多机系统中的振荡情况，给出持续的周期性小扰动。当接入电网的风机容量不断多机系统机电振荡频率计算式。增大时，会对电网的正常

3、运行产生较大影响。本文阐述了电力系统强迫功率振荡的机理，建电力系统中发电机运行时，在扰动情况下输电立了风速和风力发电机组的模型，重点研究风速周线上功率相应发生振荡，由于其振荡频率很低。一期性扰动引起系统强迫功率振荡的情况。般为0．1～2．5Hz，故称为低频振荡⋯。系统一1电力系统强迫功率振荡机理。旦发生低频振荡，可能会持续一段时间消失，也可能振荡幅值保持增长，振荡可能引起连锁反应，导设发电机采用经典二阶模型，式(1)为在工致系统解列，甚至造成大面积的停电事故J。作点附近线性化方程：低频振荡的产生原因在理论上成熟并得到广泛△6+2JBA6+△6=hsin(tot)(1)接受的是负阻尼机理，按

4、照其思想设计的电力系统稳定器(PSS)对低频振荡起到了很好的抑制作式中：卢=为阻尼系数；too=√为自然振荡频用。分叉理论和混沌现象则是近些年考虑电力率；K：c。s6。为同步力矩系数；h=Fo系统非线性而提出的新理论J。参数谐振机理是。将式指外界周期性扰动频率与系统的自然振荡频率存在(1)写成：某种关系时，因谐振而产生大幅度的电气振荡。强迫功率振荡是引起电力系统低频振荡的原因之+2+(Do2=hsin(wt)(2)一式(2)为二阶常系数线性非齐次微分方程，其解。文献[7]通过特征值分析法分析电力系统强迫功率振荡机理，指出强迫功率振荡与负阻尼低频振由通解和特解两部分组成：荡的不同。文献[8]

5、以单机无穷大系统模型为基=l(t)+2(t)(3)础，分析了影响电力系统强迫功率振荡的主要因素。解为0●<>●<>●0●<>●C>●o●o‘0●<>●0●<>●C>●◇●‘》●<>●-0>●<>●—￡Ho●◇●<>●<>●<>●(>●(>●0●◇●0●‘≯●<>●<>●o●<>●<>●<>●<>●(>●<>●<>●·(>●<>●<>●<>●<>●<>●统改造期间，完成了对给水泵转速监测保护系统的作者简介：改造。改造后减少了检修人员的维护量，提高了给高铁英(1971-)，女，工程师，从事火力发电厂热控设备检转季委答安全品质。目前运行情况修工纸(收稿日期：0o一一03)良好，达到了预期的目的。

6、⋯⋯～2009年第1期东北电力技术371()=Aoe—sin(to一卢t+o)(4)用以下函数拟合：2(t)=Asin(tot+)(5)cP(A，13)：o．5(一o．一5)e一21+0．006A(11)通解(t)是1个减幅振荡，参数。和‰是^1由初始条件决定。A：A+008／3一+1(、1。2)特解(t)是1个等幅振荡，是扰动所引起的．从轮毂到发电机转子的机械传动部分可用一阶强迫振荡，即稳态响应，其振荡频率与扰动频率相惯性环节来模拟：同。其中：LA=——=======兰======(6)鲁=1((13),／(too~一to)+to。式中：Tm为输入异步发电机的转矩；r为机械传：arcta

7、n一(7)动部分的惯性时间常数(s)。toO——to2．1．2桨距角控制模型由式(6)可得，当to为某1个值时，振荡幅通过调节叶片的桨距角，使风力机在额定风速值达到最大值。用求极值的方法得到使振幅达到极以下跟踪c的最大值，从而提高风能利用的效大值的to为率，并能在额定风速以上保持风机输出功率的恒to，=^／／一(8)定。桨距角控制系统如图1所示。则最大振幅为h√一(9)因此可以看出，若存在1种周期性扰动，当这图1桨距角控