风电外送对电力系统干扰稳定性影响.pdf

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1、万方数据渺‰。。≯—妒太翘蟆风电外送对电匆蠢统小干扰稳定：蛙影跑杨涛i，郑涛·，迟永宁2，李琰2(1．华北电力大学四方研究所。北京102206；2．中国电力科学研究院，北京100192)摘要：推导了双馈机组用于小干扰稳定分析的数学模型，包括轴系模型、桨距角控制模型、双馈电机模型、转子侧及网侧变频器控制系统模型等。针对通辽外送型电网大规模风电接人，分析了风电接入后对系统振荡模式及阻尼特性的影响。通过对系统不同运行方式、相同运行方式下不l司发电负荷水平以及传输风电和火电的特性对比分析等。系统研究了大规模风电外送对电力系统小f扰稳定的影响。研究表明，大规模风电接入后风电场不同的运行状态及

2、出力水平会对系统的振荡及阻尼特性产生影响：系统不同的运行方式可能会使某些区域内振荡模式出现或消失．但这些模式的阻尼比一般较高，同时也会改变有大机群参与的区域间模式的振荡及阻尼特性．关键词：风电外送：小干扰稳定：振荡模式；阻尼比中图分类号：TM614：TM712文献标志码：A文章编号：1004—9649(2010)06．0020．060引言风电作为新能源．装机容量逐渐增大．接入电压等级也从配电网发展到输电网．其对系统稳定性的影响越来越大⋯．同时风电机组及风电场的运行和控制技术也有了成熟的应用和研究【“J。风资源集中地区负荷相对较小．大型风电基地一般通过联络线外送功率，这使得系统小干扰

3、稳定问题更加突出。风机小干扰稳定建模及风电场对系统小干扰稳定的影响已有研究。文献『5]针对普通异步风机进行的小干扰稳定研究表明．固定转速风机对系统原有振荡模式影响不大．与风电场相关的振荡模式阻尼较好。文献[6]以瑞典电网为对象，研究了不同类型风机的风电场对北欧互联电网阻尼及功率振荡的影响．结果表明．针对挪威与瑞典的区域间振荡模式。异步风机能改善系统阻尼．基于双馈和永磁同步电机的变速风机不同程度降低了系统阻尼：针对挪威与芬兰的区域间模式．各类型风机对系统阻尼影响不大。但未考虑风机机械系统模型．且仅针对单一振荡模式进行分析。文献[7]建立了异步风机小干扰稳定数学模型．以内蒙古电网为例．

4、分析了不同运行方式下包含风电的内蒙古电网向华北电网输送相同功率时系统的振荡及阻尼特性．但未考虑内蒙古与华北电网间联络线功率变化时系统的小干扰稳定特性。本文在推导了双馈机组小干扰稳定的数学模型的基础上，以通辽外送型电网接人大规模风电为例，系统研究大规模风电外送对电力系统小干扰稳定的影响。1双馈风电机组小干扰稳定数学模型1．1风力机模型风力机从风能中捕获的功率为：只=0丁1c，够，A)p，rrR2y：PR0VwyoI吐式中：V。为风速，m／s；V。VR、y。分别为启动、额定及切出风速；PR为风力发电机的额定功率；P为风轮吸收的功率

5、；p为空气密度，kg／m3；月为风轮半径，m；C。够，A)为风能利用系数。1．2桨距角模型风速变化时为保证风能转换效率和风机的平稳输出。需对风机桨距进行控制。以一阶微分方程表示风机桨距角控制系统：警：}眠1B)(2)出一丁woy7、‘7式中：k为桨距系统惯性时间常数；成为桨距角初值。收稿日期：2009-12-17；修回日期：2010-04-10作者简介：杨涛(1983一)，男，山东威海人，硕士研究生，从事电力系统运行与控制、大规模风电并网研究。E-mail：yt4608@163．eom万方数据～，k捌氓1．3轴系模型风电系统小干扰稳定研究中。风机轴系会引入相关振荡模式【8】。考虑轴

6、系两质量块模型，对异步机有s=(to．---a,F)／to．．轴系模型为：2日。。1doJt一Ⅲ=瓦一KO-D(∞。喇。(1呻))2H，∞。ids=KO+。(∞。砌。(1q))一￡(3)dO．吾剐s(∞一圳s(1--s))式中：K为轴刚性系数；D为等效阻尼系数；口。为低速轴相对高速轴的扭振角度；％、瓦分别为风机机械转矩与发电机电磁转矩；09。，为风机转速；s为发电机转差率：∞为定子磁场转速。1．4双馈异步电机模型稳定分析中．发电机通常看作暂态电抗后的电压源。文献[9]给出了由坐标下双馈机的方程。重新定义剧、既’和F，并忽略定子电磁暂态过程：副一半蟓日’=哥toL％(4)∞’X’=≠

7、(L。L。也：)U打将式(4)代入转子磁链方程，可得：江亡弘等屯沪最瞄}∞9乒一上E·+坠屯甜。‘∞8峨产一毒尉+等‘瓦‘t

8、：∞。刀咖坐协糸．拭p疋丁僦切胝行，用述J曼；L。2L。也。，L吐，+L。，L。、L，、L。为定子、转子漏感及定转子互感。将(4)、(5)代入定转子电压方程，可得：I軎骋气≠。专跏叫一等秽，I酽dv=等。寺即q跏等移士l鲁警：z，矿等州·哪外等口一者以l百X'idiq．刮riX-矿Xv甜c-啷埘一每口一茜圳由(6)式中：X。=∞。L。；珂=￡。