考虑风力发电的电力系统小干扰稳定性分析.pdf

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1、第36卷第2期华北电力大学学报Vol136,No122009年3月JournalofNorthChinaElectricPowerUniversityMar1,2009考虑风力发电的电力系统小干扰稳定性分析范 伟,赵书强(华北电力大学电气与电子工程学院,河北保定071003)摘要:建立了适合小干扰稳定分析的风力发电机组的数学模型,用于研究含风电电力系统的小干扰稳定性,推导了考虑同步发电机励磁调节系统动态行为的全系统状态矩阵公式。利用特征值分析法,分析系统的小干扰稳定性。通过算例分析,表明风电场接入系统时,对系统中同步发电机强相关

2、振荡模式的频率影响不大,但当风电出力增加时,相关振荡模式的阻尼增强,有利于系统小干扰稳定性。风电场接入受电端区域时,区域间振荡模式阻尼特性相对差一些,更容易发生振荡。关键词:风电场;电力系统;小干扰稳定;特征值分析中图分类号:TM712   文献标识码:A   文章编号:1007-2691(2009)02-0023-05SmallsignalstabilityanalysisofpowersystemconsideringwindfarmFANWei,ZHAOShu2qiang(SchoolofElectricalandElec

3、tronicEngineering,NorthChinaElectricPowerUniversity,Baoding071003,China)Abstract:Amathematicalmodelofwindpowergenerationsetsisestablishedtoresearchthesmallsignalstabilityofpowersystemwithwindfarm.Thestatematrixofthesystemisdeducedwiththedynamicbehaviorofthesyn2chrono

4、usgenerator’swithexcitationsystemisconsidered.Eigenvalueanalysismethodisusedtoanalysisthesmallsignalstability.Theresultsshowthatthedampingofthepowersystemenhancedwhenthegenerationofwindfarmincreased.Keywords:windfarm;powersystem;smallsignalstability;eigenvalueanalysi

5、s接入电网的风机容量不断增大时,这种不确定性0 引 言会对电网的正常运行产生较大影响,甚至威胁电网的安全稳定运行。因此,研究风电系统的小干出于保护环境的考虑以及全球面临的能源短扰稳定性分析具有重要的意义。异步风力发电机缺现状,风力发电在世界范围内得到了快速发组作为目前我国主流的风电设备,对其运行特性展。随着风电行业的技术进步,风力发电成本逐以及与电力系统之间相互影响的研究很有必要。步降低,在经济性上已经能够与核能发电、水力异步风力发电系统虽然具有结构简单、成本低、[1]发电展开竞争。截至2006年年底,全国已建过载能力强以及运行

6、可靠性高等优点,但也有它成约80个风电场,总装机容量2300MW,较不利的一面,主要表现为:风电机组直接与电网2005年增长80%以上。相耦合,风电的特性将直接对电网产生影响;发风能具有很高的不确定性,这将导致输出的电设备为异步发电机,它的运行需要无功电源的功率不能像传统的火电、水电那样保持恒定,当支持,加重了电网的无功负担,使系统的潮流分[2]布更加复杂。收稿日期:2008206224.本文建立了一种适合小干扰稳定分析的风力基金项目:国家科技支撑计划(2008BAA14B05).发电机组的数学模型,推导了系统的状态方程。24华

7、北电力大学学报                 2009年并通过算例研究了考虑风力发电的电力系统小干叶片的主要作用是将风能转换成作用在轮毂扰稳定性。上的机械转矩。风能与机械转矩Tw的关系为Tw=1 小干扰稳定性机理和分析方法0Vw

8、转子角度不为风速,m/s;Vin,Vout分别为风力机的切入风断增大;(2)由于有效阻尼转矩不足,转子发生速和切出风速,m/s;ρ为空气密度;Ω为风力增幅振荡。对于低频振荡机理研究,提出了负阻2机的机械角速度,rad/s;A=πRw为风力机叶片尼机理、共振或强共

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