基于能量函數(shù)的含風電電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定分析與控制

【摘要】：隨著風電在電網(wǎng)中的滲透比例越來越高,大容量風電場直接接入高壓輸電網(wǎng)將對我國電網(wǎng)帶來越來越大的影響。大容量的風電直接接入電網(wǎng),將使得原有系統(tǒng)的功率分布以及整個系統(tǒng)的動態(tài)特性發(fā)生改變。并且由于風電機組與同步發(fā)電機組有著不同的穩(wěn)態(tài)與暫態(tài)性能,因此風電接入后電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性會發(fā)生變化,對電力系統(tǒng)傳統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定方法提出了新的要求。 在各種暫態(tài)穩(wěn)定在線分析方法中,暫態(tài)能量函數(shù)方法以其能夠定量計算系統(tǒng)穩(wěn)定程度,適合于靈敏度分析等優(yōu)點得到較多關(guān)注。有鑒于此,本文圍繞含有風電的電力系統(tǒng)暫態(tài)能量函數(shù)數(shù)學模型、暫態(tài)穩(wěn)定定量分析方法以及在風速擾動下暫態(tài)穩(wěn)定分析等前沿科學技術(shù)問題展開深入研究,主要研究成果如下： 1)以經(jīng)典模型下的電力系統(tǒng)暫態(tài)能量函數(shù)為基礎(chǔ),建立了含風電電力系統(tǒng)的暫態(tài)能量函數(shù)數(shù)學模型,由此可以定量計算出網(wǎng)絡(luò)中每條支路上的暫態(tài)勢能及分布在風力發(fā)電機當中的暫態(tài)能量?；谠撃Ｐ脱芯苛私尤腼L電后系統(tǒng)的暫態(tài)能量在網(wǎng)絡(luò)中的分布特性,動能和勢能之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系,以及網(wǎng)絡(luò)暫態(tài)能量的分布同系統(tǒng)穩(wěn)定性之間的關(guān)系,為含風電電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定分析奠定了基礎(chǔ)。 2)基于本文提出的含風電電力系統(tǒng)能量函數(shù)數(shù)學模型,研究了風電機組接入電力系統(tǒng)的功角特性,進而對風電機組接入后的電力系統(tǒng)功角穩(wěn)定性進行了理論分析。據(jù)此分析了在風速突然變化時的系統(tǒng)暫態(tài)能量分布特性,提出了含風電電力系統(tǒng)穩(wěn)定運行的必要條件,并建立了風速擾動時電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性判據(jù)。 3)基于含風電電力系統(tǒng)暫態(tài)能量函數(shù),提出了在含風電電力系統(tǒng)的輸電網(wǎng)絡(luò)上串聯(lián)可控串聯(lián)補償裝置(TSCS)的控制策略。該控制策略充分利用了TCSC的可連續(xù)調(diào)節(jié)的特性,僅需所裝設(shè)支路的就地信號,不需要任何其他遙測信息量,為解決基于能量函數(shù)控制策略的離散性與控制設(shè)備的可連續(xù)調(diào)節(jié)的矛盾提供切實可行的新方法。最后將預測技術(shù)應用于控制策路的有效實施。 4)將本文所建立的能量函數(shù)模型應用于我國東北某實際含風電電力系統(tǒng)中,對該系統(tǒng)在故障時的暫態(tài)穩(wěn)定性進行分析計算。對僅依賴于支路信息穩(wěn)定性指標進行了相應的修正,使之能夠適應含風電電力系統(tǒng)在不同擾動下穩(wěn)定性的定量計算。并采用對實際電網(wǎng)裝設(shè)TCSC裝置,使用本文所提的控制策略對裝置進行控制,以提高實際系統(tǒng)的穩(wěn)定性。 【關(guān)鍵詞】：暫態(tài)穩(wěn)定性 含風電電力系統(tǒng)暫態(tài)能量函數(shù) 可控串聯(lián)補償 控制策略 風速擾動 穩(wěn)定判據(jù)
【學位授予單位】：中國農(nóng)業(yè)大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TM712
【目錄】：

• 摘要3-4
• Abstract4-6
• 目錄6-8
• 第一章 緒論8-24
• 1.1 選題背景及意義8
• 1.2 風力發(fā)電發(fā)展現(xiàn)狀8-14
• 1.3 含風電的電力系統(tǒng)穩(wěn)定分析現(xiàn)狀14-20
• 1.4 含風電電力系統(tǒng)TCSC研究現(xiàn)狀20-21
• 1.5 目前研究存在問題21-22
• 1.6 本文主要工作22-24
• 第二章 含風電電力系統(tǒng)暫態(tài)能量函數(shù)24-38
• 2.1 引言24
• 2.2 基于軌跡的支路勢能函數(shù)理論概要24-27
• 2.3 含風電電力系統(tǒng)暫態(tài)能量函數(shù)27-34
• 2.4 仿真驗證與研究34-37
• 2.5 小結(jié)37-38
• 第三章 含風電電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定分析38-55
• 3.1 引言38
• 3.2 含風電電力系統(tǒng)穩(wěn)定性問題38-40
• 3.3 含風電的單機無窮大系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定判據(jù)40-48
• 3.4 含風電電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定仿真實驗48-53
• 3.5 小結(jié)53-55
• 第四章 提高風電系統(tǒng)穩(wěn)定性的可控串聯(lián)補償策略55-71
• 4.1 引言55
• 4.2 TCSC對電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性的影響及工作原理55-58
• 4.3 基于暫態(tài)能量函數(shù)的TCSC控制策略58-63
• 4.4 TCSC控制變量的預測63-64
• 4.5 仿真驗證64-70
• 4.6 小結(jié)70-71
• 第五章 實際系統(tǒng)應用71-84
• 5.1 引言71
• 5.2 實際系統(tǒng)參數(shù)71-77
• 5.3 實際系統(tǒng)暫態(tài)能量分布77-78
• 5.4 實際系統(tǒng)穩(wěn)定性定量計算78-81
• 5.5 實際系統(tǒng)穩(wěn)定控制81-83
• 5.6 小結(jié)83-84
• 第六章 結(jié)論與展望84-86
• 6.1 結(jié)論84
• 6.2 展望84-86
• 參考文獻86-94
• 致謝94-95
• 個人簡介95-96
• 附錄1 算例系統(tǒng)96-99
• 附錄2 第三章部分公式推導99

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