含風(fēng)電電力系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定分析

【摘要】：近年來(lái)風(fēng)電并網(wǎng)容量越來(lái)越大,含風(fēng)電電力系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定分析已成為亟待解決的課題。風(fēng)電機(jī)組多采用異步發(fā)電機(jī),本身沒(méi)有功角,不存在常規(guī)的同步穩(wěn)定問(wèn)題,實(shí)際中風(fēng)電機(jī)組和風(fēng)電場(chǎng)對(duì)電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定的影響通過(guò)常規(guī)機(jī)組得以體現(xiàn)。目前,含風(fēng)電電力系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定研究多采用仿真方法,通過(guò)分析擾動(dòng)過(guò)程中常規(guī)機(jī)組的功角變化和特定故障的極限切除時(shí)間來(lái)判定和研究。本文從含風(fēng)電電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定分析方法的建立、方法的完善和應(yīng)用分析等方面展開(kāi)相關(guān)研究工作,主要工作概括如下： (1)建立雙饋風(fēng)電機(jī)組的模型,分析機(jī)組各控制模塊的數(shù)學(xué)方程和控制框圖,并利用集總參數(shù)建模方法,基于風(fēng)電場(chǎng)內(nèi)的功率損耗等效原則和容量加權(quán)法實(shí)現(xiàn)風(fēng)電場(chǎng)集電系統(tǒng)的化簡(jiǎn)和等值模型參數(shù)的求取,實(shí)現(xiàn)雙饋型風(fēng)電場(chǎng)的建模。 (2)在假設(shè)系統(tǒng)失穩(wěn)為兩機(jī)失穩(wěn)的基礎(chǔ)上,考慮風(fēng)電場(chǎng)對(duì)系統(tǒng)影響最嚴(yán)重的情形,將風(fēng)電場(chǎng)的機(jī)械功率和電磁功率等值為系統(tǒng)等值機(jī)械功率的一部分,推導(dǎo)了計(jì)及風(fēng)電時(shí)系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型和功角特性,結(jié)合含風(fēng)電場(chǎng)擴(kuò)大單機(jī)無(wú)窮大系統(tǒng)的分析,總結(jié)系統(tǒng)等值機(jī)械功率在暫態(tài)過(guò)程中的變化規(guī)律,并建立含風(fēng)電電力系統(tǒng)的擴(kuò)展等面積分析法；以CIGRE B4-39系統(tǒng)為算例驗(yàn)證使用所提方法定性分析含風(fēng)電電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性的有效性。 (3)提出能夠評(píng)判機(jī)組控制參數(shù)對(duì)風(fēng)電機(jī)組暫態(tài)性能影響大小的靈敏度指標(biāo),進(jìn)而確定影響風(fēng)電機(jī)組暫態(tài)特性的關(guān)鍵參數(shù),通過(guò)合理配置關(guān)鍵參數(shù)實(shí)現(xiàn)不同的風(fēng)電機(jī)組控制特性,并深入分析控制特性對(duì)系統(tǒng)等值機(jī)械功率的影響；進(jìn)一步地,在機(jī)組控制特性相同的情況下,分析不同風(fēng)電出力對(duì)系統(tǒng)等值機(jī)械功率的影響；基于分析結(jié)果,獲取擾動(dòng)過(guò)程中不同控制特性、不同風(fēng)電出力下系統(tǒng)等值機(jī)械功率曲線的變化規(guī)律,進(jìn)一步完善計(jì)及風(fēng)電的擴(kuò)展等面積分析法。 【關(guān)鍵詞】：含風(fēng)電電力系統(tǒng) 暫態(tài)穩(wěn)定 風(fēng)電場(chǎng)模型 擴(kuò)展等面積法 靈敏度分析 等值機(jī)械功率
【學(xué)位授予單位】：華北電力大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號(hào)】：TM614
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 第1章 緒論9-18
• 1.1 研究背景及意義9
• 1.2 國(guó)內(nèi)外風(fēng)電發(fā)展現(xiàn)狀9-10
• 1.3 含風(fēng)電電力系統(tǒng)的研究分析現(xiàn)狀10-16
• 1.3.1 風(fēng)電并網(wǎng)對(duì)電力系統(tǒng)的影響10-11
• 1.3.2 風(fēng)電機(jī)組和風(fēng)電場(chǎng)本身的暫態(tài)穩(wěn)定11-14
• 1.3.3 影響含風(fēng)電電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性的因素14-15
• 1.3.4 暫態(tài)過(guò)程中風(fēng)電場(chǎng)與常規(guī)機(jī)組的對(duì)比研究15-16
• 1.4 論文的主要工作16-18
• 第2章 雙饋型風(fēng)電場(chǎng)的暫態(tài)模型18-33
• 2.1 引言18
• 2.2 雙饋風(fēng)電機(jī)組模型的數(shù)學(xué)表征18-28
• 2.2.1 風(fēng)電機(jī)組機(jī)械功率部分19-23
• 2.2.1.1 空氣動(dòng)力學(xué)模塊19-20
• 2.2.1.2 轉(zhuǎn)軸模塊20-22
• 2.2.1.3 槳矩控制模塊22-23
• 2.2.2 風(fēng)電機(jī)組電磁功率部分23-28
• 2.2.2.1 雙饋感應(yīng)發(fā)電機(jī)動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型23-25
• 2.2.2.2 發(fā)電機(jī)/功率變換器控制模塊25-26
• 2.2.2.3 電氣控制模塊26-28
• 2.3 雙饋型風(fēng)電場(chǎng)的暫態(tài)等值模型28-32
• 2.3.1 集總參數(shù)建模29
• 2.3.2 風(fēng)電場(chǎng)集電系統(tǒng)化簡(jiǎn)29-30
• 2.3.3 基于加權(quán)求和的參數(shù)求取30-32
• 2.4 本章小結(jié)32-33
• 第3章 含風(fēng)電電力系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定分析方法研究33-50
• 3.1 引言33
• 3.2 單個(gè)風(fēng)電場(chǎng)的暫態(tài)穩(wěn)定性33-36
• 3.2.1 單風(fēng)電場(chǎng)-無(wú)窮大系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定性33-35
• 3.2.2 風(fēng)電場(chǎng)不同于同步發(fā)電機(jī)的特性分析35-36
• 3.3 含風(fēng)電電力系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型及功角特性36-41
• 3.3.1 忽略風(fēng)電時(shí)系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型及功角特性36-38
• 3.3.2 計(jì)及風(fēng)電時(shí)系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型及功角特性38-41
• 3.4 系統(tǒng)等值機(jī)械功率分析41-46
• 3.4.1 系統(tǒng)等值機(jī)械功率的暫態(tài)特性41-45
• 3.4.2 系統(tǒng)等值機(jī)械功率的應(yīng)用45-46
• 3.4.2.1 故障期間45-46
• 3.4.2.2 故障切除46
• 3.5 系統(tǒng)仿真驗(yàn)證46-49
• 3.5.1 故障持續(xù)期間風(fēng)電場(chǎng)電磁功率對(duì)△P'_m的影響驗(yàn)證47-48
• 3.5.2 故障切除后風(fēng)電場(chǎng)電磁功率對(duì)△P'_m的影響驗(yàn)證48
• 3.5.3 風(fēng)電場(chǎng)電磁功率對(duì)系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性的影響驗(yàn)證48-49
• 3.6 本章小結(jié)49-50
• 第4章 風(fēng)電場(chǎng)控制特性、出力對(duì)系統(tǒng)等值機(jī)械功率的影響50-62
• 4.1 引言50
• 4.2 影響風(fēng)電場(chǎng)暫態(tài)特性的關(guān)鍵參數(shù)分析50-56
• 4.2.1 靈敏度指標(biāo)50-52
• 4.2.2 風(fēng)電場(chǎng)等值模型關(guān)鍵參數(shù)的粗略選擇52
• 4.2.3 基于靈敏度指標(biāo)的風(fēng)電場(chǎng)等值模型關(guān)鍵參數(shù)分析52-56
• 4.2.3.1 基于連續(xù)電壓靈敏度指標(biāo)的關(guān)鍵參數(shù)分析52-53
• 4.2.3.2 基于連續(xù)功率靈敏度指標(biāo)的關(guān)鍵參數(shù)分析53-56
• 4.3 風(fēng)電機(jī)組控制特性對(duì)系統(tǒng)等值機(jī)械功率特性的影響56-57
• 4.4 風(fēng)電場(chǎng)出力對(duì)等值機(jī)械功率特性的影響57-61
• 4.5 本章小結(jié)61-62
• 第5章 結(jié)論與展望62-64
• 5.1 結(jié)論62-63
• 5.2 展望63-64
• 參考文獻(xiàn)64-68
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文及其它成果68-69
• 攻讀碩士學(xué)位期間參加的科研工作69-70
• 致謝70-71
• 附錄71-73
• 附錄1 CIGRE B4-39原始數(shù)據(jù)參數(shù)71-73
• 附錄2 CIGRE B4-39系統(tǒng)動(dòng)態(tài)文件(部分參數(shù))73

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