收藏本站
《华北电力大学(北京)》 2016年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

并网双馈风电机组对电力系统暂态稳定性的影响机理研究

刘斯伟  
【摘要】:电力系统的稳定问题始终是电力工作者们重点关注和研究的课题之一,随着现代电力系统规模逐渐增加,以及新型电力设备的不断接入,电力系统的稳定问题变得愈发复杂。大规模风电接入电网,导致原来由行为特征已知的传统同步电源构成的电力系统耦合大量行为特征未知的风电电源,因此需要对电力系统的暂态行为特征和暂态稳定性进行重新解释与判断。而双馈风电机组(Doubly Fed Induction Generator, DFIG)作为应用最为广泛的风电机型,其运行特性中兼具风电的不确定性和交流励磁发电机的灵活性,不仅增加了含大规模风电系统暂态稳定性分析的难度,也为现代电力系统的实际安全稳定运行带来了切实的困难与挑战。准确地认识DFIG的暂态行为特征以及并网DFIG在系统暂态稳定中扮演的角色,对于深入研究大规模并网DFIG对系统暂态稳定性的影响机理具有重要意义。为此,本文详细分析了DFIG的暂态响应过程,并结合DFIG等效功角的暂态响应特性分析了DFIG的机电解耦特性和暂态运行失稳机制。研究结果表明,DFIG通过变流器组的交流励磁,基本解除了转子转速的机械暂态过程与发电机电气量的电磁暂态过程之间的强耦合关系,暂态过程中DFIG是否失稳主要取决于自身变流器组的暂态运行状态,而非受制于功角特性。这意味着并网的DFIG不直接参与系统内传统同步发电机构成的互同步稳定机制,而是通过其区别于同步发电机的有功功率和无功功率输出特性间接影响同步系统的暂态行为,这一结论为本文后续研究并网DFIG对系统暂态稳定性的影响机理提供了重要的理论依据。并网DFIG对系统暂态稳定性的影响是一个复杂的、多变量的时变过程,揭示并网DFIG对系统暂态行为的一般影响机理对于分析复杂并网条件的双馈风电对系统暂态稳定性的影响具有重要意义。本文基于系统惯性中心(Center of Inertia, COI)坐标变换,通过推导并网DFIG典型接入方式下系统COI的运动方程和COI坐标系下各同步发电机的运动方程,并结合DFIG的典型并网方式和接入条件,详细研究了并网DFIG对本地系统暂态行为的关键影响因素以及本地系统的COI和各同步发电机的暂态响应的相应变化趋势。研究结果表明,并网DFIG通过影响同步系统的暂态加速功率从而改变COI的转速变化是其影响本地系统COI暂态行为的最主要方式,特殊地当并网DFIG以替代同步发电机的方式接入系统时,被替代同步发电机组的额定容量和惯性时间常数也是决定系统COI暂态行为变化趋势的重要因素。对于COI坐标系下各同步发电机的转子轨迹而言,需要同时考虑COI和自身的暂态响应,COI的暂态响应变化如前面所分析,同步发电机自身的暂态响应则取决于被分担功率最多或被替代的同步发电机组在原系统暂态稳定模式中的相对稳定状态,因此更多受影响于并网DFIG接入点位置。基于仿真算例的研究充分验证了理论分析的正确性和有效性,并具体说明了不同并网方式下DFIG对本地系统暂态行为的影响机理和影响效果。当研究复杂电力系统的暂态稳定问题时,系统不能再被看作简单的单机无穷大系统或双机系统,而系统的暂态稳定问题表现为互联区域间的相对摇摆暂态稳定。本文基于由简单系统惯性中心思想扩展形成的区域惯性中心变换,进一步构建了多区域互联系统的相对摇摆动态模型,通过基于两区域系统和多区域系统的理论分析和仿真验证,详细研究了并网DFIG对区域互联系统间相对摇摆暂态行为的关键影响因素以及一般影响机理。研究结果表明,并网DFIG对区域间暂态稳定性的影响因素不仅来自于并网DFIG的自身接入方式,还包括并网DFIG所接入区域在区域间暂态稳定中所处的相对稳定状态;在清楚了解了系统的暂态稳定模式后,研究并网DFIG对区域互联系统暂态稳定性的具体影响,关键仍在于清晰地分析并网DFIG对每一个独立区域暂态响应变化趋势的影响效果。基于本文关于并网DFIG对系统暂态稳定性影响机理的研究成果,提出了一种改善区域间相对摇摆的故障后首摆稳定性的并网DFIG机组暂态控制策略。该策略根据系统的典型故障集数据判断新故障下并网DFIG所接入区域的暂态稳定状态,基于此对并网DFIG施加附加励磁控制,通过调节并网DFIG的故障期间有功功率输出,改变同步系统故障期间加速功率的暂态响应,从而实现对区域间相对摇摆的故障后首摆稳定性的改善效果。结合我国风电并网的主要特征,基于并网DFIG接入送端系统的两区域系统,通过仿真算例分析对所提出的控制策略进行了有效验证。
【学位授予单位】:华北电力大学(北京)
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2016
【分类号】:TM614;TM712

免费申请
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 孙元章,杨新林,王海风;考虑暂态稳定性约束的最优潮流问题[J];电力系统自动化;2005年16期
2 方振;吴红斌;滕林;;阜阳电厂入网暂态稳定性研究[J];华东电力;2006年09期
3 石雪梅;吴迪;;小容量机组对220kV电网的暂态稳定性影响分析[J];安徽电气工程职业技术学院学报;2007年03期
4 彭晨光;刘娜;王瑞闯;;暂态稳定性事故筛选与排序方法研究[J];山东电力高等专科学校学报;2009年02期
5 于汀;胡林献;姜志勇;;直流系统控制方式对暂态稳定性的影响[J];电力学报;2009年04期
6 陈曦;;两种不同的备自投控制策略对肇庆电网暂态稳定性的影响研究[J];中国科技信息;2009年23期
7 金翼;孟丽娟;陈晓东;朱莉莉;;110kV线路全线快速保护退出电网暂态稳定性分析[J];电力系统保护与控制;2009年24期
8 周念成;郭燕;王强钢;;飞轮储能系统建模及提高配电网暂态稳定性的研究[J];华东电力;2011年05期
9 谭聪;徐文令;;蛙跳算法在暂态稳定性计算中的应用[J];科技创新与应用;2013年34期
10 甘德强,王锡凡,杜正春,王小璐;暂态稳定性分析的自动事故选择方法[J];电力系统自动化;1994年01期
中国重要会议论文全文数据库 前3条
1 王俊;蔡兴国;朴在林;;考虑暂态稳定性约束的最优潮流[A];中国高等学校电力系统及其自动化专业第二十四届学术年会论文集(上册)[C];2008年
2 夏凡;;风电并网对系统暂态稳定性影响的研究[A];湖北省电工技术学会、武汉电工技术学会2013年度学术年会、第五届“智能电网”暨“电机能效提升”发展论坛论文集[C];2013年
3 孙元章;杨新林;;电力系统暂态稳定预防控制研究综述[A];“电力大系统灾变防治和经济运行重大课题”部分专题暨第九届全国电工数学学术年会论文集[C];2003年
中国博士学位论文全文数据库 前3条
1 刘斯伟;并网双馈风电机组对电力系统暂态稳定性的影响机理研究[D];华北电力大学(北京);2016年
2 崔凯;电力系统概率暂态稳定性分析与控制方法研究[D];天津大学;2006年
3 兰洲;电力系统暂态稳定控制策略研究[D];浙江大学;2008年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 梁立龙;风电高渗透率电力系统的暂态稳定性风险评估与控制[D];哈尔滨工业大学;2015年
2 王建文;基于量测轨迹的电力系统暂态稳定研究[D];华北电力大学;2015年
3 芦亮;风电并网对电力系统暂态稳定的影响[D];华中科技大学;2014年
4 刘东冉;并网光伏发电系统的暂态稳定性研究[D];华北电力大学(北京);2011年
5 邵志敏;大规模风电并网对系统暂态稳定性的影响[D];湖南大学;2011年
6 赵璞;温州电网暂态稳定性分析及对策研究[D];浙江大学;2011年
7 卢岑岑;提高交直流互联系统暂态稳定的直流功率调制策略研究[D];西南交通大学;2012年
8 周志;定速异步风机模型及暂态稳定性的研究[D];哈尔滨工业大学;2012年
9 方振;影响安徽电网暂态稳定性因素研究[D];合肥工业大学;2007年
10 逄博;风火打捆外送直流闭锁故障暂态稳定性及控制措施研究[D];东北电力大学;2014年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62791813
  • 010-62985026