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含风电场区域电网电压分岔理论的研究

作　者: 刘毓颖
导　师: 徐建源
学　校: 沈阳工业大学
专　业: 电力系统及其自动化
关键词: 分岔理论电压稳定风电系统薄弱节点在线预警
分类号: TM712
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要

随着风力发电的大规模开发,风力发电量逐渐增加,因此,未来电力系统中风力发电的穿透功率将增加,并开始替代传统的同步发电机输出功率,进而影响到整个电力系统的性能。研究风电接入电网对电力系统稳定性的影响已经成为国内外电力领域研究的热点。电力系统动态稳定性的研究,对电力系统安全稳定运行有重要的意义和指导作用。本文首先比较了常规电压稳定计算方法和基于分岔理论的电压稳定计算方法。以三节点系统为例,求解了系统平衡解流形,搜索了流形上的静态和霍普夫动态分岔点,通过相图计算划分出解流形上的稳定和不稳定运行段,说明了采用分岔理论方法计算较常规方法的准确性与优越性。其次,基于动力系统分岔理论,从单参数分岔和双参数分岔两个角度,对含风电系统电压稳定性进行了研究。通过建立双馈风机模型、综合负荷(Walve动态模型),以东北地区某区域电网为例,应用单参数、双参数分岔方法,计算了风场平衡解流形及风电系统两参数分岔边界。以风机输入转矩和负荷有功为控制参数的分岔边界,给出了系统在这两个控制参数下的电压裕度上、下限。深入分析了基于风机输入转矩和网络负荷有功的双控制变量对系统分岔边界的影响。结果表明:随着输入转矩和负荷有功的增加,电压稳定分岔边界先减小后增加,当风机输入转矩持续增加时,应尽量避免负荷地区功率的增加。随着控制变量的增加,该双参数对系统分岔边界的影响为交替占主导作用的形式。最后,本文研究开发基于同步相量测量装置(PMU)的含有风电场电网电压稳定预测预警技术。对风电场并网点实时进行数据采集并做出稳定性的评估。考虑到风场波动性和间歇性的特点,该装置针对风电场的输出功率按恒定功率因数和变功率因数变化及电网在发生暂态故障情况下考虑风电场的动态特性的电网电压稳定性进行预判。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-10
第一章绪论  10-18
  1.1 课题的背景和意义  10-12
  1.2 风电并网运行稳定性问题的研究现状  12-14
  1.3 电力系统电压稳定性问题的研究现状  14
  1.4 分岔理论在系统电压稳定中的应用  14-16
  1.5 含风电系统电压稳定性问题研究现状  16-17
  1.6 主要的研究内容和工作  17-18
第二章基于分岔理论含风场电网电压稳定分析  18-34
  2.1 电压稳定常规分析方法与分岔理论  18-24
    2.1.1 电压安全裕度分析方法  18-19
    2.1.2 电网单参数分岔计算  19-20
    2.1.3 单参数分岔与常规方法的对比分析  20-24
  2.2 风电接入对分岔边界的影响分析  24-33
    2.2.1 东北区域交流系统概述  24-25
    2.2.2 含风电系统动力学模型的建立  25-26
    2.2.3 含风场电网双参数分岔计算  26-29
    2.2.4 风电接入对电压稳定性影响分析  29-33
  2.3 小结  33-34
第三章基于PMU 的电网电压稳定判定  34-52
  3.1 薄弱节点计算  34-40
    3.1.1 实际系统概述  34-36
    3.1.2 系统薄弱节点求取  36-39
    3.1.3 系统薄弱线路求取  39-40
  3.2 基于阻抗模的电网电压稳定判定  40-47
    3.2.1 阻抗模原理  41-42
    3.2.2 阻抗模指标快速求取新算法  42-43
    3.2.3 指标推导  43-45
    3.2.4 指标计算步骤及程序流程  45-47
  3.3 基于拉格朗日函数的电网电压稳定性判定  47-49
    3.3.1 不同风场功率因数变化的临界点  47-48
    3.3.2 基于拉格朗日函数的判定  48-49
  3.4 仿真结果  49-52
第四章结论与展望  52-53
参考文献  53-56
在学研究成果  56-57
致谢  57

含风电场区域电网电压分岔理论的研究

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