抑制機電振蕩和提升風電并網能力的方法研究.pdf

1、電力系統(tǒng)在國民經濟中占有特別突出的地位，是重要的基礎設施之一。一方面社會和經濟發(fā)展對電力的需求急劇增加，電網規(guī)模愈益龐大，電網運行行為及其影響因素日趨復雜，低頻振蕩越來越成為威脅電網安全穩(wěn)定運行的重要因素。另一方面，為減輕化石能源消耗帶來的資源和環(huán)境壓力，太陽能和風能發(fā)電為代表的可再生能源發(fā)電發(fā)展迅猛，使電網的安全穩(wěn)定控制面臨更多的挑戰(zhàn)。例如，對電網擾動敏感的雙饋式感應電機風力發(fā)電系統(tǒng)(DFIG-WECS)，在電網故障期間即存在大量的控

2、制難題?；谝陨媳尘?，本文圍繞電力系統(tǒng)低頻振蕩抑制問題和增強風力發(fā)電并網能力問題展開研究。論文的主要工作和研究成果包括以下幾個方面：
　　以提高同步發(fā)電機的小擾動穩(wěn)定性和阻尼電力系統(tǒng)低頻振蕩為目標，提出了一種TCSC和SVC的最優(yōu)配置與定位的新方法。該方法源于以線性系統(tǒng)的可控性與可觀性格萊姆矩陣為基礎的能量法。其基本思路和實現步驟是:(1)建立含TCSC或SVC的多機電力系統(tǒng)的微分-代數方程組模型，構建李亞普若夫方程組，并求其唯一

3、正定解以計算格萊姆矩陣;格萊姆矩陣元素值與控制輸入、控制輸出以及系統(tǒng)狀態(tài)矩陣有關。(2)在有關線路上設置擾動，通過仿真以計算解格萊姆能量。(3)選擇格萊姆能量最大值對應的擾動點，即是TCSC或SVC最優(yōu)安裝位置，此時對應的控制輸入能量肯定為最小輸入能量。為了解決大規(guī)模系統(tǒng)的狀態(tài)變量維數過高的問題，本文采用均衡實現技術進行降階處理。在上述工作的基礎上，分別以PSS/E和MATLAB為工具，構建了IEEE新英格蘭39節(jié)點系統(tǒng)模型進行仿真算例

4、檢驗，并與基于可控性指標方法獲得的結果進行比較，驗證了本文方法的有效性及其優(yōu)良性能。
　　為了檢驗雙饋感應電機風力發(fā)電系統(tǒng)在低電壓條件下的并網性能，采用巴特沃斯多項式方法設計了傳統(tǒng)的PI控制器，并構建了基于PSCAD/EMTDC軟件的仿真模型。詳細分析了在正常運行、變風速及系統(tǒng)電壓跌落等條件下，DFIG風力發(fā)電系統(tǒng)的并網運行性能，由此檢驗了所構建模型的正確性。
　　提出了一種能夠有效提高低電壓穿越能力的DFIG-WECS控制

5、策略。機側變流器采用基于無源理論的電流控制環(huán)。為了維持直流側電壓穩(wěn)定于給定值附近，網側變流器采用兩階段式控制方案。第一階段，取網側最大電壓作為網側控制環(huán)中的參考無功電流;第二階段中，為了補償瞬時轉子功率，取機側和網側間的瞬時不平衡潮流作為擾動量，此時的網側瞬時功率取并網回路濾波器的網側功率。在PSCAD/EMTDC仿真平臺中搭建了2.0MW-575V DFIG-WECS仿真模型，時域仿真檢驗了本文所提出的控制策略的可行性和有效性;通過與