基于分岔理论含风电的电力系统电压稳定研究

【摘要】：由于风电具有随机性和间歇性特点，其大规模并网会影响系统电压稳定性。本论文以通用分岔分析软件AUTO07为工具，应用分岔理论对含风电系统电压稳定性问题进行了研究。主要开展了如下几方面的工作：学习了分岔理论和总结了AUTO07分析软件的使用说明；鉴于双馈式风电机组对电力系统的动态电压稳定影响显著，深入研究了其运行方式和定转子参数对系统动态电压稳定的影响；考虑了等值同步发电机自动电压调节器和静止无功补偿器的作用，研究了放大倍数和参考电压大小对系统电压稳定的影响。通过研究，本文取得了一些具有理论与实际意义的结论，主要成果总结如下： 本文首先构建了包含风电机组、负荷和网络的3节点简单电力系统模型，以AUTO07为工具，研究了双馈式风电机组运行方式和定、转子参数对系统电压稳定的影响。研究结果表明风速大小影响风功率输出，并使得负荷节点电压发生变化。随着风速的增加，负荷节点电压U L和无功功率q0之间反映出来的系统稳定裕度逐渐变小，鞍结分岔点处的系统节点电压U L单调下降。而当风速到达额定值12m/s时，系统在出现鞍结分岔点之前已经发生了Hopf分岔，此时负荷节点电压U L出现了低频振荡现象。双馈式风电机组定转子参数的变化导致系统的Hopf分岔边界出现明显差异，从而使得系统的稳定运行区域增大或减小。 同时本文也研究了AVR、SVC放大倍数及参考电压大小对系统电压稳定的影响。风电场采用动态负荷模型模拟，等值同步发电机采用3阶简单模型模拟。使用AUTO07软件进行算例分析，研究结果表明：AVR和SVC放大倍数以及参考电压的增大，可以有效提高系统接纳风电注入功率P的能力，从而有利于维持系统电压稳定。而且，增大SVC和AVR放大倍数对于提高电压稳定性具有相似结果，而增大SVC参考电压值比AVR更有利于系统电压稳定。 【关键词】：电力系统 风力发电 分岔理论 电压稳定 AVR SVC
【学位授予单位】：东北电力大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM712;TM614
【目录】：

• 摘要6-7
• Abstract7-11
• 第1章 绪论11-24
• 1.1 电压稳定研究的发展进程11-15
• 1.2 电压稳定的定义与分类15-16
• 1.3 分析系统电压稳定的方法16-20
• 1.3.1 静态电压稳定分析法18
• 1.3.2 动态电压稳定分析法18-20
• 1.4 基于分岔理论研究系统电压稳定的现状和意义20-22
• 1.4.1 基于分岔理论研究系统电压稳定的现状21-22
• 1.4.2 基于分岔理论研究系统电压稳定的意义22
• 1.5 本课题的主要研究内容22-24
• 第2章 建立电力系统数学模型24-35
• 2.1 引言24-25
• 2.2 风电机组数学模型25-31
• 2.2.1 风机特性及其轴系模型27-29
• 2.2.2 发电机模型29-31
• 2.3 负荷模型31-32
• 2.4 网络模型32-34
• 2.5 全系统模型34
• 2.6 本章小结34-35
• 第3章 分岔理论基础与计算工具35-40
• 3.1 分岔理论35-37
• 3.1.1 鞍结点分岔36-37
• 3.1.2 霍普夫分岔37
• 3.2 AUTO 07 软件的编译运行37-39
• 3.3 本章小结39-40
• 第4章 含双馈式风电机组的电力系统分岔分析40-50
• 4.1 引言40
• 4.2 系统分岔分析40-48
• 4.2.1 不同风速下的分岔结果42-45
• 4.2.2 Hopf 分岔边界随参数变化的情况45-47
• 4.2.3 计算步骤及流程图47-48
• 4.3 本章小结48-50
• 第5章 SVC 和 AVR 参数对风电系统电压稳定影响的分岔分析50-58
• 5.1 引言50-51
• 5.2 系统分岔分析51-57
• 5.2.1 SVC 参数和注入功率P变化时的分岔分析53-55
• 5.2.2 AVR 参数和注入功率P变化时的分岔分析55-57
• 5.3 本章小结57-58
• 结论58-60
• 参考文献60-68
• 攻读学位期间取得的研究成果及发表的学术论文68-69
• 致谢69-70
• 附录一 3.2 节中 AUTO 07 软件的运算输出70-72
• 附录二 用于分岔计算的部分程序源代码72-77

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