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风电系统电压稳定性研究及系统中的分岔现象

来源:论文学术网
时间:2024-08-18 19:14:25
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风电系统电压稳定性研究及系统中的分岔现象【摘要】:随着并网风电场容量和规模的扩大,其对常规电力系统的影响也越来越明显。风电并网对电力系统的影响已成为电力系统稳定性研究的一个重要领域

【摘要】: 随着并网风电场容量和规模的扩大,其对常规电力系统的影响也越来越明显。风电并网对电力系统的影响已成为电力系统稳定性研究的一个重要领域。为了揭示含风电场电力系统电压稳定性的机理以及由于风电注入引起系统电压稳定性和解的结构变化过程,本文在风电场静态和动态数学模型的基础上,应用电压稳定性理论和分岔理论对含风电场(由恒速恒频机组构成)的电力系统电压稳定性进行了研究。论文的主要研究内容及结论有: 1)、在风力发电机π型等值电路的基础上,利用加权求和法建立风电场的等值机模型,计及风电场异步发电机静态功率电压特性和功率增长规律,结合连续潮流算法和直接法的基本原理确定含风电电力系统的连续潮流算法和直接算法。连续潮流算法能够大范围追踪系统的平衡解流形,提供电压稳定性的详细信息,直接算法能够快速准确地确定系统鞍结分岔点。 2)、以风电场的等值机模型并入多机电力系统为研究对象,采用连续潮流算法和直接算法相结合,对多机电力系统静态电压稳定性进行研究。仿真研究表明:风电机械功率的注入引起无功需求的增加。这种增加需要发电机节点和平衡节点提供强有力的无功支持;机端并联电容器组所提供的无功补偿能显著提升等值机低压侧和风电场并网点电压水平,提高了功率注入极限;同时,无功补偿提高了鞍结分岔点的电压水平,延缓了鞍结分岔的发生。 3)、应用模态分析技术对含风电电力系统电压稳定性进行分析,揭示了导致含风电场的电力系统电压失稳的机理,为风电场并网点的选择及系统无功备用提供了理论依据。 4)、建立了适合于风电系统分析的电容动态补偿的数学模型。以风力发电机和电容补偿动态模型为基础,对含风电的简单电力系统进行了分岔分析,在扩展潮流方程的可行解域能够追踪到鞍结分岔和动分岔(Hopf分岔),并且具有较高的计算精度。 【关键词】:风电场 电压稳定 连续潮流 直接法 模态分析 鞍结分岔 Hopf分岔
【学位授予单位】:天津理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2008
【分类号】:TM712
【目录】:
  • 摘要5-6
  • Abstract6-10
  • 第一章 绪论10-23
  • 1.1 风力发电发展概况10-16
  • 1.1.1 世界风力发电发展概况10-12
  • 1.1.2 我国风力发电发展概况12-13
  • 1.1.3 风电场及风力发电机组13-15
  • 1.1.4 大型风电场并网运行的特点15-16
  • 1.2 风力发电并网运行的研究现状16-18
  • 1.3 电力系统电压稳定性研究现状18-21
  • 1.3.1 电压稳定定义与分类18-19
  • 1.3.2 电压稳定分析方法19-21
  • 1.4 分岔与电力系统电压稳定21
  • 1.5 本文的研究内容及主要工作21-23
  • 第二章 分岔理论在电力系统中的应用简介23-28
  • 2.1 非线性动力学理论23-24
  • 2.1.1 平衡点的稳定性23-24
  • 2.1.2 极限环及其稳定性24
  • 2.1.3 系统的结构稳定性与分岔理论24
  • 2.2 基于电力系统DAE 模型的分岔理论应用24-27
  • 2.2.1 电力系统的DAE 模型24-25
  • 2.2.2 鞍结分岔25-26
  • 2.2.3 Hopf 分岔26
  • 2.2.4 受约束DAE 系统的两种局部分岔26-27
  • 2.2.5 电力系统中的Fold 分岔与SNB 分岔27
  • 2.3 小结27-28
  • 第三章 含风电场的电力系统静态电压稳定性分析28-53
  • 3.1 静态电压稳定分析中的风电场数学模型28-31
  • 3.1.1 风力机的数学模型28-29
  • 3.1.2 异步风力发电机的数学模型29-30
  • 3.1.3 风电场的等值30-31
  • 3.2 常规连续潮流算法和直接算法31-37
  • 3.2.1 常规连续潮流算法32-35
  • 3.2.2 直接算法简介35-37
  • 3.2.3 小结37
  • 3.3 含风电场等值模型的连续潮流算法37-40
  • 3.3.1 含控制参数的风电系统静态稳定性分析的数学模型37-38
  • 3.3.2 连续潮流算法公式的修正38-40
  • 3.4 含风电场等值模型的SNB 算法40-44
  • 3.5 程序流程图44-47
  • 3.6 含风电场电力系统的算例分析47-52
  • 3.6.1 算例系统描述47-48
  • 3.6.2 风电机组机端无并联补偿48-50
  • 3.6.3 风电机组机端并联电容补偿50-52
  • 3.7 分岔分析52
  • 3.8 小结52-53
  • 第四章 含风电场的电力系统动态电压稳定性分析53-63
  • 4.1 稳定性研究的理论基础53-54
  • 4.2 含风电场电力系统的动态数学模型及其参数化54-56
  • 4.3 平衡解流形的追踪56-57
  • 4.4 含风电场电力系统的算例分析57-62
  • 4.4.1 算例系统描述57-58
  • 4.4.2 仿真分析58-62
  • 4.5 小结62-63
  • 第五章 含风电场的电力系统电压稳定性的模态分析63-68
  • 5.1 模态分析的理论基础63-65
  • 5.1.1 常规潮流方程降阶雅可比矩阵的模态分析63-64
  • 5.1.2 含等值风电场模型的模态分析矩阵64-65
  • 5.2 含风电场电力系统的算例分析65-67
  • 5.3 小结67-68
  • 第六章 结论与展望68-70
  • 参考文献70-77
  • 附录A77-79
  • 附录B79-80
  • 附录C80-81
  • 发表论文和科研情况说明81-82
  • 致谢82-83


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