基于启发式能量函数的含风电电力系统暂态稳定分析和量化
发布时间：2021-10-16 23:38
随着风力发电的高速发展,风电并网电力系统的风电渗透率也逐渐增加,这显著地影响了电网的暂态稳定性。在暂态稳定性分析方法中,以暂态能量函数法为代表的直接法可以较好地反映系统物理特性,且可以对暂态稳定性进行定量分析,目前仍具有较高的研究热度和应用前景,但是其在风电并网这一新兴领域的应用较少。同时,目前含风电系统的暂态稳定性研究较少考虑风速的随机扰动,或对其简化过度,使得研究成果不能较好地反映实际情况。针对上述情况,本文做了如下研究:1.构建了一种新的暂态能量函数模型,以此来描述风电并网的电力系统的暂态稳定性,与之前的研究相比,其考虑了双馈感应发电机（DFIG）的感性元件中存储的势能。首先利用完成坐标变换后的DFIG的DQ轴等效电路建立考虑其电磁暂态的DFIG暂态能量函数模型。然后根据电力系统中的同步发电机、输电线路、负载等部件的物理特性,结合系统的功率匹配特性,分别构造上述部件各自的暂态能量函数。最终组合上述暂态能量函数,构造出整个系统的暂态能量函数。之后,通过PEBS方法,定义了暂态能量裕度这一定量分析系统暂态稳定性的指标。采用在MATLAB的Simulink平台上搭建的新英格兰10机39...
【文章来源】：电子科技大学四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：77 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
简单系统接线图
第三章基于双馈异步风力发电机的风电并网暂态能量函数41(1)图形化的组合式设计模式：Simulink作为一种框图化的仿真工具，通过使用其提供的图形化用户接口，设计者可以将整个电力系统仿真模型搭建得非常简洁，而模块化的搭建方式使得系统可以如搭积木一般简单地增减规模或功能。同时，仿真过程的可视性使得用户可以直观地看到仿真结果。(2)同MATLAB的紧密集成：作为MATLAB中所高度集成的仿真工具，其可以直接调用MATLAB所提供的大量工具和函数，结合其交互式图形化环境和可定制模块库，实现丰富的功能，这一特点将在下一章得到较大体现。同时，MATLAB的脚本程序也可以直接调用Simulink仿真结果，对其进行数学处理，这使得其十分适合于本文构造的暂态能量函数数学模型。图3-5新英格兰10机39节点系统图仿真平台采用基于MATLAB的Simulink仿真工具所搭建的新英格兰10机39节点系统。新英格兰10机39节点系统广泛应用于电力系统仿真领域中，规模适中且通用性强，其简略图如图3-5所示。图中箭头为负载节点，共有19个。电网基准电压为345kV，发电机侧基准电压为22kV，除39节点外，其余9台发电机均通过升压变压器与电网相连。G2节点的发电机作为平衡母线节点，工作在SwingBus模式，而其余9台发电机工作在PV模式。得益于Simulink根据功能的分层设计模式，顶层系统框图可以设计得较为简洁，如图3-6所示。图3-6中，蓝色模块为发电机节点、绿色为变压器模块、橙色为负载模块、灰色模块代表线路阻抗，各模块间的黑色模块为三相VI测量单元，系统采用额定频率为60Hz的Phasor仿真模式。同时，图中正上方有Stop模块，
电子科技大学硕士学位论文42用于模拟暂态失稳过程：以任意一台工作在PV模式的同步发电机与平衡母线的相对功角之差是否大于180度作为失稳判据，当检测到某台发电机暂态失稳时，Stop模块启动，使得仿真停止。DFIG通过升压变压器接入节点6，其发电机侧基准电压为575V，风速设置为15m/s，使DFIG工作在恒功率状态。最终，考虑风电并网的电力系统修改为11机40节点系统。图3-6Simulink中搭建的新英格兰10机39节点系统3.3.2基于仿真平台的能量函数模型修改完成仿真平台的搭建后，需要依据Simulink相关测量功能单元的实际，将暂态能量函数模型变换为其参数与通过仿真平台可以测量到的参数相对应的形式。表3-1和表3-2[49]分别为Simulink的同步发电机模块和DFIG模块中，与暂态能量函数中参数相关的，可以直接测量到的参数列表。此外，非发电机节点的电流、
【参考文献】：
期刊论文
[1]2018年上半年风电并网运行情况[J]. 中国能源. 2018(08)
[2]2018年中国风电行业发展趋势及市场前景预测[J]. 玻璃钢/复合材料. 2018(04)
[3]稳定域概念下考虑保守性的电力系统在线暂态稳定评估方法[J]. 张玮灵,胡伟,闵勇,陈磊,刘显壮. 电网技术. 2016(04)
[4]双馈风力发电机组无功调节机理及无功控制策略[J]. 王松,李庚银,周明. 中国电机工程学报. 2014(16)
[5]印度“7.30”、“7.31”大停电事故分析及启示[J]. 汤涌,卜广全,易俊. 中国电机工程学报. 2012(25)
[6]巴西“11·10”大停电事故分析及启示[J]. 林伟芳,孙华东,汤涌,卜广全,印永华. 电力系统自动化. 2010(07)
[7]计及不确定性的电力系统时域仿真的区间算法[J]. 王守相,郑志杰,王成山. 中国电机工程学报. 2007(07)
[8]风电接入对电力系统的影响[J]. 迟永宁,刘燕华,王伟胜,陈默子,戴慧珠. 电网技术. 2007(03)
[9]西欧“11.4”大停电事故的初步分析及防止我国大面积停电事故的措施[J]. 李春艳,孙元章,陈向宜,邓桂平. 电网技术. 2006(24)
[10]美加“8.14”大停电事故初步分析以及应吸取的教训[J]. 印永华,郭剑波,赵建军,卜广全. 电网技术. 2003(10)
博士论文
[1]基于能量函数的含风电电力系统暂态稳定分析与控制[D]. 罗远翔.中国农业大学 2015
硕士论文
[1]风电并网系统暂态电压稳定概率评估[D]. 付斌.兰州理工大学 2016
本文编号：3440707
【文章来源】：电子科技大学四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：77 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
简单系统接线图
第三章基于双馈异步风力发电机的风电并网暂态能量函数41(1)图形化的组合式设计模式：Simulink作为一种框图化的仿真工具，通过使用其提供的图形化用户接口，设计者可以将整个电力系统仿真模型搭建得非常简洁，而模块化的搭建方式使得系统可以如搭积木一般简单地增减规模或功能。同时，仿真过程的可视性使得用户可以直观地看到仿真结果。(2)同MATLAB的紧密集成：作为MATLAB中所高度集成的仿真工具，其可以直接调用MATLAB所提供的大量工具和函数，结合其交互式图形化环境和可定制模块库，实现丰富的功能，这一特点将在下一章得到较大体现。同时，MATLAB的脚本程序也可以直接调用Simulink仿真结果，对其进行数学处理，这使得其十分适合于本文构造的暂态能量函数数学模型。图3-5新英格兰10机39节点系统图仿真平台采用基于MATLAB的Simulink仿真工具所搭建的新英格兰10机39节点系统。新英格兰10机39节点系统广泛应用于电力系统仿真领域中，规模适中且通用性强，其简略图如图3-5所示。图中箭头为负载节点，共有19个。电网基准电压为345kV，发电机侧基准电压为22kV，除39节点外，其余9台发电机均通过升压变压器与电网相连。G2节点的发电机作为平衡母线节点，工作在SwingBus模式，而其余9台发电机工作在PV模式。得益于Simulink根据功能的分层设计模式，顶层系统框图可以设计得较为简洁，如图3-6所示。图3-6中，蓝色模块为发电机节点、绿色为变压器模块、橙色为负载模块、灰色模块代表线路阻抗，各模块间的黑色模块为三相VI测量单元，系统采用额定频率为60Hz的Phasor仿真模式。同时，图中正上方有Stop模块，
电子科技大学硕士学位论文42用于模拟暂态失稳过程：以任意一台工作在PV模式的同步发电机与平衡母线的相对功角之差是否大于180度作为失稳判据，当检测到某台发电机暂态失稳时，Stop模块启动，使得仿真停止。DFIG通过升压变压器接入节点6，其发电机侧基准电压为575V，风速设置为15m/s，使DFIG工作在恒功率状态。最终，考虑风电并网的电力系统修改为11机40节点系统。图3-6Simulink中搭建的新英格兰10机39节点系统3.3.2基于仿真平台的能量函数模型修改完成仿真平台的搭建后，需要依据Simulink相关测量功能单元的实际，将暂态能量函数模型变换为其参数与通过仿真平台可以测量到的参数相对应的形式。表3-1和表3-2[49]分别为Simulink的同步发电机模块和DFIG模块中，与暂态能量函数中参数相关的，可以直接测量到的参数列表。此外，非发电机节点的电流、
【参考文献】：
期刊论文
[1]2018年上半年风电并网运行情况[J]. 中国能源. 2018(08)
[2]2018年中国风电行业发展趋势及市场前景预测[J]. 玻璃钢/复合材料. 2018(04)
[3]稳定域概念下考虑保守性的电力系统在线暂态稳定评估方法[J]. 张玮灵,胡伟,闵勇,陈磊,刘显壮. 电网技术. 2016(04)
[4]双馈风力发电机组无功调节机理及无功控制策略[J]. 王松,李庚银,周明. 中国电机工程学报. 2014(16)
[5]印度“7.30”、“7.31”大停电事故分析及启示[J]. 汤涌,卜广全,易俊. 中国电机工程学报. 2012(25)
[6]巴西“11·10”大停电事故分析及启示[J]. 林伟芳,孙华东,汤涌,卜广全,印永华. 电力系统自动化. 2010(07)
[7]计及不确定性的电力系统时域仿真的区间算法[J]. 王守相,郑志杰,王成山. 中国电机工程学报. 2007(07)
[8]风电接入对电力系统的影响[J]. 迟永宁,刘燕华,王伟胜,陈默子,戴慧珠. 电网技术. 2007(03)
[9]西欧“11.4”大停电事故的初步分析及防止我国大面积停电事故的措施[J]. 李春艳,孙元章,陈向宜,邓桂平. 电网技术. 2006(24)
[10]美加“8.14”大停电事故初步分析以及应吸取的教训[J]. 印永华,郭剑波,赵建军,卜广全. 电网技术. 2003(10)
博士论文
[1]基于能量函数的含风电电力系统暂态稳定分析与控制[D]. 罗远翔.中国农业大学 2015
硕士论文
[1]风电并网系统暂态电压稳定概率评估[D]. 付斌.兰州理工大学 2016
本文编号：3440707
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