风火打捆外送系统次同步暂态能流分析与紧急控制研究
发布时间：2022-01-16 18:31
随着风力发电技术的快速发展,风电装机容量大规模提高,大容量、远距离输电成为解决风电消纳问题的主要方式。风火打捆经交直流外送方案能够有效保证频率稳定和电压稳定,逐渐成为风电外送的主流输电形式。针对风火打捆经交直流外送系统的次同步振荡紧急控制方法的相关研究鲜有报道。本文以风火打捆经交直流外送系统为主要研究对象,分析风电主导的次同步频率段内暂态能流特征,研究基于暂态能流法的紧急控制策略在次同步振荡事故中的应用。具体研究内容如下:首先,建立应用于次同步振荡分析的火电机组、风电场模型、高压直流输电系统与交流网络等主要系统数学模型。其中,火电机组轴系模型采取六质量块轴系模型,且包括PSS模型;风电场系统采用基于尾流效应的等效风电场模型,风机轴系采用两质量块模型,采用TCR+TSC型静止无功补偿装置;高压直流输电系统其换流器采用基于定子电压定向的控制策略。其次,提出适用于风火打捆外送系统的次同步振荡分析方法。该方法基于暂态能量流法,以电源并网点次同步频率段内有功功率分量的变化率来度量系统次同步振荡现象的强弱程度。首先论证系统发生次同步振荡时火电机组并网点处能量消耗和阻尼特性之间的关系,再对能量曲线进...
【文章来源】：沈阳工业大学辽宁省
【文章页数】：62 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
风火打捆外送等效系统模型
6第2章风火打捆经交直流外送系统模型建立2.1风火打捆经交直流外送系统介绍本章通过建立系统各个部分的数学模型，通过建立的各部分数学模型分析风火打捆经交直流送出系统的次同步振荡问题。系统模型如图2.1所示，主要包括适用于次同步振荡分析的火电机组轴系模型、基于尾流效应的等值风电场模型、采用准稳态模型高压直流输电，换流器控制策略为定子电压定向，风电场侧的的无功补偿装置采用TCR+TSC型，以及对于交流网络的建模。其中T1R与T1X为火电机组出口升压变阻抗；待研系统的风机出口升压变阻抗为T2R与T2X；SR与SX为待研系统的交流网络等效阻抗；RC为待研系统的高压直流整流站中无功补偿等效电容；Rn与ln分别为整流侧与逆变侧变压器变比；dL、dR、dC为直流线路等值电感、电阻、电容。图2.1风火打捆外送等效系统模型Fig.2.1Equivalentmodelofairfirebaling2.2火电机组数学模型2.2.1汽轮机轴系模型火电机组轴系模型采用6质量块模型，如图2.2所示。图2.2火电机组轴系六质量块模型Fig.2.2Sixmassblockmodelofthermalpowerunitshafting沈阳工业大学硕士学位论文
第2章风火打捆经交直流外送系统模型建立9如图2.3所示：（a）励磁调节系统简化模型（b）PSS数学模型图2.3同步发电机励磁系统简化模型图Fig.2.3Simplifiedmodelblockdiagramofexcitationsystemofsynchronousgenerator图中，refUUt、为机端电压信号和参考值；sU为PSS控制信号；RK和RT、AK和AT以及FK和FT分别为电压测量单元、励磁调节器单元和励磁系统稳定器单元增益和时间常数。PSS由惯性微分单元和两个级联的超前滞后环节组成，其输入信号slU由发电机的中转速、频率、电磁功率、端电压组合而成。由图2.4所示模型框图，可以得到励磁调节系统和PSS的数学模型，分别如式：fAAAfFFfFFFCRtRRCuTUUUUTKpuUTpuTKpUUTUTKpU1)(11FCsref（2.9）24243122121211111UUTpUTTpUUUTpUTTpUUTpUTKpUssRslss（2.10）2.3含静止无功补偿装置的风电场数学模型2.3.1风电机组模型风电场风机类型主要有双馈和直驱两种，双馈风电机组建模结构如图2.5所示，直
【参考文献】：
期刊论文
[1]一种基于振荡发散速率的次同步振荡风电场精准切机策略[J]. 卓毅鑫,李凌,赵成斌,黄飞鹏,戎子睿,卢纯颢,李一铭,金能,林湘宁. 电力系统保护与控制. 2020(05)
[2]风火打捆直流送出系统次同步振荡及传播特性研究[J]. 杨尉薇,朱玲,李威,郑惠萍,刘福锁,刘新元. 电力系统保护与控制. 2019(20)
[3]新能源汇集地区广域次同步振荡监测系统研究与构建[J]. 邱衍江,张新燕,张超,王维庆,常喜强. 电力系统保护与控制. 2019(01)
[4]风火打捆外送系统220 kV电网次同步振荡监控策略研究[J]. 张超,王维庆,王海云,邱衍江,常喜强. 电力系统保护与控制. 2018(11)
[5]次同步振荡中暂态能量流与电功率和阻尼转矩的关系[J]. 任怡娜,陈磊,闵勇,李莹,李文锋. 电力系统自动化. 2018(22)
[6]新疆大规模风电汇集地区的次同步振荡控制方法研究[J]. 付高善,许叶林,高玉喜,王新宝,李庆波,王新刚. 电力电容器与无功补偿. 2018(01)
[7]电力系统暂态稳定时域仿真快速终止算法研究[J]. 苏福,杨松浩,王怀远,张保会. 中国电机工程学报. 2017(15)
[8]利用暂态能量流的次同步强迫振荡扰动源定位及阻尼评估[J]. 陈磊,王文婕,王茂海,闵勇,谢小荣,徐飞. 电力系统自动化. 2016(19)
[9]直驱风机风电场与交流电网相互作用引发次同步振荡的机理与特性分析[J]. 谢小荣,刘华坤,贺静波,张传宇,乔元. 中国电机工程学报. 2016(09)
[10]上海庙——山东特高压直流输电工程获得国家发改委核准[J]. 本刊讯. 电力与能源. 2015(06)
博士论文
[1]直驱风机-弱交流系统次同步振荡分析方法研究[D]. 李景一.华北电力大学(北京) 2019
[2]间歇式次同步振荡及次同步控制互作用问题研究[D]. 张剑.华北电力大学 2014
硕士论文
[1]基于新型整流变压器的TCR+TSC型SVC装置研究[D]. 曾海林.湖南大学 2010
本文编号：3593204
【文章来源】：沈阳工业大学辽宁省
【文章页数】：62 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
风火打捆外送等效系统模型
6第2章风火打捆经交直流外送系统模型建立2.1风火打捆经交直流外送系统介绍本章通过建立系统各个部分的数学模型，通过建立的各部分数学模型分析风火打捆经交直流送出系统的次同步振荡问题。系统模型如图2.1所示，主要包括适用于次同步振荡分析的火电机组轴系模型、基于尾流效应的等值风电场模型、采用准稳态模型高压直流输电，换流器控制策略为定子电压定向，风电场侧的的无功补偿装置采用TCR+TSC型，以及对于交流网络的建模。其中T1R与T1X为火电机组出口升压变阻抗；待研系统的风机出口升压变阻抗为T2R与T2X；SR与SX为待研系统的交流网络等效阻抗；RC为待研系统的高压直流整流站中无功补偿等效电容；Rn与ln分别为整流侧与逆变侧变压器变比；dL、dR、dC为直流线路等值电感、电阻、电容。图2.1风火打捆外送等效系统模型Fig.2.1Equivalentmodelofairfirebaling2.2火电机组数学模型2.2.1汽轮机轴系模型火电机组轴系模型采用6质量块模型，如图2.2所示。图2.2火电机组轴系六质量块模型Fig.2.2Sixmassblockmodelofthermalpowerunitshafting沈阳工业大学硕士学位论文
第2章风火打捆经交直流外送系统模型建立9如图2.3所示：（a）励磁调节系统简化模型（b）PSS数学模型图2.3同步发电机励磁系统简化模型图Fig.2.3Simplifiedmodelblockdiagramofexcitationsystemofsynchronousgenerator图中，refUUt、为机端电压信号和参考值；sU为PSS控制信号；RK和RT、AK和AT以及FK和FT分别为电压测量单元、励磁调节器单元和励磁系统稳定器单元增益和时间常数。PSS由惯性微分单元和两个级联的超前滞后环节组成，其输入信号slU由发电机的中转速、频率、电磁功率、端电压组合而成。由图2.4所示模型框图，可以得到励磁调节系统和PSS的数学模型，分别如式：fAAAfFFfFFFCRtRRCuTUUUUTKpuUTpuTKpUUTUTKpU1)(11FCsref（2.9）24243122121211111UUTpUTTpUUUTpUTTpUUTpUTKpUssRslss（2.10）2.3含静止无功补偿装置的风电场数学模型2.3.1风电机组模型风电场风机类型主要有双馈和直驱两种，双馈风电机组建模结构如图2.5所示，直
【参考文献】：
期刊论文
[1]一种基于振荡发散速率的次同步振荡风电场精准切机策略[J]. 卓毅鑫,李凌,赵成斌,黄飞鹏,戎子睿,卢纯颢,李一铭,金能,林湘宁. 电力系统保护与控制. 2020(05)
[2]风火打捆直流送出系统次同步振荡及传播特性研究[J]. 杨尉薇,朱玲,李威,郑惠萍,刘福锁,刘新元. 电力系统保护与控制. 2019(20)
[3]新能源汇集地区广域次同步振荡监测系统研究与构建[J]. 邱衍江,张新燕,张超,王维庆,常喜强. 电力系统保护与控制. 2019(01)
[4]风火打捆外送系统220 kV电网次同步振荡监控策略研究[J]. 张超,王维庆,王海云,邱衍江,常喜强. 电力系统保护与控制. 2018(11)
[5]次同步振荡中暂态能量流与电功率和阻尼转矩的关系[J]. 任怡娜,陈磊,闵勇,李莹,李文锋. 电力系统自动化. 2018(22)
[6]新疆大规模风电汇集地区的次同步振荡控制方法研究[J]. 付高善,许叶林,高玉喜,王新宝,李庆波,王新刚. 电力电容器与无功补偿. 2018(01)
[7]电力系统暂态稳定时域仿真快速终止算法研究[J]. 苏福,杨松浩,王怀远,张保会. 中国电机工程学报. 2017(15)
[8]利用暂态能量流的次同步强迫振荡扰动源定位及阻尼评估[J]. 陈磊,王文婕,王茂海,闵勇,谢小荣,徐飞. 电力系统自动化. 2016(19)
[9]直驱风机风电场与交流电网相互作用引发次同步振荡的机理与特性分析[J]. 谢小荣,刘华坤,贺静波,张传宇,乔元. 中国电机工程学报. 2016(09)
[10]上海庙——山东特高压直流输电工程获得国家发改委核准[J]. 本刊讯. 电力与能源. 2015(06)
博士论文
[1]直驱风机-弱交流系统次同步振荡分析方法研究[D]. 李景一.华北电力大学(北京) 2019
[2]间歇式次同步振荡及次同步控制互作用问题研究[D]. 张剑.华北电力大学 2014
硕士论文
[1]基于新型整流变压器的TCR+TSC型SVC装置研究[D]. 曾海林.湖南大学 2010
本文编号：3593204
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