风电场次同步谐振危险区域判断及轴系扭振疲劳分析

发布时间：2020-05-03 15:17

【摘要】：我国风力资源的分布大部分远离负荷相对集中区域,风电的大规模远距离输送成为了避免资源浪费,进行资源合理优化配置的重要方式。为了提高输电线路的远距离输送能力,提高输电效率降低输电成本,在电能外送的过程中采用串联电容器补偿和高压直流输电方式日益增多。但使用串联电容补偿技术和高压直流输电技术有引发风力发电场的次同步谐振问题的风险,影响电力系统的安全稳定运行。分析了大规模风电外送过程中风电场规模的变化对次同步谐振危险区域的影响。以双馈风电场串联电容补偿模型为基础,对整个风电场进行了等值,搭造出用于次同步谐振分析的风电场等值数学模型,采用系统等值电阻的方法对双馈机组与电网间稳定性进行判断,做出了系统等值电阻随风电场规模的变化曲线及不同风电场规模所对应的系统危险区域。研究结果显示,次同步谐振产生时,不同规模风电场的振荡程度也不相同,大规模的风电场有利于系统的稳定,增大机组规模有利于降低次同步谐振带来的危害,并对以上结论进行了仿真以验证结果的合理性。最后对振荡时的情况进行频谱分析,其中的谐波分量即为所对应的次同步频率。对次同步谐振扭振互作用现象在外部故障下的稳定性进行了详细推导。随后,对现阶段研究风电场次同步谐振现象的等值方法分别总结,分析并比对出各种等值方法的特点。然后,详细介绍了引发风电场的扭振互作用现象时轴系疲劳度辨识的方法。最后,分别通过三种不同等值方法对同一风电场进行疲劳度仿真分析,并对最终结果进行了比较。
【图文】：

外送,串补装置,输电线路,功率

文中采用的仿真模型是以ＩＥＥＥ第一基准模型为基础进行搭建，将运行状态、转逡逑速、输出功率相同或者相差不大的风电机组等值为一台机组，进而将整个风电逡逑场等值成多个子风电场群，则单个子风电场群情况，可用下图２．１表示。该风逡逑电场单台机组的容量为２ＭＷ，，发电机额定机端电压为０．６９ｋＶ，经过多台升逡逑压变压器升压后进行远距离输送。将串补电容放到远距离输电线路上用来提高逡逑线路的输电能力。图中ｒ表示升压变压器，ｉ？表示输电线路电阻，＾分逡逑别表示线路电抗和串补装置中的容抗，ＧＳＣ和／ＷＣ分别为ＤＦＩＧ中的网侧和转逡逑子侧变换器。逡逑—１｜￣？—｜丨｜逡逑图２．１邋ＤＦＩＧ经串补装置外送功率等效输电线路逡逑Ｆｉｇ，邋２．１邋ＤＦＩＧ邋Ｔｒａｎｓｍｉｔｔｉｎｇ邋Ｐｏｗｅｒ邋Ｅｑｕｉｖａｌｅｎｔ邋Ｃｉｒｃｕｉｔｓ邋ｂｙ邋Ｓｅｒｉｅｓ邋Ｃｏｍｐｅｎｓａｔｏｒ逡逑２．３风力机模块逡逑风力机模块在风电场外送功率系统中承担着电能转换的重要任务，其中风逡逑力机的叶片在空气中捕捉风能，从而将动能转化成为机械能，其转换的能量的逡逑多少决定着全部风电系统的外送功率。在风力机模块的叶片半径为，风速是Ｖ逡逑１２逡逑

物理模型,定子,三相绕组,磁链

图２．３邋ＤＦＩＧ在静止坐标系下的物理模型逡逑ｉｇ．邋２．３邋Ｐｈｙｓｉｃａｌ邋ｍｏｄｅｌ邋ｏｆ邋ＤＦＩＧ邋ｉｎ邋ｓｔａｔｉｏｎａｒｙ邋ｃｏｏｒｄｉｎａｔｅ邋ｓｙｓｔｅｍ逡逑方程：逡逑＿邋ｄ邋0邋？逡逑ＵｓＡ邋＝邋７，ｓＡ＋ｒ？逡逑＜＾ｓ３＝ｊ＾ｓＢ＾ｓｉｓＢＵｓＣ邋＝￣Ｊｔ＾ｓＣ邋＋逡逑ｗｓＳ、ＷｉＣ分别表示定子Ｘ、５、Ｃ三相机端相电压、心、ｋ分别表示定子」、S8三相相电流的瞬时ｍ、Ｋｆｉ、分别表不定子」、万、Ｃ三相绕组的磁链；
【学位授予单位】：山东科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TM614;TM712

【相似文献】