特高压直流与送端“风火打捆”电源间的稳定控制技术研究

发布时间：2017-07-19 05:10

  本文关键词：特高压直流与送端“风火打捆”电源间的稳定控制技术研究

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【摘要】：为了研究“风火打捆”特高压直流外送系统的稳定性,基于实时数字仿真器(real time digital simulator,RTDS)建立了风电场等值模型。分析了基于矢量控制的双馈风力发电机(doubly-fed induction generator,DFIG)的“机电解耦”特性和其导致的结果。然后针对单机(DFIG)无穷大系统,定义了DFIG功角并分析其暂态行为,揭示了DFIG的“机电解耦”特性所导致的功角暂态行为的物理本质—电磁暂态过程,具有“功角快变”特性。“功角快变”特性的外在表现是系统受扰后有功功率具有快速回复特性。研究发现,特高压直流系统在定功率输送模式下,一方面,由于DFIG的“机电解耦”特性,风电机组对系统不提供机械惯量,导致直流送端“风火打捆”电源的等值机械惯量减小,降低了“风火打捆”特高压直流外送系统的整体稳定性;另一方面,由于DFIG的“功角快变”特性,风电输出的有功功率具有快速回复特性,电网受扰后直流送端系统出现的不平衡功率的调节仅由火电机组独自承担,直流送端系统联网模式下,降低了火电机组的功角稳定性,直流送端系统孤岛模式下,降低了系统抑制频率波动的能力。通过RTDS仿真分析验证了理论分析的正确性。在此研究基础上,分别提出以DFIG为控制对象的广域附加控制策略和以直流系统为控制对象的直流附加控制策略,并设计成联合附加控制试验样机。该试验样机功能包括:动态调节风电场有功输出,用于平抑送端频率波动;挖掘风电场自身无功输出能力,用于抑制系统故障时引起的工频过电压;动态改变直流有功指令,实现动态有功平衡。通过RTDS仿真验证了该试验样机的有效性,结果表明:联网或孤岛模式下,该联合附加控制策略能有效增强“风火打捆”特高压直流外送系统的整体稳定性。
【关键词】：风火打捆 特高压直流 联网模式 孤岛模式 附加控制 实时数字仿真器
【学位授予单位】：贵州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM712
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-8
• 前言8-9
• 第1章 引言9-15
• 1.1 国内外研究现状9-10
• 1.2 研究内容和实施方案10-13
• 1.2.1 研究内容10-11
• 1.2.2 实施方案11-13
• 1.3 研究方法13-14
• 1.4 本章小结14-15
• 第2章 “风火打捆”特高压直流外送系统的数学模型15-37
• 2.1 双馈风电机组的数学模型16-21
• 2.1.1 双馈风电机组的组成结构16-17
• 2.1.2 风力机捕获功率特性17-18
• 2.1.3 机械传动模型18
• 2.1.4 DFIG的数学模型18-19
• 2.1.5 DFIG励磁系统矢量控制19-21
• 2.2 同步发电机的数学模型21-25
• 2.2.1 abc坐标系下的同步发电机机数学模型21
• 2.2.2 dqo坐标系下的同步发电机数学模型21-22
• 2.2.3 dqo坐标系下的标幺值模型22-25
• 2.3 特高压直流系统(UHVDC)数学模型25-29
• 2.3.1 UHVDC的基本结构25-26
• 2.3.2 UHVDC的数学模型26-27
• 2.3.3 UHVDC的控制策略27-29
• 2.4 双馈式风电场等值模型RTDS仿真验证29-35
• 2.4.1 双馈式风电场风机同调性与等值性验证29-35
• 2.5 参考系统35-36
• 2.6 本章小结36-37
• 第3章 “风火打捆”特高压直流外送系统的稳定性机理分析37-46
• 3.1 DFIG的“机电解耦”特性38-40
• 3.1.1 DFIG的“机电解耦”分析39-40
• 3.2 DFIG的“功角快变”特性40-41
• 3.3 “风火打捆”联网直流外送系统的稳定性分析41-43
• 3.3.1 DFIG的“机电解耦”特性对SG的功角暂态稳定性的影响42
• 3.3.2 DFIG的“功角快变”特性对SG的功角暂态稳定性的影响42-43
• 3.4 “风火打捆”孤岛直流外送系统的稳定性分析43-44
• 3.4.1“风火打捆”孤岛直流外送系统的频率波动43-44
• 3.4.2“风火打捆”孤岛直流外送系统的电压波动44
• 3.5 本章小结44-46
• 第4章 “风火打捆”特高压直流外送系统的稳定性控制策略46-57
• 4.1 DFIG的广域附加控制策略46-51
• 4.1.1 DFIG的动态有功调节46-47
• 4.1.2 基于RTDS的附加有功控制仿真验证47-49
• 4.1.3 DFIG的暂态无功调节49-50
• 4.1.4 基于RTDS的附加无功控制仿真验证50-51
• 4.2 基于DPS3000的直流系统附加控制策略51-54
• 4.2.1 基于RTDS的直流系统附加控制仿真验证52-54
• 4.3 联合控制54-55
• 4.4 联合控制试验样机55-56
• 4.5 本章小结56-57
• 第5章 “风火打捆”特高压直流外送系统的RTDS仿真57-67
• 5.1 “风火打捆”联网直流外送系统的稳定性对比57-60
• 5.1.1 西北电网交流联络线路LAC故障58-59
• 5.1.2 母线B3远端三相接地短路故障59
• 5.1.3 联网系统小结59-60
• 5.2 “风火打捆”孤岛直流外送系统的稳定性对比60-62
• 5.2.1 本地负荷故障60-61
• 5.2.2 母线B3远端三相接地短路故障61-62
• 5.2.3 孤岛系统小结62
• 5.3 联合附加控制策略验证62-65
• 5.3.1 “风火打捆”联网系统的验证62-64
• 5.3.1.1 西北电网交流联络线路LAC故障62-63
• 5.3.1.2 母线B3远端三相接地短路故障63-64
• 5.3.2 “风火打捆”孤岛系统的验证64-65
• 5.3.2.1 本地负荷故障64-65
• 5.3.2.2 母线B3远端三相接地短路故障65
• 5.4 本章小结65-67
• 第6章 结论与展望67-69
• 致谢69-71
• 参考文献71-74
• 附录74-75

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前3条

1 石岩;韩伟;张民;王庆;;特高压直流输电工程控制保护系统的初步方案[J];电网技术;2007年02期

2 薛志英;周明;李庚银;;大规模风电接入电力系统备用决策评述[J];电力系统保护与控制;2013年04期

3 白建华;辛颂旭;贾德香;程路;;中国风电开发消纳及输送相关重大问题研究[J];电网与清洁能源;2010年01期

中国博士学位论文全文数据库 前1条

1 郝正航;双馈风电机组的暂态行为及其对电力系统稳定性影响[D];天津大学;2011年

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本文编号：561320