[發(fā)明專利]風(fēng)電場(chǎng)接入對(duì)多機(jī)系統(tǒng)故障極限切除時(shí)間影響的分析方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201811088289.1
• 申請(qǐng)日: 2018-09-18
• 公開（公告）號(hào): CN109713661B
• 公開（公告）日: 2022-08-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 姜惠蘭;賈燕琪
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 天津大學(xué)
• 主分類號(hào): H02J3/00
• 分類號(hào): H02J3/00;H02J3/38
• 代理公司: 天津市北洋有限責(zé)任專利代理事務(wù)所 12201
• 代理人: 程毓英

本發(fā)明涉及一種風(fēng)電場(chǎng)接入對(duì)多機(jī)系統(tǒng)故障極限切除時(shí)間影響的分析方法，基于暫態(tài)能量函數(shù)理論，從原始的多機(jī)系統(tǒng)入手，采用首次積分法構(gòu)造含風(fēng)電場(chǎng)多機(jī)系統(tǒng)的暫態(tài)能量函數(shù)；在此基礎(chǔ)上，推導(dǎo)出系統(tǒng)臨界能量值與風(fēng)電場(chǎng)暫態(tài)輸出功率的關(guān)聯(lián)關(guān)系，量化分析網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)因DFIG接入產(chǎn)生的變化所帶來的系統(tǒng)所能承受臨界能量的改變，從臨界能量的角度體現(xiàn)風(fēng)電場(chǎng)接入對(duì)系統(tǒng)穩(wěn)定裕度的影響；依據(jù)故障期間DFIG對(duì)系統(tǒng)等效電磁功率的影響分析系統(tǒng)狀態(tài)變量的變化與能量積聚過程，給出風(fēng)電場(chǎng)接入對(duì)系統(tǒng)暫態(tài)能量積聚快慢的影響模式；通過從暫態(tài)能量到達(dá)系統(tǒng)臨界能量的積聚時(shí)間來計(jì)算故障極限切除時(shí)間。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明所屬領(lǐng)域?yàn)樾履茉唇尤雽?duì)電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定的影響分析，特別是對(duì)含風(fēng)電場(chǎng)的電力多機(jī)系統(tǒng)，從暫態(tài)能量函數(shù)出發(fā)分析風(fēng)電場(chǎng)接入對(duì)電力多機(jī)系統(tǒng)故障極限切除時(shí)間的影響，進(jìn)而折射出對(duì)電力多機(jī)系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性的影響。

背景技術(shù)

清潔能源需求的不斷擴(kuò)大與風(fēng)力發(fā)電技術(shù)的日益成熟使得風(fēng)力發(fā)電在全世界范圍內(nèi)得到大力發(fā)展和應(yīng)用。但大規(guī)模風(fēng)電場(chǎng)的接入在給電網(wǎng)提供更多能源供應(yīng)的同時(shí)，也帶來了諸多不利因素。如，大比例風(fēng)電的接入往往改變了系統(tǒng)的潮流分布以及拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，從而影響系統(tǒng)對(duì)于故障總的承受能力，并在故障期間加大了系統(tǒng)失穩(wěn)的可能性。

為了能在高風(fēng)電比例下電力系統(tǒng)能夠安全運(yùn)行，要求風(fēng)電機(jī)組具有耐受電網(wǎng)故障并保持不脫網(wǎng)的穿越運(yùn)行能力，尤其是低電壓穿越(lowvoltageridethrough,LVRT)能力^[1]。當(dāng)系統(tǒng)受到大的擾動(dòng)以后，風(fēng)力發(fā)電機(jī)的暫態(tài)響應(yīng)過程與同步發(fā)電機(jī)的暫態(tài)響應(yīng)過程有較大差別，風(fēng)力發(fā)電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)的改變對(duì)電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性會(huì)產(chǎn)生不同于同步機(jī)的影響。不同LVRT方案會(huì)使得風(fēng)機(jī)在暫態(tài)過程中通過輸出的有功、無功功率改變來影響同步機(jī)之間功角的互同步性，這一現(xiàn)象對(duì)于集中接入的大容量風(fēng)電場(chǎng)來說不容忽視。因此，研究含風(fēng)電場(chǎng)的電力多機(jī)系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性時(shí)，需要分析風(fēng)電場(chǎng)接入對(duì)于系統(tǒng)極限穩(wěn)定裕度的改變，也要分析低電壓穿越期間風(fēng)機(jī)的功率輸出特性對(duì)同步機(jī)功角相對(duì)運(yùn)動(dòng)的影響，進(jìn)而探求對(duì)系統(tǒng)故障極限切除時(shí)間的影響關(guān)系。

現(xiàn)階段與該發(fā)明相關(guān)的研究主要針對(duì)單機(jī)無窮大系統(tǒng)或者等值雙機(jī)系統(tǒng)^[2-3]，很少直接從實(shí)際的電力多機(jī)系統(tǒng)入手分析風(fēng)電場(chǎng)接入對(duì)系統(tǒng)功角暫態(tài)穩(wěn)定性的影響，難以考慮風(fēng)電場(chǎng)在多機(jī)系統(tǒng)中的實(shí)際接入情況對(duì)系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定的影響關(guān)系；諸多相關(guān)研究是通過仿真分析給出一般規(guī)律^[5-7]，由于缺乏理論支持，使得結(jié)論不具有說服力。目前有關(guān)研究中^[2,9-10]，大多數(shù)都沒能綜合考慮風(fēng)電場(chǎng)接入對(duì)系統(tǒng)臨界能量及能量積聚過程綜合影響電力系統(tǒng)暫態(tài)功角穩(wěn)定的機(jī)理，只從單一角度分析其影響，結(jié)論具有片面性；另外，有的研究認(rèn)為風(fēng)電場(chǎng)接入電力多機(jī)系統(tǒng)后整個(gè)系統(tǒng)能量裕度的改變?yōu)樵谠邢到y(tǒng)能量裕度的基礎(chǔ)上增加風(fēng)機(jī)在暫態(tài)過程中所能承受的能量極限^[4]，未考慮風(fēng)機(jī)接入對(duì)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的影響，結(jié)論具有局限性。因此有必要從電力多機(jī)系統(tǒng)角度量化分析風(fēng)電場(chǎng)接入對(duì)系統(tǒng)穩(wěn)定裕度和故障期間風(fēng)機(jī)功率外特性對(duì)能量積聚過程的影響規(guī)律，以獲得系統(tǒng)故障極限切除時(shí)間的變化，從而實(shí)現(xiàn)風(fēng)電場(chǎng)接入對(duì)電力多機(jī)系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定極限影響的分析。

參考文獻(xiàn)

[1]風(fēng)電場(chǎng)接入電力系統(tǒng)技術(shù)規(guī)定(征求意見稿)[S/OL].http://www.docin.com/p-115458480.html.

[2]田新首，王偉勝，遲永寧，等.雙饋風(fēng)電機(jī)組故障行為及對(duì)電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性的影響[J].電力系統(tǒng)自動(dòng)化，2015，39(10)：16-21.

[3]湯蕾，沈沉，張雪敏.大規(guī)模風(fēng)電集中接入對(duì)電力系統(tǒng)暫態(tài)功角穩(wěn)定性的影響(一)：理論基礎(chǔ)[J].中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào)，2015，35(15)：3832-3842.