#論文:大規(guī)模風(fēng)電場接入電力系統(tǒng)的小干擾穩(wěn)定分析
6/2/2014 2:57:21 PM?
## 結(jié)構(gòu)
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小干擾穩(wěn)定性特征值分析
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機械系統(tǒng)模型及坐標變換
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簡單風(fēng)電系統(tǒng)的小干擾穩(wěn)定性
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風(fēng)電場對系統(tǒng)小干擾穩(wěn)定和阻尼特性的影響
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并網(wǎng)風(fēng)電場改善系統(tǒng)阻尼的研究
## 摘要
###第一章 緒論
???異步發(fā)電機的恒速風(fēng)電機組由于其結(jié)構(gòu)簡單、可靠性高、維護方便等特點，一直受到廣泛的應(yīng)用，但仍然存在以下缺點：（?）風(fēng)能轉(zhuǎn)換效率不能維持最優(yōu)；（??）在發(fā)出有功功率的同時會吸收一定的無功，對電網(wǎng)的電壓穩(wěn)定不利；（???）風(fēng)速波動引起的功率和電壓波動較大，對電網(wǎng)的電能質(zhì)量有影響。
???基于變頻器控制技術(shù)的變速風(fēng)電機組具有很大發(fā)展空間，其有如下優(yōu)點：（?）減少了風(fēng)電機組機械部件（如軸與齒輪箱）上的應(yīng)力；（??）可以實現(xiàn)最大的風(fēng)能利用效率；（???）控制發(fā)電機有功出力與風(fēng)電機組轉(zhuǎn)速；（?v）可以實現(xiàn)有功功率和無功功率的解耦控制。
???對于風(fēng)電場接入電力系統(tǒng)的小干擾穩(wěn)定及阻尼特性的研究大體上分為以下幾個方面：
**風(fēng)電機組模型、簡單風(fēng)電系統(tǒng)、含風(fēng)電場的電力系統(tǒng)以及對風(fēng)電機組進行穩(wěn)定控制。**
???
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風(fēng)電機組模型：風(fēng)電機組軸系模型（單質(zhì)量塊模型）、電壓調(diào)整、頻率控制及機組穩(wěn)定控制、變頻器和控制系統(tǒng)
-??
簡單風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)分析：在簡單風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)研究中，以往文獻缺少對風(fēng)電機組引入振蕩模態(tài)的機理分析，沒有從物理概念上分析風(fēng)電機組各部件與簡單系統(tǒng)振蕩模態(tài)的關(guān)系。
-?
含風(fēng)電場的電力系統(tǒng)分析：
??對于
**雙饋變速風(fēng)電機組**
，利用其
**轉(zhuǎn)子側(cè)變頻器控制系統(tǒng)**
對風(fēng)電機組輸出電磁功率進行快速控制，在系統(tǒng)發(fā)生低頻功率振蕩時以
**發(fā)電機轉(zhuǎn)差率**
為輸入信號，控制變速風(fēng)電機組向系統(tǒng)注入與振蕩相關(guān)的阻尼功率，抑制或者抵消系統(tǒng)功率振蕩，改善系統(tǒng)阻尼，增強系統(tǒng)動態(tài)穩(wěn)定性。
??對于
**永磁直驅(qū)風(fēng)電機組**
，利用其
**全功率變頻器控制系統(tǒng)**
，對風(fēng)電機組輸出電磁功率進行快速控制，在系統(tǒng)發(fā)生低頻功率振蕩時以
**系統(tǒng)頻率**
為輸入信號，控制變速風(fēng)電機組向系統(tǒng)注入與振蕩相關(guān)的阻尼功率，抑制或者抵消系統(tǒng)功率振蕩，改善系統(tǒng)阻尼，增強系統(tǒng)動態(tài)穩(wěn)定性。
###第二章 小干擾穩(wěn)定性特征值分析方法
???小干擾穩(wěn)定分析：一是隨著時間的推移干擾逐漸趨于零，即有擾運動
**趨于無擾運動**
，對應(yīng)矩陣 A的所有特征值都具有
**負實部**
，稱系統(tǒng)在此穩(wěn)態(tài)運行情況下是漸近穩(wěn)定的；另一種是無論初始干擾如何小，干擾 Δ x都將隨著時間的推移無限增大，對應(yīng)于矩陣 A
**至少有一個實部為正的特征值**
，系統(tǒng)在此穩(wěn)態(tài)運行情況下是
**不穩(wěn)定的**
。對于實際運行的電力系統(tǒng)來說，分析臨界情況下的系統(tǒng)穩(wěn)定性沒有太大意義，可以視為系統(tǒng)小干擾穩(wěn)定極限的情況。
???遭受小干擾后非線性系統(tǒng)的穩(wěn)定性可由其
**線性化系統(tǒng)的穩(wěn)定性決定**
，而線性系統(tǒng)的穩(wěn)定性又由
**狀態(tài)矩陣 A的特征值決定**
，因此有必要分析狀態(tài)矩陣 A的特性。系統(tǒng)的穩(wěn)定性可以由特征值決定：
###第三章 風(fēng)電機組機械系統(tǒng)模型及坐標變換
???風(fēng)電機組
???空氣動力學(xué)模型
???槳距角控制系統(tǒng)模型
???變速風(fēng)電機組最大功率追蹤及轉(zhuǎn)速控制
???風(fēng)電機組軸系模型
???參考坐標系的變換
## 知識點
???1.?
雙饋式風(fēng)機輸出的有功功率和無功功率可以分開控制，具有一定的無功調(diào)節(jié)能力。一種電網(wǎng)對稱故障下保持雙饋變速風(fēng)電機組不脫網(wǎng)運行的新型勵磁控制策略，以實現(xiàn)電網(wǎng)故障期間風(fēng)電機組的不間斷運行。風(fēng)電機組這種低電壓維持運行的能力稱為
**低電壓穿越（LVRT-Low Voltage Ride Through）**
???2.?
低頻振蕩的原因：系統(tǒng)在
*負阻尼*
時產(chǎn)生的自發(fā)功率振蕩；系統(tǒng)在受到擾動時，由于阻尼弱，其功率振蕩長久不能平息；系統(tǒng)振蕩模態(tài)與系統(tǒng)中某種功率波動的頻率相同，且由于
*弱阻尼*
，使聯(lián)絡(luò)線上該功率波動得到了放大，產(chǎn)生了強烈的功率振蕩；由
*發(fā)電機轉(zhuǎn)速變化*
引起的電磁力矩變化和電氣回路耦合產(chǎn)生的機電振蕩，其頻率約為 0.2～2Hz。
????
???3.?
振蕩模態(tài)是衰減的，系統(tǒng)就是小干擾穩(wěn)定的。但是，實際電力系統(tǒng)中，一般認為機電振蕩模態(tài)的阻尼比大于0.05才可以接受這種運行狀態(tài)。但根據(jù)實際情況可以調(diào)整。
???4.?
小干擾穩(wěn)定
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**bpa相關(guān)講義，結(jié)合bpa做小干擾穩(wěn)定的，很重要**
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[講義](http://wenku.baidu.com/link?url=AiQCsykuLhzSBqzgzlKmQ-0WjqCjN8zG-ihTiZgvKFqJsEnNwGtUByut3ArPsk1N0A71Yj5KFzuyL3VunWSIDZvZbhUPDBt49cJgHcuHLYi###)
?????**小干擾穩(wěn)定性**是指系統(tǒng)受到小干擾后，不發(fā)生自發(fā)振蕩或非周期性失步，自動恢復(fù)到起始運行狀態(tài)的能力。
???
?????電力系統(tǒng)在運行過程中無時不遭受到一些小的干擾，例如負荷的隨機變化及隨后的發(fā)電機組調(diào)節(jié)；因風(fēng)吹引起架空線路線間距離變化從而導(dǎo)致線路等值阻抗的變化等等。和暫態(tài)穩(wěn)定分析中的大干擾不同，小干擾的發(fā)生**一般不會引起系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的變化**。電力系統(tǒng)小干擾穩(wěn)定分析的主要任務(wù)是研究遭受小干擾后電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性。系統(tǒng)在小干擾作用下所產(chǎn)生的振蕩如果能夠被抑制，以至于在相當長的時間以后，系統(tǒng)狀態(tài)的偏移足夠小，則系統(tǒng)是穩(wěn)定的。相反，如果振蕩的幅值不斷增大或無限地維持下去，則系統(tǒng)是不穩(wěn)定的。遭受小干擾后的系統(tǒng)是否穩(wěn)定與很多因素有關(guān)，主要包括：**電網(wǎng)初始運行狀態(tài)，輸電系統(tǒng)中各元件聯(lián)系的緊密程度，以及各種控制裝置的特性等等**。
?????由于電力系統(tǒng)運行過程中難以避免小干擾的存在，一個小干擾不穩(wěn)定的系統(tǒng)在實際中難以正常運行。換言之，正常運行的電力系統(tǒng)首先應(yīng)該是小干擾穩(wěn)定的。因此，進行電力系統(tǒng)的小干擾穩(wěn)定分析，判斷系統(tǒng)在指定運行方式下是否穩(wěn)定，也是電力系統(tǒng)分析中最基本和最重要的任務(wù)。小干擾穩(wěn)定和暫態(tài)穩(wěn)定都屬于電力系統(tǒng)機電暫態(tài)問題，都是分析系統(tǒng)在某一正常運行狀態(tài)下受到某種干擾后，能否經(jīng)過一定的時間后回到原來的運行狀態(tài)或者過渡到一個新的穩(wěn)定運行狀態(tài)的問題。但暫態(tài)穩(wěn)定分析側(cè)重于描述系統(tǒng)在擾動之后的動態(tài)過程，小干擾穩(wěn)定分析則用于揭示系統(tǒng)當前運行點內(nèi)在的動態(tài)特性。在實際發(fā)生擾動時，系統(tǒng)當前運行點內(nèi)在的動態(tài)特性（線性）與外界擾動（非線性）共同作用決定了系統(tǒng)在擾動之后的動態(tài)運動過程。
??5.?
左右特征向量
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## unknown
???1.?
大電網(wǎng)區(qū)域互聯(lián)，區(qū)域間和區(qū)域內(nèi)的弱阻尼、負阻尼問題
???2.?
低頻振蕩相關(guān)的小干擾穩(wěn)定性問題
???3.?
振蕩模態(tài)
?????[低頻振蕩](http://baike.baidu.com/link?url=PKvwOB19H2DEBApVQ3Mb-7opxzvEoMS470c6FwjtPEkaPlT02WnDWR2VilEw2wDq-ejGWeF9EEG2odAKOjsAjK "低頻振蕩")
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?????相關(guān)文獻：《電力系統(tǒng)低頻振蕩機理的研究》
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???4.?
P24 狀態(tài)變量和模態(tài)之間的關(guān)系
???特征對應(yīng)的系統(tǒng)狀態(tài)？
???
**實特征值**
對應(yīng)非振蕩模態(tài)。負值對應(yīng)衰減模態(tài)，正值對應(yīng)非周期性不穩(wěn)定。
???
**負特征值**
共軛形式出現(xiàn)，一對對應(yīng)一個振蕩模態(tài)
