风电暂态穿越控制特性及其对电网暂态稳定性的影响研究

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1、分类号编号M201271139学校代码10487密级硕士学位论文风电暂态穿越控制特性及其对电网暂态稳定性的影响研究学位申请人：汪亚芬学科专业：电力系统及其自动化指导教师：孙海顺答辩日期：2015年5月22日AThesisSubmittedinPartialofFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofEngineeringFaultRideThroughCapabilityofWindTurbineGeneratoranditsImpactonPowerSystemTransientStabilityCandidate:Y

2、aFenWangMajor:PowerSystemanditsAutomationSupervisor:Prof.HaishunSunHuazhongUniversityofScience&TechnologyWuhan430074,P.R.ChinaMay,2015独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师的指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除文中已经标明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：日期：年月日学

3、位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权华中科技大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。保密□，在______年解密后适用本授权书。本论文属于不保密□。（请在以上方框内打“√”）学位论文作者签名：指导教师签名：日期：年月日日期：年月日华中科技大学硕士学位论文摘要新能源的发展使得风电在电网中所占的比例越来越大，大规模风电并网给电网的安全稳定性带来了新的挑战。其中含大规模风电并网电

4、力系统的大扰动稳定性是一个迫切需要解决的问题。从电网角度来说，要求风机具有故障穿越能力，维持其不脱网运行，是维持电网安全稳定运行的基本保障之一；从风机角度来说，保证风电机组安全稳定运行是其故障穿越的前提条件。因此，本文从风电机组和电网两个层面的安全稳定性出发，研究了风电机组的暂态穿越控制特性以及其对电网暂态稳定性的影响。基于直驱永磁风力发电机（PMSG）工作原理和通用控制策略，在PSCAD/EMTDC中建立了PMSG详细仿真模型，基于此模型，分析了PMSG在低电压故障过程中由直流侧输入输出功率不平衡引起的直流母线过电压和网侧变流器过电流的问题。针对PMSG低电压故障暂态问题，通过

5、仿真分析研究了目前采用的直流侧加卸荷电阻保护电路、网侧变流器提供无功补偿、减出力控制三种低电压穿越技术的作用特点及相应的风机暂态穿越特性。在此基础上，提出了一种将上述三种控制策略协调使用的低电压穿越控制策略，该控制策略在各种电压跌落情况下均能控制发电机转速和直流侧电容电压在安全范围之内，有效的解决了PMSG风电机组的低电压穿越问题。将风电场等值模型接入三机九节点模型系统中，研究了风电渗透率、风电场接入位置以及风电并网电气距离对系统暂态稳定性的影响。研究结果表明：系统发生特定故障时，风场等容量替换失稳机组比替换非失稳机组更加有利于系统维持稳定，且替换失稳机组时，随着风电渗透率的增加

6、，系统的暂态稳定性增强；同时，风电场接入位置越靠近失稳的同步发电机，系统的暂态稳定性越差；风电并网电气距离越大，系统的暂态稳定性越差。为了进一步提高含风电电力系统的的暂态稳定性，文中研究了不同类型无功补偿装置对系统稳定性的影响。研究表明：风电场加装STATCOM和SVC均能有效提高系统的暂态稳定性，且STATCOM的无功调节能力和响应速度优于同等容量的SVC。关键词：风电并网；低电压穿越；暂态稳定性；无功补偿；STATCOMI华中科技大学硕士学位论文ABSTRACTThedevelopmentofrenewableenergyhasraisedtheproportionofwin

7、dpowerinpowersystem.Theintegrationoflarge-scalewindpowergenerationintopowersystemhasbroughtnewchallengestothesafetyandstabilityofthepowersystem.Thestabilityofthepowersystemwithhighpenetrationofwindpowerunderlargedisturbancesisoneofthemosturge