雙饋風(fēng)電接入對電力系統(tǒng)穩(wěn)定性影響機(jī)理研究.pdf

1、隨著大規(guī)模雙饋風(fēng)電的并網(wǎng)，雙饋風(fēng)電給電力系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行帶來的影響愈加突出。與傳統(tǒng)同步機(jī)相比，雙饋風(fēng)機(jī)在本征結(jié)構(gòu)和響應(yīng)特性方面存在顯著差異，給電力系統(tǒng)穩(wěn)定性的認(rèn)識和分析提出了新的挑戰(zhàn)。揭示雙饋風(fēng)電對電力系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響機(jī)理具有重要的理論意義和工程價(jià)值。為此，論文建立了計(jì)及鎖相環(huán)動態(tài)的雙饋風(fēng)機(jī)動態(tài)模型，分析了鎖相環(huán)對雙饋風(fēng)機(jī)與系統(tǒng)間小干擾穩(wěn)定的關(guān)鍵影響，在此基礎(chǔ)上，提出了雙饋風(fēng)機(jī)鎖相環(huán)與同步機(jī)動態(tài)的交互作用機(jī)理分析方法，并分析了頻率控制對雙饋

2、風(fēng)機(jī)與同步機(jī)交互作用的影響，揭示了雙饋風(fēng)機(jī)及其頻率控制對系統(tǒng)小干擾穩(wěn)定的影響機(jī)理。同時(shí)，針對雙饋風(fēng)機(jī)對暫態(tài)穩(wěn)定的影響，從功角特性的角度揭示了其影響機(jī)理。論文主要研究工作和創(chuàng)新成果如下:
　　針對忽略鎖相環(huán)動態(tài)的雙饋風(fēng)機(jī)模型不準(zhǔn)確的問題，建立了計(jì)及鎖相環(huán)動態(tài)的雙饋風(fēng)機(jī)動態(tài)模型，研究了雙饋風(fēng)機(jī)的多時(shí)間尺度動態(tài)及其耦合特性。根據(jù)風(fēng)機(jī)軸系與發(fā)電機(jī)定轉(zhuǎn)子磁鏈狀態(tài)變量時(shí)間尺度差異大、近似解耦的特性，提出了雙饋風(fēng)機(jī)軸系扭振模式和定轉(zhuǎn)子磁鏈振蕩模

3、式的降階估計(jì)方法，并利用奇異攝動理論驗(yàn)證了該方法的正確性。
　　基于功角類比、鎖相環(huán)結(jié)構(gòu)與同步機(jī)轉(zhuǎn)子動態(tài)方程，闡明了雙饋風(fēng)機(jī)與系統(tǒng)間的小干擾穩(wěn)定和同步機(jī)小干擾功角穩(wěn)定的相似性。通過類比同步機(jī)功角概念，定義了雙饋風(fēng)機(jī)功角，分析了它與風(fēng)機(jī)空間電壓矢量的關(guān)系;揭示了鎖相環(huán)完全跟蹤與不完全跟蹤情況下雙饋風(fēng)機(jī)的功角變化特性;基于風(fēng)機(jī)鎖相環(huán)動態(tài)方程與同步機(jī)轉(zhuǎn)子運(yùn)動方程闡明了雙饋風(fēng)機(jī)與同步機(jī)小干擾分析模型的相似性，分析了雙饋風(fēng)機(jī)與系統(tǒng)間小干擾模

4、式的影響因素，為雙饋風(fēng)機(jī)對系統(tǒng)小干擾穩(wěn)定影響分析奠定了基礎(chǔ)。
　　分別提出了基于動態(tài)響應(yīng)和耦合狀態(tài)矩陣的雙饋風(fēng)機(jī)與同步機(jī)小干擾互作用機(jī)理分析方法。建立了小干擾下雙饋風(fēng)機(jī)鎖相環(huán)輸出與同步機(jī)功角互作用的二階常系數(shù)非齊次微分方程，提出了基于響應(yīng)的雙饋風(fēng)機(jī)與同步機(jī)小干擾互作用的機(jī)理分析方法，該方法從動態(tài)響應(yīng)互作用的角度揭示了風(fēng)機(jī)鎖相環(huán)輸出動態(tài)與同步機(jī)功角動態(tài)的互作用機(jī)理;建立了小干擾下包含鎖相環(huán)輸出與同步機(jī)功角動態(tài)的線性狀態(tài)空間方程，根據(jù)

5、耦合項(xiàng)的強(qiáng)弱，并結(jié)合攝動法，分別給出了弱耦合和強(qiáng)耦合情況下的模式確定方法，從狀態(tài)矩陣耦合項(xiàng)的角度揭示了雙饋風(fēng)機(jī)鎖相環(huán)動態(tài)與同步機(jī)功角動態(tài)的互作用影響機(jī)理。
　　采用轉(zhuǎn)矩分析和狀態(tài)矩陣分析方法，分別揭示了單機(jī)和多機(jī)系統(tǒng)中雙饋風(fēng)機(jī)頻率控制對系統(tǒng)小干擾穩(wěn)定的影響機(jī)理。推導(dǎo)了風(fēng)電接入點(diǎn)頻率與系統(tǒng)同步機(jī)頻率間的關(guān)系。進(jìn)而，針對擴(kuò)展單機(jī)無窮大系統(tǒng)/兩機(jī)系統(tǒng)，采用轉(zhuǎn)矩分析法研究了雙饋風(fēng)機(jī)下垂控制和虛擬慣量控制參數(shù)、風(fēng)機(jī)接入位置和同步機(jī)慣性時(shí)間系