含風(fēng)電場的電力系統(tǒng)的電壓穩(wěn)定性的分岔研究.pdf

1、風(fēng)力發(fā)電是目前發(fā)展最成熟的新能源發(fā)電方式,發(fā)展風(fēng)力發(fā)電不僅可以優(yōu)化國家的能源結(jié)構(gòu)、改善不斷惡化的環(huán)境,而且有利于促進(jìn)電力系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)穩(wěn)定運(yùn)行。隨著風(fēng)電產(chǎn)業(yè)的迅猛發(fā)展以及風(fēng)電場規(guī)?；ㄔO(shè)成效顯著,風(fēng)電并網(wǎng)對電力系統(tǒng)穩(wěn)定性尤其是對電壓穩(wěn)定性的影響愈顯突出。風(fēng)電系統(tǒng)是一個強(qiáng)非線性動態(tài)系統(tǒng),分岔理論是研究非線性動態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的有力工具。為此,本文基于分岔理論研究含風(fēng)電場的電力系統(tǒng)的電壓穩(wěn)定性,深入研究與電壓失穩(wěn)密切相關(guān)的分岔形式。具體包括以下幾

2、個方面的工作:
　　(1)推導(dǎo)了普通異步發(fā)電機(jī)的動態(tài)方程及靜態(tài)方程,建立了實(shí)用化的基于普通異步發(fā)電機(jī)的風(fēng)電機(jī)組的總體數(shù)學(xué)模型,分析了風(fēng)電場的風(fēng)速波動對于異步發(fā)電機(jī)的有功-無功運(yùn)行特性的影響,以及風(fēng)電機(jī)組輸出功率變化對系統(tǒng)電壓穩(wěn)定性的影響規(guī)律,得到風(fēng)電場對接入地區(qū)電網(wǎng)的電壓穩(wěn)定性的影響機(jī)理。研究表明,風(fēng)電場電壓穩(wěn)定性降低主要由于風(fēng)電場吸收大量無功功率,導(dǎo)致電網(wǎng)向風(fēng)電場輸送的無功功率增加,造成線路的電壓降落較大所致。
　　(2)

3、提出了應(yīng)用多參數(shù)延拓追蹤算法計算多維分岔邊界或超曲面,研究了風(fēng)電場有功出力波動以及靜止無功補(bǔ)償器對含風(fēng)電場的電力系統(tǒng)的電壓穩(wěn)定性的影響,得到了風(fēng)電場的注入有功功率、靜止無功補(bǔ)償器控制參數(shù)和勵磁系統(tǒng)參數(shù)對鞍結(jié)分岔的影響。提出了應(yīng)用二次多項(xiàng)式的非線性解析表達(dá)方法,解析描述參數(shù)空間的鞍結(jié)分岔邊界或超曲面,通過仿真驗(yàn)證了該方法的準(zhǔn)確性和有效性。
　　(3)通過分析風(fēng)電場功率參數(shù)、靜止無功補(bǔ)償器參數(shù)等對Hopf分岔點(diǎn)的影響,得到了風(fēng)電場注入

4、功率與含風(fēng)電場的電力系統(tǒng)的電壓失穩(wěn)的關(guān)系。從結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的角度分析了靜止無功補(bǔ)償器對系統(tǒng)特征多項(xiàng)式的控制作用,得到了靜止無功補(bǔ)償器對動態(tài)電壓穩(wěn)定性的改善機(jī)理。研究表明,靜止無功補(bǔ)償器通過調(diào)整系統(tǒng)局部結(jié)構(gòu)參量,提高母線電壓的抗擾能力,強(qiáng)化系統(tǒng)平衡點(diǎn)的穩(wěn)定性,延遲Hopf分岔,進(jìn)而提高非線性電力系統(tǒng)的動態(tài)電壓穩(wěn)定性。
　　(4)提出了采用靜止無功補(bǔ)償器等動態(tài)無功補(bǔ)償裝置與線性反饋控制方法相結(jié)合的Hopf分岔的控制方案,設(shè)計了常規(guī)電力系統(tǒng)