风电汇集区域次同步频率分量的传播路径与扰动源定位研究

摘要

随着大规模风电接入弱交流电网，风电汇集外送系统潜在的次同步振荡风险已经成为威胁电网安全稳定运行的重要问题。为深入分析风电汇集区域次同步振荡问题，研究次同步频率分量传播路径，进而探索扰动源定位方法至关重要。论文针对上述问题开展研究，所做主要工作和取得的成果如下:
　　(1)在同步坐标系下建立了完整的风电汇集区域运算参数模型，包括传统火力发电机组电气部分、输电线路、风电机组等。在同步旋转坐标系下推导了同步发电机电气部分、输电线路等运算参数数学模型，并考虑dq轴耦合影响，基于小信号分析法建立了包括直压电容、网侧控制环节、滤波环节等在内的并网逆变器运算参数模型。
　　(2)在建立风电汇集区域模型的基础上，提出了基于同步坐标运算参数的次同步电流分流系数的解析计算方法。在纯交流网架下研究发现不同注入频率或注入点位置得到的分流系数有所不同，基于此特点形成了分析次同步频率等非工频分量传播路径的理论基础。并在统一同步旋转坐标系下建立风电汇集区域相关电力系统元件的运算参数，采用分流系数法分析该场景下传播路径，并通过时域仿真方法对所提出的方法的正确性和适用性进行了验证。
　　(3)提出了基于传播路径匹配原理的多风电场汇集区域次同步振荡扰动源定位方法。通过解析计算得到实际风电汇集区域不同风电场发生次同步振荡时，次同步电流在系统中的传播规律，并与基于该汇集区域监测装置得到次同步振荡发生时其电流分量的实际分布规律进行对比，由路径匹配原理确定引起次同步振荡的主导风电场，实现扰动源定位。

目录

声明

摘要

1．1 研究背景及意义

1．2 国内外研究现状

1．2．1 电力系统元件次同步振荡建模研究现状

1．2．2 次同步振荡频率分量传播分析方法研究现状

1．2．3 次同步振荡扰动源定位研究现状

1．3 论文主要工作

2．1 引言

2．2 火电机组运算参数模型推导

2．2．1 q轴运算电抗推导

2．2．2 d轴运算电抗推导

2．3 架空线运算参数模型推导

2．4 直驱风机运算参数模型推导

2．4．1 主电路传递函数矩阵推导

2．4．2 锁相环传递函数矩阵

2．5 本章小结

第3章 基于分流系数法的次同步频率分量传播路径分析

3．1 引言

3．2 次同步频率分量在交流系统中的传播路径

3．2．1 单机-无穷大系统次同步频率分量传播路径

3．2．2 多机系统次同步频率分量传播路径

3．3 次同步频率分量在风电汇集区域的传播路径

3．3．1 次同步频率分量在单直驱风机并网系统中的传播路径

3．3．2 次同步频率分量在多直驱风机并网系统中的传播路径

3．3．3 次同步频率分量在风电／火电耦合次同步振荡系统中的传播路径

3．4 本章小结

第4章 基于传播路径匹配的风电／火电耦合次同步振荡系统扰动源定位

4．1 引言

4．2 基于PMU监测数据的次同步分量分布规律分析

4．3 基于传播路径匹配的次同步振荡系统扰动源定位

4．3．1 纯交流网络扰动源定位

4．3．2 风电／火电耦合次同步振荡系统的扰动源定位

4．4 本章小结

5．1 结论

5．2 展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果

攻读硕士学位期间参加的科研工作

致谢