dfig型风电场并网系统暂态电压稳定仿真研究(附件)【字数：15655】
摘 要 本文介绍运用基于MATLAB的电力系统分析工具箱PSAT建立双馈感应发电机（DFIG）型风电场并入典型电力系统的仿真模型，在此基础上求取电网侧短路故障时系统的故障极限切除时间，进行系统暂态电压稳定性仿真研究。研究短路故障的切除时间、并网风电场的容量及短路点位置、风电场装SVC/STATCOM等因素对系统暂态电压稳定性的影响。
目 录
摘要 I
Abstract I
1 绪论 1
2 风力发电 3
2.1 引言 3
2.2 风力发电简介 3
2.3 小结 5
3 系统电压稳定性 6
3.1 引言 6
3.2 电力系统电压稳定性简介 6
3.3 暂态电压失稳机理 8
3.4 本章小结 11
4 风电场的数学模型 12
4.1 引言 12
4.2 单台风力发电机模型 12
4.3 风速模型 18
4.4 小结 19
5 PSAT简介与建模 20
5.1 引言 20
5.2 PSAT介绍 20
5.3 含风电场电力系统模型的建立 21
5.4 小结 26
6 含恒速恒频异步风力发电机系统的仿真 27
6.1 引言 27
6.2 模型的初始潮流计算结果 27
6.3 三相短路故障对系统暂态电压稳定性的影响 28
6.4 含SVC时或含STATCOM时三相短路故障对系统暂态电压稳定性的影响 36
6.5 小结 39
7结论 50
谢 辞 51
参考文献 52
第一章 绪论
先前风电的单机容量存在一定的局限性，大部分选择构造单一、并网简便的异步发电机，与配电网直接连接，对系统影响不大。但随着风电场的容量越来越大，对系统的影响也越来越 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: @351916072@
明显，而风电场的选址通常为地广人稀、风能储量比较丰富的场所，位置一般在供电网络的终端，承受水平较低，对配电网造成谐波污染、闪变等问题[1]?
因此以恒速恒频异步风力发电机组成的风电场为研究对象，建立风力发电系统的线性化状态方程。研究包含风电场的电力系统潮流算法，利用MATLAB及其仿真平台实现电力系统潮流计算以及机电暂态仿真。分析比较各种潮流算法的优缺点。构建单一的体系的小干扰稳定分析线性化形式方程，获得了状态矩阵元素的参数表示方式。通过特征值研究方式探究大型风电场接入电网后的系统小干扰稳定问题。分析风电场改变对系统小干扰稳定性的影响。采用时域仿真方法研究大型风电场接入电网后的系统暂态稳定问题。
直到今天，石油、天然气以及煤炭等资源依旧为全球的能源主导，但是这些资源都属于不可再生的能源，以及会对环境造成污染，而且对于人们的影响正在逐渐提高。经济可持续发展的前提是足够的资源以及良好的环境。1996年联合国环境署所提供的相关信息表明，由1996年至2020年，全世界能源耗损会增加50%至100%，因为这个因素导致温室效应的二氧化碳等排放量会提高45%至90%，经过这些年的发，必然会对社会产生重大影响。为缓解温室效应给社会造成的压力，为了让人们缓解对煤炭自然的过度依赖，每个国家皆在此领域中探究不会产生二氧化碳，不会威胁环境的能源。为了缓解这一现状，可再生能源特别是风能受到了各行各业的青睐，风力发电被逐渐走上了历史的舞台，电力系统中存在的并网型风力发电机组数量正在逐渐增加。
但风电是一种特殊的电力，风电场的并网运行将给系统带来许多不足。其中，针对风电场并网之后导致的相关体系稳定性的问题引起了研究人员的高度关注。
当相关电场进行并网运行之后，出现了很多亟待解决的技术课题。由于风力发电具有随机性、间隙性和反调峰性的特征，导致主网对调峰、调压以及频率等相关技术的难度提升，使电网面临的风险大幅度提升。同时，部分受端电网潮流极易受到风电出力的影响，出现改变，造成一定范围内的电网承受着较大的风险。而最典型的问题即为造成风电体系的电能质量大幅度降低，进而使电压失调。风电场脱网的事件时有发生，对于整个系统来讲造成的风险不可小觑。因为风电机组性能低下，风电场的布局又不完善再加上后期维护工作投入不足等因素，导致风险机组脱网事件时有发生，对于整个系统而言都是不小的威胁。伴随风电并网容量的提高，产生的消极作用也在持续增加，小事故引发大风险的事件不胜枚举，如致使系统电压变化幅度过大，引发大范围的风电机组脱网，使整个系统被孤立，如不及时采取有效措施就会引发大规模停电事件。
本文通过运用基于MATLAB的电力系统分析工具箱PSAT建立双馈感应发电机（DFIG）型风电场并入典型电力系统的仿真模型，在此基础上求取电网侧短路故障时系统的故障极限切除时间，进行系统暂态电压稳定性仿真研究。[2]
第二章 风力发电
2.1 引言
风力发电是一种干净的可再生能源，不需要扩无能源，也不会存在相应的风险，发电投入的资本变化不大，而且单机容量比较大，从工程初期设计到竣工所花费的时间较少，资源无尽，成本低廉，便于利用，属于一类十分稳定的能源。自中东石油危机之后，新能源发电在世界上开始迅速崛起，而且也有了较大的发展，特别是风力发电，在发电领域已经可以作为与其它发电方式横向比较的一大模式。
2.2 风力发电简介
2.2.1 国内外风力发电的发展现状
上世纪初期，在法国产生了首台借助现代快速叶轮驱动的发电机。之后在三十年代，大部分国家已经着手对风力发电机进行了详细的探究。根据相关资料显示，世界风力发电机总安装量已经由上世纪九十年代的2000兆瓦提高至本世纪初期的60000兆瓦。当今，在德国总装机容量达到了21000兆瓦，在这个领域成为了世界上的龙头。当前来讲，风力发电仍然是全球发展最快的发电方式。谈起国内，在这个领域中的研究工作比较滞后。从八十年代后期开始，才逐渐将大型风力发电机引入国内，但是由于这些年的不懈努力，增加了大量的实践经验。国内并网型风力发电技术在八十年代逐渐投入试验，通过大量的研究，当今逐渐实现了规模化发展，截止到现在，已经掌控了600KW定桨距失速风电机组的组装技术和关键部件。[3]?
目 录
摘要 I
Abstract I
1 绪论 1
2 风力发电 3
2.1 引言 3
2.2 风力发电简介 3
2.3 小结 5
3 系统电压稳定性 6
3.1 引言 6
3.2 电力系统电压稳定性简介 6
3.3 暂态电压失稳机理 8
3.4 本章小结 11
4 风电场的数学模型 12
4.1 引言 12
4.2 单台风力发电机模型 12
4.3 风速模型 18
4.4 小结 19
5 PSAT简介与建模 20
5.1 引言 20
5.2 PSAT介绍 20
5.3 含风电场电力系统模型的建立 21
5.4 小结 26
6 含恒速恒频异步风力发电机系统的仿真 27
6.1 引言 27
6.2 模型的初始潮流计算结果 27
6.3 三相短路故障对系统暂态电压稳定性的影响 28
6.4 含SVC时或含STATCOM时三相短路故障对系统暂态电压稳定性的影响 36
6.5 小结 39
7结论 50
谢 辞 51
参考文献 52
第一章 绪论
先前风电的单机容量存在一定的局限性，大部分选择构造单一、并网简便的异步发电机，与配电网直接连接，对系统影响不大。但随着风电场的容量越来越大，对系统的影响也越来越 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: @351916072@
明显，而风电场的选址通常为地广人稀、风能储量比较丰富的场所，位置一般在供电网络的终端，承受水平较低，对配电网造成谐波污染、闪变等问题[1]?
因此以恒速恒频异步风力发电机组成的风电场为研究对象，建立风力发电系统的线性化状态方程。研究包含风电场的电力系统潮流算法，利用MATLAB及其仿真平台实现电力系统潮流计算以及机电暂态仿真。分析比较各种潮流算法的优缺点。构建单一的体系的小干扰稳定分析线性化形式方程，获得了状态矩阵元素的参数表示方式。通过特征值研究方式探究大型风电场接入电网后的系统小干扰稳定问题。分析风电场改变对系统小干扰稳定性的影响。采用时域仿真方法研究大型风电场接入电网后的系统暂态稳定问题。
直到今天，石油、天然气以及煤炭等资源依旧为全球的能源主导，但是这些资源都属于不可再生的能源，以及会对环境造成污染，而且对于人们的影响正在逐渐提高。经济可持续发展的前提是足够的资源以及良好的环境。1996年联合国环境署所提供的相关信息表明，由1996年至2020年，全世界能源耗损会增加50%至100%，因为这个因素导致温室效应的二氧化碳等排放量会提高45%至90%，经过这些年的发，必然会对社会产生重大影响。为缓解温室效应给社会造成的压力，为了让人们缓解对煤炭自然的过度依赖，每个国家皆在此领域中探究不会产生二氧化碳，不会威胁环境的能源。为了缓解这一现状，可再生能源特别是风能受到了各行各业的青睐，风力发电被逐渐走上了历史的舞台，电力系统中存在的并网型风力发电机组数量正在逐渐增加。
但风电是一种特殊的电力，风电场的并网运行将给系统带来许多不足。其中，针对风电场并网之后导致的相关体系稳定性的问题引起了研究人员的高度关注。
当相关电场进行并网运行之后，出现了很多亟待解决的技术课题。由于风力发电具有随机性、间隙性和反调峰性的特征，导致主网对调峰、调压以及频率等相关技术的难度提升，使电网面临的风险大幅度提升。同时，部分受端电网潮流极易受到风电出力的影响，出现改变，造成一定范围内的电网承受着较大的风险。而最典型的问题即为造成风电体系的电能质量大幅度降低，进而使电压失调。风电场脱网的事件时有发生，对于整个系统来讲造成的风险不可小觑。因为风电机组性能低下，风电场的布局又不完善再加上后期维护工作投入不足等因素，导致风险机组脱网事件时有发生，对于整个系统而言都是不小的威胁。伴随风电并网容量的提高，产生的消极作用也在持续增加，小事故引发大风险的事件不胜枚举，如致使系统电压变化幅度过大，引发大范围的风电机组脱网，使整个系统被孤立，如不及时采取有效措施就会引发大规模停电事件。
本文通过运用基于MATLAB的电力系统分析工具箱PSAT建立双馈感应发电机（DFIG）型风电场并入典型电力系统的仿真模型，在此基础上求取电网侧短路故障时系统的故障极限切除时间，进行系统暂态电压稳定性仿真研究。[2]
第二章 风力发电
2.1 引言
风力发电是一种干净的可再生能源，不需要扩无能源，也不会存在相应的风险，发电投入的资本变化不大，而且单机容量比较大，从工程初期设计到竣工所花费的时间较少，资源无尽，成本低廉，便于利用，属于一类十分稳定的能源。自中东石油危机之后，新能源发电在世界上开始迅速崛起，而且也有了较大的发展，特别是风力发电，在发电领域已经可以作为与其它发电方式横向比较的一大模式。
2.2 风力发电简介
2.2.1 国内外风力发电的发展现状
上世纪初期，在法国产生了首台借助现代快速叶轮驱动的发电机。之后在三十年代，大部分国家已经着手对风力发电机进行了详细的探究。根据相关资料显示，世界风力发电机总安装量已经由上世纪九十年代的2000兆瓦提高至本世纪初期的60000兆瓦。当今，在德国总装机容量达到了21000兆瓦，在这个领域成为了世界上的龙头。当前来讲，风力发电仍然是全球发展最快的发电方式。谈起国内，在这个领域中的研究工作比较滞后。从八十年代后期开始，才逐渐将大型风力发电机引入国内，但是由于这些年的不懈努力，增加了大量的实践经验。国内并网型风力发电技术在八十年代逐渐投入试验，通过大量的研究，当今逐渐实现了规模化发展，截止到现在，已经掌控了600KW定桨距失速风电机组的组装技术和关键部件。[3]?
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