風(fēng)電引起電壓波

1、風(fēng)電引起的電壓波動風(fēng)電引起的電壓波動與閃變的仿真研究與閃變的仿真研究 主講人：孫磊主講人：孫磊組員：袁晨組員：袁晨 張林張林 路恒達路恒達 單咸春單咸春1)基本風(fēng) 基本風(fēng)反映了風(fēng)電場平均風(fēng)速的變化，可根據(jù)風(fēng)電場測風(fēng)所得的實際數(shù)據(jù)采用極大似然法來確定Weibull 分布參數(shù)，并由此計算基 本風(fēng)Vwb。2)陣風(fēng) 陣風(fēng)用來模擬風(fēng)速突然變化的特性，常用來分析風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)對電網(wǎng)電壓波動的影響。 漸變風(fēng) 用漸變風(fēng)來模擬風(fēng)速的漸變特性。4)噪聲風(fēng) 為描述風(fēng)速變化的隨機特性，可 用隨機噪聲風(fēng)速來模擬。一、一、風(fēng)速的數(shù)學(xué)模型風(fēng)速的數(shù)學(xué)模型1 風(fēng)輪機模型 風(fēng)力機主要由葉片、輪轂、齒輪箱和聯(lián)軸器等傳動裝置組成。2

2、風(fēng)力發(fā)電機模型1）異步風(fēng)力發(fā)電機定子電壓方程為式中：Us、Ie、r 分別為發(fā)電機定子電壓、電流和電阻；x、E 分別為異步發(fā)電機暫態(tài)電抗和暫態(tài)電勢。2）異步風(fēng)力發(fā)電機轉(zhuǎn)子運動方程為式中：Tj 為異步發(fā)電機慣性時間常數(shù)；Pe 為風(fēng)力發(fā)電機電磁功率；s 為異步發(fā)電機滑差。二、含風(fēng)電的電力系統(tǒng)仿真模型二、含風(fēng)電的電力系統(tǒng)仿真模型E e I )x j (r- sU)()1 (1dtdsmejPPsT3 ）異步風(fēng)力發(fā)電機電磁暫態(tài)方程為 式中：x=x1+xm， 其中x1 和xm 分別為異步發(fā)電機定子電 抗和 激磁電抗標(biāo)幺值； Td0 為定子繞組開路轉(zhuǎn)子繞組的時間常數(shù)； f0 為系統(tǒng)頻率。4）風(fēng)力發(fā)電機電磁功

3、率方程為ETfjsIxxjEdtEdTded0002)()(eeeIERP風(fēng)電場經(jīng)升壓變通過輸電線路并入電網(wǎng)，其電壓降落方程為:其中： 分別是風(fēng)電場高壓母線電壓、 無限大系統(tǒng)電壓、輸電線路傳輸電流； R 為輸電系統(tǒng)電阻與系統(tǒng)等值電阻之和； X 為輸電系統(tǒng)電抗與系統(tǒng)等值電抗之和。1)(IjXRUUxtwgwgUxtU1I. 負荷多項式模型主要包括恒阻抗、恒電流、恒功率負荷模型。3 輸電系統(tǒng)模型4 負荷模型三、電網(wǎng)強度對風(fēng)電系統(tǒng)電壓波動的影響三、電網(wǎng)強度對風(fēng)電系統(tǒng)電壓波動的影響 并網(wǎng)風(fēng)電機組在啟動停止和運行過程中都會產(chǎn)生電壓波動和閃變，此外引起電壓波動的因素還很多，如風(fēng)電場平均風(fēng)速和湍流強度、風(fēng)電

4、機組類型和控制系統(tǒng)特性以及風(fēng)電機組所接入系統(tǒng)的電網(wǎng)結(jié)構(gòu)等.風(fēng)電場高壓母線至無限大系統(tǒng)的輸電線路兩端的電壓差為：NUQRPXjQXPRU)(式中：Q、P、UN 分別為注入系統(tǒng)的有功、吸收的無功功率和額定電壓。忽略虛部分量得到:求微分得到： 由此可知，風(fēng)電場風(fēng)速隨機變化引起注入系統(tǒng)的有功功率P 和無功功率Q 的變化，造成電壓波動與閃變。其中，線路電阻和電抗是影響風(fēng)電機組引起電壓波動變化量的重要因素，合適的線路電抗與電阻比可以使有功功率引起的電壓波動被無功功率引起的電壓波動補償?shù)簦瑥亩箍偟钠骄W變值有所降低。同時，在電抗X 中有相當(dāng)大的比重是系統(tǒng)等值電抗，系統(tǒng)等值電抗與短路容量成反比，系統(tǒng)短路容量

5、越大，電源等值阻抗越小，風(fēng)電機組引起的電壓波動越小。NUQXPRUNUXQdRPdUd)()()(四、四、Matlab 仿真分析仿真分析4.1 含風(fēng)電電網(wǎng)的仿真建模含風(fēng)電電網(wǎng)的仿真建模 風(fēng)電場經(jīng)升壓變通過30km 長的輸電線路并入電網(wǎng)，含風(fēng)電場的電網(wǎng)主接線見圖1。圖中：B1、B2、B3 為母線；C 為補償電容；R1 和X1 分別為線路電阻和電抗；RT 和XT 分別為變壓器電阻和電抗。不同風(fēng)速下風(fēng)力發(fā)電機組輸出功率特性如圖：4.2 仿真分析及改進措施仿真分析及改進措施1）風(fēng)電場附近電網(wǎng)的電壓波動2）線路電抗與電阻比對電壓波動的影響線路電抗與電阻比是影響風(fēng)電機組引起電壓波動和閃變的重要因素 合適的線路電抗與電阻比可以使有功功率引起的電壓波動被無功功率引起的電壓波動補償?shù)?，因此在風(fēng)電場接入電網(wǎng)設(shè)計時，需要合理選擇輸電線路材料。3）電網(wǎng)的短路容量對電壓波動的影響。電網(wǎng)的短路容量不同時，風(fēng)電場高壓母線B2 電壓波動部分曲線分別如圖1115 所示。 比較上圖，在風(fēng)電場接入電網(wǎng)的規(guī)劃設(shè)計階段，需要計算分析，通過選擇合適的并網(wǎng)點和電壓等級抑制電壓波動和閃變。五、五、 結(jié)論結(jié)論1）線路電抗與電阻比是影響風(fēng)電機組引起電壓波動和閃變的重要因素，合適的線路電抗與電阻比可以使有功功率引起的電壓波動被無功功率引起的電壓波動補償?shù)?，因此風(fēng)電場接入系統(tǒng)的線路