含双馈感应风机的风火打捆发电系统次同步振荡特性分析

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现如今,随着电力技术的不断发展与响应国家“节能减排”的号召,清洁能源的发展得到了突飞猛进的进步,而其中风电厂作为一种较为成熟与高效的清洁发电方式,在我国得到了广泛应用。随着风力发电大规模应用在生产生活中和串联补偿器的大范围使用,风机次同步振荡问题开始显现,得到人们广泛注意。而目前对于风火打捆发电系统的次同步振荡影响因素尚没有明确的研究。本文以风火打捆发电输电系统为例,研究风火打捆系统次同步振荡特性与预测检测方法。
  本文主要研究内容如下:
  (1)在现有研究基础上,根据推导的风机空气动力学模型、风机传动链系统模型、风力机桨距角控制系统模型以及双馈感应风机控制器模型,建立风火打捆发电输电系统模型。分析双馈感应风机转子侧控制器内环外环控制策略,并以此为基础分析双馈感应风电场在风火打捆发电系统中小信号稳定性影响因素。对风火打捆中双馈感应风机受到小信号干扰时的产生次同步谐振现象进行理论分析。并在PSCAD/EMTDC平台上搭建风火打捆发电系统仿真模型,对双馈感应风机各个主要部件模型进行仿真,当双馈风机产生次同步振荡时,分析其感应控制器参数对次同步谐波的影响。根据仿真波形验证上述理论分析。
  (2)根据同步汽轮机轴系震荡模型为基础,理论分析双馈感应风电场产生次同步振荡对整个风火打捆系统与汽轮机发电系统的影响。以IEEE第一标准为例,在PSCAD/EMTDC平台搭建风火打捆发电系统模型并进行测试。对双馈感应风机施加小信号扰动,观测风火打捆系统中汽轮机输出波形,调节双馈感应发电机的控制器参数,观测汽轮机输出波形,进而验证双馈感应风机小信号干扰对风火打捆系统与汽轮机系统的影响,并分析其影响因素。
  (3)提出一种适应风火打捆发电系统的次同步振荡预测方法,即改进的确定机组作用系数方法,在进行具体计算分析过程中,考虑多调谐波滤除装置对风火打捆输电线路的影响。在高压直流输电的条件下,如果高压直流输电整流站靠近风火打捆发电厂时,使用该方法预测是否有次同步振荡现象的危险,其技术规范可以为是否需要进行深入的次同步振荡研究和是否使用串联型或并联型TACTS装置抑制次同步谐波提供理论支撑与所需资料,并进行仿真验证。
  上述研究成果对风火打捆发电输电系统小信号干扰次同步振荡现象进行理论分析与仿真验证,对电力系统稳定运行具有重要参考价值,将为风火打捆系统次同步振荡的检测方法与抑制策略研究奠定理论基础与决策支持。
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