风电基地动态无功补偿与低电压穿越的相互影响及协调控制

【摘要】：随着清洁能源的发展与风电所占的比重增加,风电基地对大电网的影响越来越大。动态无功补偿装置发展历史长,技术相对成熟。在风电场中增加无功补偿装置能够有效调节电网电压,保持电网稳定。低电压是电网常出现的工况之一,故亟需一种控制策略,协调风电基地中动态无功补偿和风电场以适应包括低电压在内的各种工况。 本研究从两个角度切入：风电基地与大电网出现各种工况的相互影响；风电基地中,风电机组与无功补偿装置的协调控制。 在静态条件下,为满足电网下达的电压优化曲线,明确酒泉风电基地中无功补偿装置对电网的影响,在PSD-BPA中定量分析了配置的动态无功补偿装置的容量与敦煌母线电压之间的关系。在动态条件下,明确几种常见工况酒泉风电基地中无功补偿装置对大电网的影响。在此基础上,对不同无功补偿装置对大电网的影响的不同进行定性分析,明确在三种典型工况中,低电压情况下无功补偿装置的作用最为明显,而在TCR/MCR型SVC, STATCOM三种无功补偿中STATCOM的效果最好。 基于STATCOM的工作原理与双馈风机网侧换流器的工作原理有相似之处,都能在一定的控制策略下向电网提供无功进而调节电网电压。故针对双馈风电场中STATCOM与低电压穿越的影响提出协调控制策略,在PSCAD/EMTDC中建立仿真模型以验证协调控制策略能有效提高风电场低电压穿越能力。 【关键词】：风电基地 动态无功补偿装置 低电压穿越 STATCOM 协调控制
【学位授予单位】：华北电力大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TM614
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 第1章 绪论9-13
• 1.1 课题背景及其研究意义9
• 1.2 我国风电发展现状9-10
• 1.3 动态无功补偿在风电基地应用的意义10-11
• 1.4 课题研究内容11-13
• 第2章 风电基地中主要设备的原理及模型13-28
• 2.1 PSD-BPA中双馈风力发电机与变流器的模型13-15
• 2.2 PSCAD/EMTDC中双馈风力发电机与变流器的模型15-20
• 2.2.1 双馈风力发电机的模型分析15-16
• 2.2.2 机侧变流器的模型及控制策略16-18
• 2.2.3 网侧变流器的模型及控制策略18-20
• 2.3 动态无功补偿的装置的原理20-24
• 2.3.1 MCR型SVC的工作原理20-21
• 2.3.2 TCR型SVC的工作原理21
• 2.3.3 STATCOM的工作原理21-23
• 2.3.4 三种无功补偿装置原理的比较23-24
• 2.4 双馈风力发电机低电压穿越工作原理24-25
• 2.5 风电场电气连接25-26
• 2.6 本章小结26-28
• 第3章 简化算例下动态无功补偿的动态特性分析及作用28-37
• 3.1 风电接入简化算例概述28-29
• 3.2 双馈风机的风电场动态分析29-36
• 3.2.1 双回线N-1故障,动态无功补偿对系统的影响30-33
• 3.2.2 低电压穿越时,动态无功补偿对系统的影响33-36
• 3.3 小结36-37
• 第4章 酒泉风电基地中动态无功补偿在不同场景下的作用及控制37-57
• 4.1 酒泉风电基地中动态无功补偿的静态控制37-42
• 4.1.1 酒泉风电基地动态无功补偿配置37-40
• 4.1.2 酒泉风电基地动态无功补偿的定电压控制效果40-42
• 4.2 酒泉风电基地中动态无功补偿对风电场的影响42-49
• 4.2.1 N-1故障时,动态无功补偿对送电通道的电压支撑43-45
• 4.2.2 风电脱网时,动态无功补偿对电压攀升的抑制45-49
• 4.3 酒泉风电基地三种动态无功补偿与三种工况间的相互比对49-55
• 4.3.1 静态初始工况49-50
• 4.3.2 工况1：风电规模化脱网的电压攀升50-52
• 4.3.3 工况2：风电并网后的动态稳定问题52-54
• 4.3.4 工况3：负荷快速上升,电压急剧跌落54-55
• 4.4 本章小结55-57
• 第5章 双馈风力发电场STATCOM与低电压穿越的协调控制57-71
• 5.1 双馈风电场中STATCOM与低电压穿越的协调控制策略57-58
• 5.2 双馈风电场STATCOM在低电压情况下的应用仿真58-69
• 5.2.1 PSCAD/EMTDC仿真系统中模型的建立58-60
• 5.2.2 电压降低至0.8p.u时控制效果60-64
• 5.2.3 电压降低至0.6p.u时控制效果64-66
• 5.2.4 电压降低至0.2p.u时控制效果66-69
• 5.3 小结69-71
• 第6章 结论与展望71-73
• 参考文献73-76
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文76-77
• 致谢77

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