大规模风电场接入对电网电压的影响分析

论文摘要

由于风电机组规模的不断扩大,网络结构的日益复杂化,严重的电网故障会使整个区域电网出现大面积不同程度的电压跌落,并导致大量的风电机组启动保护,自动退出运行,进一步恶化电网的安全状况,造成巨大的经济损失和电网的安全、稳定问题,严重时可能导致电网的崩溃、瓦解,造成大面积停电事故。因此,直观、准确、全面地反映故障状态下电压跌落的程度、范围,以及所受影响的地理区域等信息,从而提高电网电压质量、保证系统安全、可靠和经济运行都具有重要的意义。本文提出一种基于电磁暂态仿真软件PSCAD/EMTDC电网计算数据和地理信息软件Arcgis显示电网电压等值区域可视化方法,将其应用于包含风电场的电网电压等值区域可视化研究,并以此来分析大规模风电并网后,在电网正常和故障情况下,电网与风电场相互作用的影响。首先基于PSCAD,建立描述含风电机组的电网暂态计算模型,通过含风电机组的5节点电网算例,对三相故障状态下电网电压计算进行仿真计算,验证风机模型的正确性和有效性;提出应用嵌入式地理信息系统(ArcGIS Engine)软件结合电磁暂态仿真软件(PSCAD)综合显示电网电压等值区域可视化方法,通过C#语言编程实现电压跌落等值区域地理信息显示;通过某地区实际电网综合潮流计算和地理信息可视化,评估并显示不同电压等级发生三相短路故障时,所引起的该电网电压降落程度、范围,以及所受影响的地理区域等信息,并以此为依据对电网故障情况下的电压跌落可能引发风电机组脱网的地理区域范围及容量进行了分析和预测。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题背景及意义
• 1.2 国内外发展研究动态
• 1.3 本文主要研究内容
• 第2章 风电机组模型
• 2.1 风电机数学模型
• 2.1.1 风电机组分类
• 2.1.2 双馈风电力发电机的工作原理
• 2.1.3 风力机的数学模型
• 2.2 风电机组功率
• 2.2.1 双馈风机模型
• 2.2.2 仿真的风速样本模型
• 2.2.3 双馈风电机组输出功率
• 2.3 故障状态电网的风电场电压规定
• 2.4 本章小结
• 第3章 基于PSCAD 创建电网模型
• 3.1 PSCAD 在电力系统中的应用
• 3.1.1 PSCAD 简介
• 3.1.2 PSCAD 的应用及特点
• 3.1.3 PSCAD 的主要功能
• 3.2 构建电网模型
• 3.2.1 基于PSCAD 构建双馈风机变换器
• 3.2.2 风速模型
• 3.2.3 双馈感应电机模型
• 3.3 电网其余模型
• 3.3.1 线路模型搭建
• 3.3.2 发电厂在PSCAD 下的建模
• 3.3.3 负荷及无功补偿装置在PSCAD 下的建模
• 3.4 算例分析
• 3.5 本章小结
• 第4章 基于Arcgis 的电压跌落分布区域可视化方法
• 4.1 电力地理信息系统
• 4.1.1 Arcgis 概论
• 4.1.2 ArcMap 简介
• 4.1.3 ArcCatalog 简介
• 4.1.4 Arcgis 在电力网络中的应用
• 4.2 算法的基本原理及实现步骤
• 4.2.1 建立电网地理模型
• 4.2.2 传输线电压分布计算
• 4.2.3 区域分布可视化
• 4.3 本章小结
• 第5章 实例计算
• 5.1 某区域电网的网络结构
• 5.1.1 某区域电网系统网络图
• 5.1.2 某区域电网2010 年规划风场接入情况
• 5.1.3 正常运行状态下的地理信息可视化
• 5.2 三相短路故障事例分析
• 5.2.1 220kV 母线三相短路故障分析
• 5.2.2 500kV 母线三相短路故障分析
• 5.3 本章小结
• 第6章 结论与展望
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果
• 致谢
• 详细摘要