风电系统电压稳定性的多参数静分岔研究

论文摘要

风力发电发展迅速,并网已成为必然趋势。风电并网的主要难题是电压稳定性问题,分岔理论研究并网风电系统电压稳定性前景广阔。风电系统是一个含众多参数的高维非线性系统,因而风电系统电压稳定性的多参数分岔研究意义重大,电压静分岔的研究是整个系统电压稳定性分岔研究的基础和前提,也是本文研究的重点。本文主要工作如下:（1）为了反映风电系统参数连续变化对其电压稳定性的影响和揭示风电系统电压稳定机理,对风电系统静态模型进行多参数静分岔研究,也弥补了目前单参数分岔分析的不足。借助于常规电力系统计算二维参数分岔边界的方法和思路,以风电注入有功功率Pinject、静止无功补偿参数Bmax、放大倍数Kr为分岔控制参数,计算得到风电系统母线电压鞍结二维分岔边界。分析得出风电场注入有功和SVC参数共同作用下影响风电系统电压稳定性的规律。（2）为了更好的考虑动态元件的特性,对风电系统动态模型进行多参数静分岔研究。提出了风电系统电压静分岔的多维分岔超曲面的追踪方法,以风电注入有功功率、静止无功补偿器参数和常规电力系统等值机励磁调节器参数为分岔控制参数,计算得到了二维鞍结分岔边界和三维鞍结分岔超曲面,分析得出各参数影响风电系统电压稳定性的分岔机理。（3）为了从数学上对风电系统参数空间分岔边界进行准确的解析描述,提出了以二次多项式作为风电系统参数空间中鞍结分岔边界的非线性近似解析表达式的方法,也解决了分岔研究参数空间维数限制的问题。在计算参数空间鞍结分岔边界的基础上,通过拟合法得到非线性解析表达式的各项系数,并通过算例仿真验证了所提方法逼近真实边界的高精度及其有效性。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 风电系统电压稳定性研究的意义
• 1.2 电力系统电压稳定性的分岔研究综述
• 1.2.1 电压稳定性的单参数分岔分析
• 1.2.2 电压稳定性的多参数分岔分析
• 1.2.3 电压稳定性的分岔研究发展趋势
• 1.3 分岔与风电系统电压稳定性
• 1.4 本文主要工作
• 第二章 分岔理论的基础知识
• 2.1 稳定性研究的理论基础
• 2.1.1 平衡点的定义和分类
• 2.1.2 局部稳定、不稳定和中心流形
• 2.1.3 双曲平衡点的Hartman 定理
• 2.1.4 结构稳定性与分岔
• 2.1.5 电力系统中分岔的分类和几种重要的分岔
• 2.2 延拓法
• 2.2.1 预测方法：切线法和割线法
• 2.2.2 校正方法：同伦参数法和弧长参数法
• 2.2.3 延拓法在本文中的应用
• 2.3 小结
• 第三章 基于风电系统静态模型的多参数静分岔分析
• 3.1 方法介绍
• 3.1.1 直接法和延拓法简介
• 3.1.2 二维参数分岔边界的追踪
• 3.2 风电系统静态模型
• 3.2.1 双馈异步发电机静态数学模型
• 3.2.2 SVC 模型
• 3.3 多参数静分岔分析
• 3.3.1 算例描述
• max 对系统电压稳定性的影响'>3.3.2 SVC 参数B_max对系统电压稳定性的影响
• r 对系统电压稳定性的影响'>3.3.3 SVC 放大倍数K_r对系统电压稳定性的影响
• 3.4 小结
• 第四章 基于风电系统动态模型的多参数静分岔分析
• 4.1 二维参数鞍结分岔边界和多维分岔超曲面的追踪
• 4.2 风电系统动态模型
• 4.2.1 等值发电机模型
• 4.2.2 励磁系统模型
• 4.2.3 动态负荷模拟风电场
• 4.2.4 SVC 模型
• 4.2.5 系统综合模型
• 4.3 多参数静分岔分析
• 4.3.1 SVC 参数对系统电压稳定性的影响
• 4.3.2 励磁（AVR）参数对系统电压稳定性的影响
• 4.3.3 SVC 参数和AVR 参数共同作用对系统电压稳定性的影响
• 4.4 小结
• 第五章 风电系统参数空间分岔边界的非线性解析表达
• 5.1 风电系统参数空间分岔边界的解析表达式
• 5.2 仿真算例分析和验证
• 5.2.1 算例说明
• 5.2.2 分岔边界非线性解析表达式的求解
• 5.3 小结
• 第六章 结论与展望
• 参考文献
• 发表论文和科研情况说明
• 致谢