李自明，常喜強(qiáng)，王海云，姚秀萍

(1.新疆大學(xué)，新疆 烏魯木齊　830008；2.新疆電力調(diào)度控制中心,新疆 烏魯木齊　830001)

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不同風(fēng)電機(jī)組接入電網(wǎng)的暫態(tài)電壓穩(wěn)定性研究

李自明1，常喜強(qiáng)2，王海云1，姚秀萍2

(1.新疆大學(xué)，新疆 烏魯木齊830008；2.新疆電力調(diào)度控制中心,新疆 烏魯木齊830001)

在中國(guó)，因?yàn)樘厥獾牡乩憝h(huán)境，風(fēng)電裝機(jī)容量在整個(gè)電網(wǎng)中的占有率得到激增，風(fēng)電場(chǎng)一般建設(shè)在電力系統(tǒng)輸電網(wǎng)的末端，且地區(qū)經(jīng)濟(jì)不發(fā)達(dá)，網(wǎng)架結(jié)構(gòu)較弱。但風(fēng)電的快速發(fā)展，使得在短時(shí)間內(nèi)大規(guī)模風(fēng)電場(chǎng)集中接入電網(wǎng)，給電網(wǎng)的有功和無(wú)功平衡帶來(lái)大幅度波動(dòng)，這種大的擾動(dòng)嚴(yán)重威脅到電網(wǎng)的暫態(tài)電壓穩(wěn)定。因此建立了基于普通異步風(fēng)力發(fā)電機(jī)組(AWT)、雙饋異步風(fēng)力發(fā)電機(jī)組(DFIG)的暫態(tài)數(shù)學(xué)模型，并以新疆北部某一地區(qū)作為算例仿真分析了這兩種風(fēng)力發(fā)電機(jī)組以不同比例接入系統(tǒng)后的暫態(tài)電壓穩(wěn)定性。根據(jù)仿真得出的臨界故障清除時(shí)間(CCT)表明，雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)組接入系統(tǒng)時(shí)的暫態(tài)電壓比普通異步風(fēng)力發(fā)電機(jī)組接入系統(tǒng)更穩(wěn)定。

風(fēng)電并網(wǎng)；普通異步風(fēng)力發(fā)電機(jī)組；雙饋異步風(fēng)力發(fā)電機(jī)組；暫態(tài)電壓穩(wěn)定；極限切除時(shí)間

截止2014年年末，新疆電網(wǎng)電源規(guī)模整體繼續(xù)呈現(xiàn)快速增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)，新能源中的風(fēng)電增長(zhǎng)仍占主導(dǎo)地位，且增速加快。新疆電網(wǎng)新增電源明細(xì)情況表如表1所示。

表1　新疆電網(wǎng)新增電源明細(xì)

從表1可看出，2014年新疆電網(wǎng)新增風(fēng)電場(chǎng)42座，新增風(fēng)電裝機(jī)容量為5 155 MW，占新疆電網(wǎng)各類(lèi)電源新增裝機(jī)總?cè)萘康?6.3%，同比增長(zhǎng)78.9%，增速遠(yuǎn)超火電(35.8%)、光伏(41.3%)。風(fēng)電機(jī)組裝機(jī)容量增加，風(fēng)電并網(wǎng)規(guī)模也隨之增長(zhǎng)，風(fēng)能現(xiàn)已逐步替代常規(guī)能源并成為中國(guó)電網(wǎng)中的重要電源之一。由于風(fēng)能具有間歇性、不可調(diào)度性的特點(diǎn)，這使得大規(guī)模風(fēng)功率注入系統(tǒng)后，會(huì)改變電網(wǎng)無(wú)功潮流以及系統(tǒng)電壓，特別是那些風(fēng)電場(chǎng)穿透功率較大的電網(wǎng)，一旦發(fā)生故障，將會(huì)造成大量風(fēng)機(jī)脫網(wǎng)，威脅電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行[1]?，F(xiàn)階段中國(guó)風(fēng)電場(chǎng)中普通異步風(fēng)電機(jī)組還占有相當(dāng)大的比重，這種風(fēng)電機(jī)組在運(yùn)行過(guò)程中需要向系統(tǒng)吸收無(wú)功功率，將會(huì)對(duì)電力系統(tǒng)的電壓穩(wěn)定性產(chǎn)生巨大影響[2]。因此，針對(duì)風(fēng)電場(chǎng)中不同風(fēng)電機(jī)組以不同比例接入系統(tǒng)后的暫態(tài)電壓穩(wěn)定性問(wèn)題進(jìn)行深入的研究。

系統(tǒng)的暫態(tài)電壓穩(wěn)定性是指發(fā)生擾動(dòng)的電力系統(tǒng)不會(huì)出現(xiàn)電壓持續(xù)降低或者解列的能力[3]。若電壓嚴(yán)重降低會(huì)導(dǎo)致電動(dòng)機(jī)停轉(zhuǎn)，發(fā)電機(jī)負(fù)荷降為0，系統(tǒng)振蕩直至崩潰，同時(shí)電壓過(guò)低也會(huì)導(dǎo)致STATCOM等無(wú)功電源的出力降低，進(jìn)而降低了系統(tǒng)的電壓穩(wěn)定性。文獻(xiàn)[4-6]通過(guò)在Matlab中搭建風(fēng)電場(chǎng)并網(wǎng)系統(tǒng)模型，分析了在網(wǎng)側(cè)發(fā)生三相短路時(shí)的暫態(tài)電壓穩(wěn)定性。文獻(xiàn)[7-9]通過(guò)仿真分析了雙饋風(fēng)電機(jī)組接入地區(qū)電網(wǎng)的電壓穩(wěn)定，得出雙饋風(fēng)電機(jī)組在故障后能夠減少系統(tǒng)所需的無(wú)功儲(chǔ)備，從而有利于地區(qū)電網(wǎng)的電壓穩(wěn)定。

針對(duì)上述多數(shù)文獻(xiàn)僅對(duì)單種風(fēng)機(jī)并網(wǎng)進(jìn)行研究，但是很少有對(duì)不同風(fēng)機(jī)組成的風(fēng)電場(chǎng)并網(wǎng)暫態(tài)電壓穩(wěn)定性進(jìn)行研究問(wèn)題，下面建立了基于普通異步風(fēng)電機(jī)組和雙饋風(fēng)電機(jī)組的暫態(tài)模型。以新疆北部某一地區(qū)為案例仿真分析了不同風(fēng)電機(jī)組，按不同比例組成的風(fēng)電場(chǎng)接入某一地區(qū)電網(wǎng)后系統(tǒng)的暫態(tài)電壓穩(wěn)定性。根據(jù)仿真結(jié)果，可以得出雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)組接入系統(tǒng)的暫態(tài)電壓比普通異步風(fēng)力發(fā)電機(jī)組接入系統(tǒng)更穩(wěn)定。

1　數(shù)學(xué)模型

1.1普通異步風(fēng)電機(jī)組暫態(tài)模型

隨著新型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組性價(jià)比的提升以及新電網(wǎng)導(dǎo)則的引入，普通異步風(fēng)力發(fā)電機(jī)最終退出風(fēng)電領(lǐng)域已是大勢(shì)所趨；但就目前電網(wǎng)而言，這類(lèi)風(fēng)電機(jī)組在電網(wǎng)還占有相當(dāng)比重，仍然要對(duì)其模型進(jìn)行深入研究。普通異步風(fēng)力發(fā)電機(jī)組一般是由葉片、輪轂、齒輪箱、軸系以及異步發(fā)電機(jī)幾部分組成。它的能量流動(dòng)如圖1所示。

圖1　普通異步風(fēng)電機(jī)組的能量流動(dòng)

圖1中的普通異步風(fēng)電機(jī)組首先由葉片撲獲風(fēng)能，然后將風(fēng)能轉(zhuǎn)換為作用在輪轂上的機(jī)械能，由此帶動(dòng)齒輪箱和軸系的轉(zhuǎn)動(dòng)，再將此機(jī)械能轉(zhuǎn)換為發(fā)電機(jī)上的電能，電能向電網(wǎng)傳輸過(guò)程通常需要并聯(lián)電容器，來(lái)補(bǔ)償電力系統(tǒng)感性負(fù)荷的無(wú)功功率，改善電能質(zhì)量，最終將優(yōu)質(zhì)電能輸送至電網(wǎng)的受端。其中風(fēng)能與機(jī)械能的轉(zhuǎn)換是形成電能的關(guān)鍵部分。風(fēng)能與風(fēng)機(jī)的機(jī)械轉(zhuǎn)矩之間的關(guān)系可用式(1)表示[10]。

(1)

式中：Mw為風(fēng)力機(jī)葉片轉(zhuǎn)矩；ρ為空氣密度；R為葉片半徑；Vw為作用于葉片的風(fēng)速;λ=ΩR/Vw為葉尖速比，Ω=2πR/60，為葉片機(jī)械角速度；ΩN為風(fēng)力機(jī)額定機(jī)械角速度；PN為風(fēng)力機(jī)額定功率；CP為風(fēng)能利用系數(shù)，其大小與葉尖速比λ和葉片槳距角β有關(guān)。

研究風(fēng)電系統(tǒng)的暫態(tài)特性需要考慮異步發(fā)電機(jī)的機(jī)電暫態(tài)過(guò)程，普通異步風(fēng)力發(fā)電機(jī)等效電路如圖2所示。

圖2　異步電機(jī)等效電路

異步發(fā)電機(jī)的定子電壓方程為

Vs=-(rs-jX′)Is+E′

(2)

式中:E′、Vs、Is、rs分別為發(fā)電機(jī)暫態(tài)電勢(shì)、定子電壓、輸出電流和定子電阻；X′=Xs+XrXm/(Xr+Xm)為發(fā)電機(jī)等效暫態(tài)電抗，Xs、Xr和Xm分別為發(fā)電機(jī)定子電抗、轉(zhuǎn)子電抗和激磁電抗。

異步發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子電磁暫態(tài)方程[18]為

(3)

式中：s為滑差；xs和xm分別為發(fā)電機(jī)定子電抗和激磁電抗。x′=xs+xrxm/(xr+xm)，為發(fā)電機(jī)等效暫態(tài)電抗；f0為系統(tǒng)頻率,Hz。

1.2DFIG風(fēng)電機(jī)組暫態(tài)模型

基于DFIG的雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)是目前風(fēng)電場(chǎng)采用的主流機(jī)型之一，它是一種采用脈寬調(diào)制技術(shù)的新型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，該類(lèi)型的風(fēng)力發(fā)電機(jī)的定子繞組與電網(wǎng)有電氣聯(lián)接，其轉(zhuǎn)子繞組也通過(guò)變頻器(一般由轉(zhuǎn)子側(cè)整流器、控制器、直流電容及網(wǎng)側(cè)逆變器組成)與電網(wǎng)相聯(lián)，如圖3所示。

圖3　雙饋風(fēng)電機(jī)組簡(jiǎn)圖

圖3所示的雙饋風(fēng)電機(jī)組的轉(zhuǎn)子繞組由變頻器和控制器提供幅值、相位可調(diào)的勵(lì)磁電源，供給三相低頻勵(lì)磁電流，以實(shí)現(xiàn)恒頻輸出。若葉片撲獲的風(fēng)速較低，則風(fēng)力發(fā)電機(jī)必須運(yùn)行在低于同步轉(zhuǎn)速的狀態(tài)才能有較高的發(fā)電效率。為達(dá)到發(fā)電機(jī)機(jī)械轉(zhuǎn)矩與電磁轉(zhuǎn)矩兩者平衡，轉(zhuǎn)子繞組從電網(wǎng)吸收一定數(shù)量的功率再通過(guò)定子繞組送回電網(wǎng)，以保持電網(wǎng)的功率平衡。若葉片撲獲的風(fēng)速較高，風(fēng)力發(fā)電機(jī)則需要運(yùn)行在高于同步轉(zhuǎn)速的狀態(tài)才能發(fā)出更多有功；在這種情況下一部分功率將直接通過(guò)轉(zhuǎn)子繞組送入電網(wǎng)；當(dāng)風(fēng)力發(fā)電機(jī)運(yùn)行在同步速時(shí)，如果忽略損耗，轉(zhuǎn)子繞組通過(guò)的功率都由定子繞組完成。

圖3中的雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子回路可以通過(guò)發(fā)電機(jī)滑環(huán)外接電壓源，即轉(zhuǎn)子電壓urd與urq不等于0，并且通過(guò)控制轉(zhuǎn)子外接電壓的值可以控制雙饋感應(yīng)發(fā)電機(jī)發(fā)出的有功與無(wú)功功率。由貝茲理論可知，風(fēng)機(jī)的輸出機(jī)械轉(zhuǎn)矩為

Tm=Pm/ωt=0.5ρπR2CpVm3/ωt

(4)

式中：Pm為風(fēng)機(jī)的輸出電磁功率；CP為風(fēng)機(jī)的風(fēng)能利用系數(shù)；ρ為空氣密度；R為風(fēng)輪機(jī)葉片半徑；Vm為風(fēng)速。

風(fēng)能利用系數(shù)CP可按式(5)計(jì)算得

Cp=0.44(125/λi-6.94)e-16.5/λi

(5)

式中：λi=1/(1/λ+0.002)；λ為葉尖速比，其定義為λ=ωtR/Vm。

圖3中的變頻器采用的是可以雙向流動(dòng)的交-直-交變頻裝置，這是為了適應(yīng)雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子超同步時(shí)向系統(tǒng)饋送功率或是次同步時(shí)從系統(tǒng)吸收功率的需要。如圖4(a)、(b)所示，給出了d、q軸下的DFIG的等效電路。

圖4　DFIG的d、q軸等效電路圖

電磁轉(zhuǎn)矩為

(6)

式中：ids和iqs分別為圖4中定子電流的d、q軸分量；idr和iqr分別為圖4中轉(zhuǎn)子電流的d、q軸分量；Lm為定轉(zhuǎn)子間互感；ω0、ω、ωs分別為電機(jī)同步角速度、轉(zhuǎn)子角速度和轉(zhuǎn)差角速度；Te為風(fēng)力發(fā)電機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩；J為發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量；Np為極對(duì)數(shù)；S為轉(zhuǎn)差率。

2　案例仿真分析

風(fēng)電場(chǎng)內(nèi)輸電線路(架空線或者地埋電纜線)發(fā)生短路故障，會(huì)造成故障點(diǎn)附近電網(wǎng)的電壓水平降低，電容器、SVC等無(wú)功電源的出力降低，使得某些線路或變壓器過(guò)載，導(dǎo)致線路上的無(wú)功損失大幅增加；如果故障致使發(fā)電機(jī)組退出運(yùn)行，除了造成電網(wǎng)有功缺失外，也會(huì)造成電網(wǎng)無(wú)功電源的損失。上述現(xiàn)象都會(huì)引起系統(tǒng)的暫態(tài)電壓?jiǎn)栴}[11-12]。

而新疆地區(qū)的風(fēng)電資源主要集中在東疆和北疆片區(qū)。由于北疆電網(wǎng)220 kV布點(diǎn)多、網(wǎng)架密；且該地區(qū)感性無(wú)功補(bǔ)償容量不足，冬季小負(fù)荷期間該地區(qū)部分末端廠站電壓偏高運(yùn)行較難控制。尤其是在大量風(fēng)電集中投產(chǎn)后，由于短路水平較低，風(fēng)電場(chǎng)SVC難以協(xié)調(diào)控制，導(dǎo)致該地區(qū)的風(fēng)電場(chǎng)升壓站特別是布爾津、龍灣、額爾齊斯匯集站電壓受風(fēng)電出力影響波動(dòng)較大，易出現(xiàn)低頻振蕩問(wèn)題。故以新疆北部某一地區(qū)電網(wǎng)為例，將不同風(fēng)電機(jī)組以各種比例組合來(lái)分析系統(tǒng)暫態(tài)電壓穩(wěn)定性。該地區(qū)主要網(wǎng)架結(jié)構(gòu)如圖5所示。該地區(qū)西部風(fēng)資源豐富，規(guī)劃建設(shè)的6大風(fēng)電場(chǎng)，總裝機(jī)容量為346.5 MW。已經(jīng)建設(shè)0.75×66 MW的布爾津天潤(rùn)風(fēng)電場(chǎng)，機(jī)組采用750 kW普通異步風(fēng)電機(jī)組和1.5 MW雙饋風(fēng)電機(jī)組，風(fēng)電機(jī)組出口電壓為0.69 kV，通過(guò)箱式變電站升壓至10 kV，送至風(fēng)電場(chǎng)升壓站升至110 kV，再通過(guò)110 kV線路接入金風(fēng)風(fēng)電T變電站。

由圖5可以看出，該地區(qū)電網(wǎng)通過(guò)220 kV的克額線(克拉瑪依—額爾齊斯)、豐龍線(和豐—龍灣)與新疆主網(wǎng)聯(lián)系，該地區(qū)主網(wǎng)架結(jié)構(gòu)采用110 kV電壓等級(jí)。剛建成的龍灣變電站是幾個(gè)風(fēng)電場(chǎng)和沖乎爾水電站匯流的地方，且通過(guò)220 kV線路直接與額爾齊斯變電站相連，地理位置極其重要；布爾津變電站靠近幾個(gè)常規(guī)電廠，與新疆主網(wǎng)連接的額爾齊斯以及龍灣變電站連接了大量負(fù)荷，基于以上考慮，主要分析這幾個(gè)重要變電站的暫態(tài)電壓穩(wěn)定性。布爾津天潤(rùn)風(fēng)電場(chǎng)所接入的風(fēng)電機(jī)組參數(shù)如表2所示。

圖5　新疆北部某地區(qū)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)示意圖

普通異步風(fēng)電機(jī)組發(fā)電機(jī)參數(shù)風(fēng)力機(jī)參數(shù)雙饋風(fēng)電機(jī)組發(fā)電機(jī)參數(shù)風(fēng)力機(jī)參數(shù)額定功率/MW0.75切入風(fēng)速Vi/(m·s-1)3額定功率/MW1.5切入風(fēng)速Vi/(m·s-1)3額定電壓/V690基本風(fēng)速Vr/(m·s-1)15額定電壓/V690基本風(fēng)速Vr/(m·s-1)11.8額定頻率/Hz50切除風(fēng)速V0/(m·s-1)25額定頻率/Hz50切除風(fēng)速V0/(m·s-1)25定子電阻R1/(p.u.)0.0038風(fēng)輪半徑/m30定子電阻R1/(p.u.)0.0064風(fēng)輪半徑/m35.2定子電抗L1/(p.u.)0.1248塔高/m70定子電抗L1/(p.u.)0.1421塔高/m80轉(zhuǎn)子電阻R2/(p.u.)0.0083推力系數(shù)CT0.2轉(zhuǎn)子電阻R2/(p.u.)0.0091推力系數(shù)CT0.2轉(zhuǎn)子電抗L2/(p.u.)0.1791傳動(dòng)軸系數(shù)(雙質(zhì)塊)時(shí)間系數(shù)/s5.24轉(zhuǎn)子電抗L2/(p.u.)0.1920傳動(dòng)軸系數(shù)(雙質(zhì)塊)時(shí)間系數(shù)/s7.64激磁電抗Lm/(p.u.)6.77激磁電抗Lm./(p.u.)7.02轉(zhuǎn)子慣性時(shí)間常數(shù)Tj3.04轉(zhuǎn)子慣性時(shí)間常數(shù)Tj1.54定子開(kāi)路轉(zhuǎn)子時(shí)間常數(shù)T'd01.44定子開(kāi)路轉(zhuǎn)子時(shí)間常數(shù)T'd01.14

該地區(qū)電網(wǎng)在最大負(fù)荷方式下運(yùn)行，風(fēng)電場(chǎng)接入點(diǎn)PCC處在t=2 s發(fā)生三相短路故障，故障在t=2.57 s清除。通過(guò)仿真風(fēng)電機(jī)組各種比例組合，發(fā)現(xiàn)以下幾種不同風(fēng)電機(jī)組組合方式具有代表性，所以就以下幾種情況來(lái)分析系統(tǒng)暫態(tài)電壓穩(wěn)定：

算例1：100%普通異步風(fēng)電機(jī)組的天潤(rùn)風(fēng)電場(chǎng)接入系統(tǒng)；

算例2：70%普通異步+30%雙饋風(fēng)電機(jī)組的天潤(rùn)風(fēng)電場(chǎng)接入系統(tǒng)；

算例3：50%普通異步+50%雙饋風(fēng)電機(jī)組的天潤(rùn)風(fēng)電場(chǎng)接入系統(tǒng)；

算例4：30%普通異步+70%雙饋風(fēng)電機(jī)組的天潤(rùn)風(fēng)電場(chǎng)接入系統(tǒng)；

算例5：100%雙饋風(fēng)電機(jī)組的天潤(rùn)風(fēng)電場(chǎng)接入系統(tǒng)。仿真結(jié)果如圖6所示。

表3　極限切除時(shí)間表

從圖6(a)～圖6(d)可以看出，在t=2 s天潤(rùn)風(fēng)電場(chǎng)接入點(diǎn)PCC處發(fā)生三相短路故障，故障在t=2.57 s清除的情況下，由100%普通異步感應(yīng)發(fā)電機(jī)組成的天潤(rùn)風(fēng)電場(chǎng)接入系統(tǒng)后暫態(tài)電壓失去穩(wěn)定；而隨著雙饋風(fēng)電機(jī)組的增加，系統(tǒng)暫態(tài)電壓穩(wěn)定性變好，當(dāng)全部由雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)組構(gòu)成時(shí)，系統(tǒng)暫態(tài)電壓穩(wěn)定性是最好的，故障清除后系統(tǒng)能夠保持

圖6　系統(tǒng)電壓曲線

穩(wěn)定。這是由于普通異步感應(yīng)發(fā)電機(jī)沒(méi)有像DFIG所具有的換流器控制環(huán)節(jié)，當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生短路故障時(shí)，機(jī)端電壓跌落，轉(zhuǎn)子加速；同時(shí)普通異步感應(yīng)發(fā)電機(jī)從電網(wǎng)吸收大量的無(wú)功功率來(lái)保持高轉(zhuǎn)速，這將導(dǎo)致電壓進(jìn)一步跌落，如不及時(shí)采取相應(yīng)的補(bǔ)償措施，當(dāng)接入的系統(tǒng)較弱時(shí)，最終會(huì)失去穩(wěn)定。而雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)組具有換流器控制環(huán)節(jié)，在系統(tǒng)短路故障時(shí)，可以提供一定的無(wú)功支持，使系統(tǒng)電壓得以恢復(fù)或者過(guò)渡到一個(gè)新的穩(wěn)定點(diǎn)。從圖6(b)～圖6(d)可以看出連接常規(guī)能源(水電站)的龍灣變電站和布爾津變電站比連接大量負(fù)荷的額爾齊斯變電站的暫態(tài)電壓穩(wěn)定性好。

同時(shí)，不同風(fēng)電機(jī)組對(duì)系統(tǒng)故障CCT也不同。從表3可以看出，算例5的CCT最大，算例1的極限切除時(shí)間最小，即雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)組風(fēng)電場(chǎng)接入系統(tǒng)暫態(tài)電壓較普通異步風(fēng)力發(fā)電機(jī)組風(fēng)電場(chǎng)更穩(wěn)定，與從圖6電壓仿真曲線得出的結(jié)果一致。

3　結(jié)　論

基于不同風(fēng)電機(jī)組組合方式接入天潤(rùn)風(fēng)電場(chǎng)對(duì)暫態(tài)電壓進(jìn)行時(shí)域仿真，由仿真結(jié)果給出了不同風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的風(fēng)電場(chǎng)對(duì)系統(tǒng)暫態(tài)電壓不同程度的影響。

1)電網(wǎng)發(fā)生三相短路故障將引起周?chē)?jié)點(diǎn)電壓降低,當(dāng)故障出現(xiàn)在風(fēng)電場(chǎng)周?chē)貐^(qū)時(shí)，風(fēng)電場(chǎng)吸收的無(wú)功增加，若該區(qū)域無(wú)功不充裕，則風(fēng)電機(jī)組的機(jī)端電壓會(huì)持續(xù)降低,甚至崩潰，進(jìn)而會(huì)引起風(fēng)電場(chǎng)并網(wǎng)節(jié)點(diǎn)及其周?chē)?jié)點(diǎn)的電壓出現(xiàn)較嚴(yán)重的暫態(tài)電壓失穩(wěn)的現(xiàn)象，影響電網(wǎng)的安全運(yùn)行。

2)當(dāng)不同風(fēng)力發(fā)電技術(shù)的風(fēng)電場(chǎng)接入系統(tǒng)，離常規(guī)電源近的地區(qū)，其暫態(tài)電壓越穩(wěn)定；反之，負(fù)荷比較集中的地區(qū)，無(wú)功需求大，暫態(tài)電壓穩(wěn)定性差。

3)裝有雙饋風(fēng)電機(jī)組的風(fēng)電場(chǎng)比普通異步風(fēng)電機(jī)組的風(fēng)電場(chǎng)需要的無(wú)功功率小，甚至不需要，所以其暫態(tài)電壓也更穩(wěn)定，對(duì)電壓的調(diào)節(jié)也更好，有利于地區(qū)電網(wǎng)的電壓穩(wěn)定性。

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李自明(1989)，碩士研究生，主要研究方向?yàn)殡娏ο到y(tǒng)及其自動(dòng)化；

常喜強(qiáng)(1976)，高級(jí)工程師，主要研究方向?yàn)殡娏ο到y(tǒng)分析與控制；

王海云(1973)，教授、碩士研究生導(dǎo)師，主要研究方向?yàn)榭稍偕茉窗l(fā)電與并網(wǎng)技術(shù)；

姚秀萍(1961)，客座教授、碩士生導(dǎo)師、高級(jí)工程師，主要研究方向?yàn)殡娋W(wǎng)調(diào)度運(yùn)行、繼電保護(hù)。

In China, the installed capacity of wind power in the whole power grid is increasing due to the special geographical environment. The construction of wind farms is generally located in the transmission end of power system, the regional economy is not developed and the grid structure is weak. But with the rapid development of wind power, the large-scale wind farms in a short period of time are concentrated in power grid, which makes a drastic fluctuation for the balance of active power and reactive power in power grid and makes a serious threat to the transient voltage stability of power grid. The transient mathematical models based on common asynchronous wind turbine (AWT) and doubly-fed inductiongenerator (DFIG) are established, and taking the simulation of a certain area in the north of Xinjiang for example, the transient voltage stability of these two kinds of wind power generator units are analyzed. The critical clearing time (CCT) obtained from the simulation shows that the transient voltage of DFIG is more stable than that of AWT when they are integrated with power grid.

wind power integration; asynchronous wind turbine (AWT); doubly-fed induction generator (DFIG); transient voltage stability; critical clearing time (CCT)

TM712

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1003-6954(2016)03-0021-05

2016-01-19)