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新能源并网之电网约束条件下的酒泉风电送出研究(2)

北极星电力网技术频道    作者:何世恩、张柏林、崔岗、李晓虎、马彦宏、刘福潮、刘光途   2011/3/22 14:30:10   

1.2 计算条件

1)采用电力系统综合分析程序[8]中提供鼠笼式风电机组模型和双馈直驱风机通用模型(数据见附录),并与电网其余元件联接,形成含有风电场的电网计算模型。其中A、B、C风电场为鼠笼式风电机组,D、E、F、G风电场为双馈风机。鼠笼式风电机组在电网足够强壮、风电场装机容量又不是很大的情况下,在故障清除后依靠电网提供励磁就可以恢复机端压,其暂态电压稳定性能够得到保证;但是在电网不够强壮且风电场的装机容量又很大的情下,依靠电网及风电机组自身的能力其机端电压无法重建。双馈风机由于具有变速运行的特性,能够提高风电机组的风能转换效率,实现最大风能捕获并减小风电机组机械部件所受应力,并且能够通过变频器控制系统将发电机有功、无功功率实现解耦控制,改善风电场功率因数及电压稳定性,因此其静态及暂态电压稳定性要远远好于基于普通异步发电机的鼠笼式风电机组,但由于故障情况下线路切除导致电网结构变弱,机端电压降低,风电机组有功功率可能无法完全送出,风电机组机械转矩大于电磁转矩引起风电机组超速,会导致整个风电场内所有风电机组超速保护动作将风电机组切除,影响到了风电场运行及电网安全。

2)根据文献[9]第一级安全稳定标准的规定,计算采取的故障集主要为元件N-1故障,其中:同级电压的双回线或多回线和环网,任一回线路三相故障断开不重合;两级电压的电磁环网中单回高一级电压线路故障或无故障断开,必要时可采用切机或快速降低发电机组出力的措施。

3)安全稳定的标准为:当系统受到2)中故障的扰动后,保护、开关及重合闸正确动作,保持电网稳定运行和向负荷正常供电,同时保证风电机组挂网安全运行。

4)初始运行状态下,风电场高压侧功率因数保持在1.0,即风电机组吸收的无功功率和风电场升压站变压器的无功损耗由风电机组机端电容器和变电站无功补偿装置补偿。

2 嘉酒电网暂态稳定性分析

嘉酒网内仅有两回330 kV线路,网内的110 kV线路多为长线路供电,线型多为LGJ原150和LGJ原120,此外,嘉酒网通过330 kV嘉张双回线与主网连接。因此如图1所示,嘉酒网有四个重点断面。

2.1 断面I

断面I是由330 kV瓜玉线与110 kV瓜镇双回线形成的电磁环网,按330 kV瓜玉线发生三相永久性故障校核,瓜玉线暂态稳定极限按140 MW控制。当瓜玉线潮流大于145 MW后,330 kV瓜州变及其110 kV系统的母线电压均不能恢复至正常水平,A、B、C风电场异步发电机滑差持续降低不能恢复,异步发电机组加速失稳系统失稳时的有关变量随时间的变化如图2所示。

应注意,此时嘉酒网内其他火电水电机组的功角仍然保持稳定。其中,U为风电场所在母线电压,s、Q分别为风电机组滑差、无功功率,啄为功角特性曲线,该曲线反映嘉酒网内其他火电、水电机组与主网大机组间的功角特性,监测系统发生故障时除风电机组外,嘉酒网内其他火电、水电机组是否存在功角失稳的情况,系统功率基准值为100 MV·A。当瓜玉线潮流在140 MW以下时,330 kV瓜玉线发生三相永久性故障后嘉酒电网可以保持稳定运行,系统稳定时有关变量随时间的变化如图3所示。

来源:电网与清洁能源
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