PSAT应用于风电系统暂态稳定性研究.docx

    PSAT应用于风电系统暂态稳定性研究    【摘要】：为了研究各风电系统的暂态稳定特性;在PSAT平台上建立了风速、变频器和风力发电机的数学模型，并利用三机九节点包含风力机组的电力系统网络模型，在三相短路故障情况下用时域仿真法对这个网络进行了仿真;得出了不同机组类型，不同扰动类型，以及不同持续时间下，各风电系统稳定性不同的结论关键词】：风力发电系统、暂态稳定性、低电压穿越一、引言随着化石能源等传统能源的日益减少，风力发电作为一种新能源发电技术迅速崛起然而，随着风电装机容量在电网总装机容量的比重不断提高，风力发电对电网的稳定性带来严重考验不同类型的风电机组对电网暂态稳定性的影响不同，为了深入地了解各风力发电机组特性以及不同风机对电力系统暂态稳定性影响程度，对风力发电系统进行仿真分析是十分必要的风电系统的暂态稳定性研究这一课题已被很多科研工作者和电网工作人员青睐，他们也做出了一定的成果但是对这一课题的研究大都是针对单一类型风机的发电系统，本文将双馈发电系统、直驱发电系统、恒速恒频发电系统对比进行研究，得出了相关结论另外本文所用的电力系统仿真软件PSAT是近年兴起的电力系统仿真软件，具有小信号稳定分析和时域仿真、潮流计算、连续潮流计算、最优潮流求解等模块，为用户进行电力系统仿真提供了极大的便利。

二、 PSAT软件简介PSAT是一种新的电力系统分析软件，其命令行版本也是GNU Octave兼容的[1，2，3]它的核心是潮流计算，会对状态变量进行初始化处理一旦求出了系统潮流，就能执行后续的静态或动态分析PSAT包含计算模块有：小信号稳定分析和时域仿真、潮流计算、连续潮流计算、最优潮流求解等等PSAT 具有良好的适用于电力系统仿真的界面，在进行电力系统计算时，在 Data file 文本框输入原始计算数据， 在Perturbation file 栏录入动态更细数据，在Command line写入命令以便执行计算边界条件实时显示在主界面右端，包括计算基准容量、频率、仿真开始及结束时间，收敛门槛等实时计算结果包括潮流计算结果、最优潮流结果，收敛结果等显示在主界面的右边三、 算例本论文在PSAT上建立了双馈，直驱及恒速风机数学模型，采用WSCC的三机九节点模型进行仿真，得出三相短路故障时风电系统稳定性结果在母线处，将短路故障的开始时间设置为1秒，故障持续时间分别为120ms、246ms和625ms可得出如下仿真图：从上图可以看出，在故障开始后，恒速风机的转速急剧变化，但在故障清除后，转速开始回稳，大约在4s时趋于稳定，即恒速风机本身是稳定的。

当故障持续时间为246ms时，含双馈风机的电力系统能保持暂态稳定，但转子电流越限，如下图所示，因此机组本身不能保持稳定;含直驱同步电机的电力系统的功角变化是同步的，转子电流不越限，因此它们也都保持稳定;含恒速机组的电力系统保持稳定，但功角比故障前的功角大当故障持续时间为625ms时，含双馈风机的电力系统仍然能保持稳定，但转速和功角都比原来大很多，已接近不稳定状态，转子电流继续越限，双馈机组本身不能保持稳定;含直驱风机的电力系统不稳定，机组也不稳定，仿真不能完全结束;含恒速风机的风电系统不稳定，恒速机组本身也不稳定，仿真结果不收敛通过以上分析，将三种发电系统以及机组本身的暂态稳定性结果填入表1四、 结论本文在PSAT上建立了几种风机的数学模型，并进行了暂态稳定仿真，在比较的基础上得出了如下结论：1、故障持续时间越长，系统越容易失稳;在短路情况下，双馈机组本身的稳定性较难保持，但系统稳定性保持较好2、同传统电力系统相比，含双馈风力发电机的电力系统受负荷影响较大，突然甩负荷使得双馈风电系统和机组本身很容易失稳，即双馈系统对负荷变化非常敏感相对来说直驱风电系统和恒速风电系统的稳定性能较好保持，但机组本身也较容易失稳。

3、由于换流器的解耦作用，双馈风机和直驱风机暂态稳定性受发电机转速影响较小，受换流器电流大小较大的限制因而变速风机的稳定性与换流器本身的特性有密切关系Reference】[1] Power System Analysis Toolbox Documentation for PSAT version 2.0.0， Federico Milano.2010，5-80.[2] 王金铭，高键.基于PSAT的电力系统时域仿真[J].科学技术与工程，2008，8（17）：4802-4807.[3] 孙雷雷.PSAT在电力系统暂态仿真中的应用[J].现代计算机，2009，20（10）：103-106.个人简介：辛文成，1988-11，男，汉，湖北黄冈人，工学硕士，研究方向：电气一次设计、新能源發电.中国电气工程学报2019年25期中国电气工程学报的其它文章电力企业中输配电及用电工程的自动化运行解析智能抄核的电费抄核收新模式试论电力工程输电线路施工技术要点探讨电力营销大数据在反窃电检查中的应用数字化审计实践模式初探10kV自动化配网的设计与应用  -全文完-。