基于Matlab的水电_风电系统动稳仿真_李凤婷.docx
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1、机电与金属结构文章编号水 力 发 电第卷第 期年 月基于 的水电风电系统动稳仿真李凤婷 晁 勤 童 菲新疆大学电气工程学院新疆乌鲁木齐西安理工大学自动化学院陕西西安关键词水电风电系统动态仿真稳定性摘 要建立风力发电机组的数学模型利用 搭建了含励磁和调频系统的同步发电机以及随风速变化的异步发电机系统的仿真模块以新疆布尔津水电风电网络为实例对投入和切除风机、风力发电机端 口三相短路故障、增大风速、增大风机容量比例这五种运行状态进行了动态稳定仿真。仿真结果表明当风电容量占系统总容量比例达到 时风电系统稳定性被破坏。中图分类号文献标识码由于风能的随机性和间歇性的特点 风电对电网稳定性 的影响随着风电规
2、模的不断扩大而增大。国内外研究表明 为保证电能质量风电穿越功率不宜超过 。因此电网中风 力 发 电 装 机 容 量 与 系 统 安 全 稳 定 运 行 的 关 系 是 目 前 国 内 外 研 究的热点。而现代电力系统是一个超高压、大容量、跨区域的巨 大联合电力系统 许多大型电力科研实验的实际条件难以满 足且系统的安全运行也不允许进行实验。目前电力系统稳定 分析和新装置 研制几乎都离不开仿真研究。本研究选 用 软件以新疆布尔津水电风电网为实例针对风电对水 电风电系统动态稳定性所造成的影响进行动态仿真 旨在分析风电容量占水电风电互补式电网总容量的最佳比例。水电风电系统的数学与仿真建模布尔津风电系统
3、网络模型布尔津电网是一个典型的水电风电互补系统由 台和 台 的 水 力 发 电 机 及 台 的风力发电机组成。为了易于 动态仿真对布 尔津风电网络进行了必要的简化 消去了大部分的联络节 点并将网络损耗并入电网负荷使得电网中节点数和支路数大大减少简化后的布尔津网络模型如图 所示。图 中号为同步水力发电机总容量为 号为异步风力发电机总容量为 风电容量占电网总容量收稿日期基金项目新疆教育厅优秀学者奖励项目作者简介李凤婷 一 女河北平山人博士研究生副教授硕士生导师主要从事并网型风力发电系统研究晃勤 女湖南宁乡人教授博士生导师主要从事并网型风力发电系统 研 究 童 菲 女山东运城人本科生主要研究方向为电
4、子信息和数据处理94-2015 China Academic Journal Electronic Publishing House.All rights reserved. 第卷 第 期李 凤 婷 等 基 于的水电 风电系统动稳仿真机电与金属结构比 例 约 为数学模型图 中 的 号机为考虑 、 的 阶同步发电机动 态数学模型并计及励磁和调速系统的作用 号风力发电机组采用下述数学模型未考虑电容无功补偿。35kV母线 十负荷6.3kV 6.3kY 64kY1号2号 3 号 410号图 1 布尔津风电系统网络模型示意风力异步发电机电磁暂态数学模型 (c ()() _ 式中 为电压 为电阻 为电流为
5、磁链 u 为角频率其中下标 和 分别表示发电机定子量和转子量下标 和分别表示发电机直轴量和交轴量。风力异步发电机机械暂态数学模型p () ()式 中 为电磁转矩 p 为 空 气 密 度 ) 为 同 步 电 角 速 度为惯性时间常数 为阻尼系数 为齿轮箱侧转矩为电角位移 为滑差率。风力机及轮毂数学模型Q p式中 。为叶片侧转矩 为轮毂惯性时间常数 p为空气密度 为风力机功率系数 为叶片直径 为作用于风力机的风速为叶间速率比 Q 为风力机额定机械角速度为风力机额定功率。布尔津水电风电系统动态仿真模型确定了风电系统的数学模型和网络模型后采用搭建了各子系统的仿真模型并将各子系统进行连接构建了新疆布尔津
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