风电场低电压穿越能力对电网稳定性的影响探讨

黄善领

(国网广元供电公司,四川广元 628000)

风电场低电压穿越能力对电网稳定性的影响探讨

黄善领

(国网广元供电公司,四川广元 628000)

在风电发电的初始期,风电在电网中的分量不多,通常情况下不需要电力系统的控制。但是,当电网在运行的过程中发生故障时,风电场的电压就会处于不稳定的状态,影响了电力系统的运行效率。现在,风电穿透功率越来越大,风力发电会影响周围电网的稳定运行,风电机组低电压穿越技术被广泛应用。本文通过分析风电机组模型的建立,分析了仿真的风电机组,在一定程度上能够促进电网的稳定,提高电力部门供电的效率。

风电场 低电压穿越能力 电网稳定性

现在，风电机组技术日益成熟，可以在一定程度上促进电力系统的稳定性和安全性的提高。

1　风电场LVRT能力的划分

在不同的国家队风电场LVRT的划分标准存在一定的差异，风电场LVRT能力的划分首先在西方发达国家提出，以爱尔兰、西班牙为首，中国队风电场的LVRT能力的划分也有一定的标准，当风电场的电压在图中电压之上时，可以保证风电场能够继续运行，如果风电场的电压过低，则不能让风电机组运行。

我国在对风电场LVRT进行划分的时候，要按照以下的标准:其一，风电场的电压骤降，与额定电压相比，只有额定电压的五分之一大小，而且并网运行的速率不能过低，一般要控制在625ms以上;其二，风电场的电压在骤降后，又发生骤升，且风电场的电压与额定电压的数值相似，且风电场内的风电机组都能运行。

2　双馈感应风电机组数学模型分析

(1)风速模型分析;建立风速模型，可以实现对风电机风速的调节，在建立风速模型的时候，可以建立四分量模型。四分量分别指的是常规风、阵风、渐变风和噪音风。(2)空气动力学模型的建立;空气动力学模型可以用公式P=CA*PV/2P来表示，这样就可以求出风电机运行时的机械功率。(3)轴系模型分析;在对风电机组的运行状态进行分析的时候，一般情况下要用两个相同的轴系模型来分析风电机和发电机的速率，运用齿轮箱进行耦合，分别对风力发电机的输入转矩、转动惯量、发电机的转子转速进行分析。(4)双馈感应风电机的模型与速率的控制;在分析电力系统运行的稳定性时，一般都不会考虑到网络的电磁的状态，所以，发电机模型的电磁动态也可以不考虑，将发电机模型的电磁状态忽视后的双馈感应发电机的简化模型可以计算出运行状态中的电抗、转子绕组的时间和定子的同步电抗，也可以得到坐标系的参考转速。

3　典型系统故障的仿真系统分析

短路故障是一条220kV的线路，三相短路故障仿真的时间控制在1s，用1s的时间消除线路的故障，接地的电抗为0.06，建立一个10s的方针模型。

3.1风电机组没有LVRT能力

当风电机组不存在LVRT能力的时候，而且风电场的电压骤降，导致风电场的电压在0.9以下，电压下降的时间大于1秒钟，这时就要在电力系统中切除风电场。220kV的母线发生故障的时候，一般是以发生三相短路比较常见，导致风电场的电压骤降，但是，风电场的LVRT能力比较弱，甚至没有LVRT能力，就会导致电力系统将近500MW的功率耗损，当短路故障解除后，但是，故障对电力系统造成的不良影响还是存在的，再加上在故障消除后，工作人员没有对不良影响进行预防，导致电力系统不能正常运转，导致电力系统运行的稳定性降低。当母线发生故障时，会导致电力系统被冲击，导致风电场的电压骤降，在母线出口出现三相短路的时候，就会对电力系统造成很大的影响，风电场的电压下降很快，而且电力系统中的不同的母线的电压都会不同程度的下降，导致各个发电厂的功率降低，线路的端口的电压骤降导致电力系统不具备输出能力。在输出功率下降的同时，也会导致各发电厂的无功功率上升，电压的下降使电力系统的负荷不能满足运行的条件，但是，为了提高用电负荷，会增加潮流，就会使电力系统中的无功功率迅速增加，发电机组为了能够达到一个负荷的平衡，就会运用励磁的作用增加无功功率，这时发电机组的运行速度增快，磁力在发电机组的运行中起到了调节的作用，发电机的功率也会产生很大的波动，在惯性作用的影响下，导致无功功率的增加。

3.2风电机组有LVRT能力

当风电机组有LVRT能力的时候，就要按照我国对LVRT能量划分的标准来执行，在母线出口出现三相短路的时候，会导致风电场的电压骤降，这时风电场具有较好的LVRT能力，就可以确保电力系统的正常运行，所以，在短路故障恢复正常的时候，短路给电力系统带来的影响不会继续蔓延，使电力系统在消除短路故障后能够继续运行。

当母线的出口出现三相短路的时候，风电场的端口电压会急剧下降，但是，风电场有LVRT能力，但是，由于电压的不稳定，就导致线路不能有效地传输功率，导致风电场的功率下降，但是，风电机组在运行的过程中是存在惯性的，其运行的功率不会一下子减小，所以，风电机的运行速度还是保持不变，在电力系统中多条母线会出现电压不稳定的问题，也会导致风电场的无功功率大幅度的上升，发电机的转速增快。

在母线的三相短路故障消除后，电力系统可以恢复稳定的工作。这时，电力系统的线路会进行保护工作，在故障清除后，在电厂对电压的调节后，各条母线的电压会恢复到正常的数值，电力系统的运行频率不会出现大范围的波动，频率基本可以恢复稳定状态。一般情况下，发呆年纪的攻角会发生一定的变化，但是只是小幅度的变化，在2秒后会恢复正常，在发电机的有功功率的故障清除后，其额定功率会恢复正常，经过几次局部的波动后，功率会恢复稳定。我国对风电场能力的划分标准具有很高的预见性，能够分析不同的机组的能力，具有完整性，能够考虑到不同规模的电网的运行状态。

4　结语

风电场低电压穿越能力会影响到电网运行的稳定性，直接影响到电力系统的运行效率。以前，电网在运行时经常出现不稳定的情况，给人们的用电带来很多不便，风电场低电压穿越技术的发展在一定程度上缓解了电网运行不稳定的问题。当母线发生故障时，会导致电力系统被冲击，导致风电场的电压骤降，在母线出口出现三相短路的时候，就会对电力系统造成很大的影响，风电场的电压下降很快，而且电力系统中的不同的母线的电压都会不同程度的下降。

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