含静止同步补偿器的风电系统多参数鞍结分岔分析

【摘要】：随着大规模并网风电场的发展,风电场对常规电网稳定和电能质量产生越来越大的影响，尤其是电压稳定问题。静止同步补偿器（Static Synchronous Compensator，STATCOM）作为一种新型的动态无功补偿装置，具有体积小、容量大、调节连续、响应速度快、经济性能好等优点，适用于大规模风电场并网的系统,提高风电系统的电压稳定性。本文用STATCOM对风电系统进行无功补偿，通过引入鞍结分岔参与因子指标选择STATCOM在风电系统中的安装位置，然后结合分岔理论对含STATCOM的风电系统进行多参数鞍结分岔分析，揭示风电系统电压失稳机理。本文的主要研究内容和结论如下： （1）建立了3机9节点风电系统模型，利用鞍结分岔参与因子找到风电系统中对电压稳定性影响最大的节点，确定STATCOM在风电系统的补偿方式，然后，用负荷裕度指标验证此补偿方式的有效性。 （2）为了揭示风电系统参数对电压稳定性影响的机理，同时考虑STATCOM动态特性对风电系统的影响，以风电系统注入的有功功率Pin和STATCOM内部参数（直流侧电压增益KMdc和直流侧参考电压Urefdc）为分岔控制参数，结合直接法和延拓法追踪到风电系统的二维鞍结分岔边界，通过分析得知，STATCOM直流侧电压增益KMdc比直流侧参考电压Urefdc更能有效提高风电系统注入的有功极限，改善风电系统的电压稳定性。 （3）在二维鞍结分岔边界的基础上，以风电系统注入的有功功率Pin和STATCOM内部参数（直流侧电压增益KMdc和交流侧电压增益KMac）为分岔控制参数，追踪得到风电系统的鞍结分岔曲面，多参数分岔控制更能有效扩展鞍结分岔边界，较二维鞍结分岔边界分析更能有效揭示风电系统的电压失稳机理，在Pin、KMdc和KMac共同作用下，风电系统的鞍结分岔边界得到有效扩展，通过协调调节三个控制参数，风电系统的电压趋于额定值附近，即提高了风电系统的电压稳定性。 【关键词】：风电系统 电压稳定性 静止同步补偿器 鞍结分岔参与因子 鞍结分岔分析
【学位授予单位】：天津理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：TM761.1
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 第一章 绪论9-21
• 1.1 本文研究的目的和意义9-11
• 1.2 STATCOM 安装地点选择的重要参考指标11-12
• 1.3 电力系统电压稳定性的研究方法12-15
• 1.3.1 静态分析方法13-14
• 1.3.2 动态分析方法14-15
• 1.4 电力系统电压稳定性的分岔研究现状15-19
• 1.4.1 常规电力系统电压稳定性分岔研究15-18
• 1.4.2 风电系统电压稳定性分岔研究18-19
• 1.5 本文主要工作19-21
• 第二章 电力系统中无功补偿安装地点的选取方法和分岔理论21-29
• 2.1 安装地点的选择21-22
• 2.1.1 选取原则21
• 2.1.2 鞍结分岔参与因子指标的提出21-22
• 2.2 分岔理论基础知识22-24
• 2.2.1 平衡点的定义和分类22-23
• 2.2.2 双曲平衡点定理23
• 2.2.3 分岔的基本概念和性质23-24
• 2.3 分岔分析方法24-28
• 2.3.1 直接法24-25
• 2.3.2 延拓法25-28
• 2.3.3 延拓法应用于分岔边界追踪28
• 2.4 结论28-29
• 第三章 风电系统中 STATCOM 安装地点的选择及分析29-39
• 3.1 风电系统数学模型29-31
• 3.1.1 风力发电机的数学模型29
• 3.1.2 风电场等值29-31
• 3.2 STATCOM31-36
• 3.2.1 调节电压原理31-32
• 3.2.2 STATCOM 主电路结构和数学模型32-35
• 3.2.3 STATCOM 控制35-36
• 3.3 风电系统中 STATCOM 安装地点选择的仿真分析36-38
• 3.3.1 算例系统描述36
• 3.3.2 仿真结果分析36-38
• 3.4 结论38-39
• 第四章 含 STATCOM 的风电系统多参数鞍结分岔分析39-46
• 4.1 分析方法39-40
• 4.1.1 平衡解流形曲线39
• 4.1.2 直接法和延拓法简介39
• 4.1.3 二维鞍结分岔边界和三维鞍结分岔曲面的追踪39-40
• 4.2 风电系统多参数鞍结分岔分析40-45
• 4.2.1 算例系统描述40-41
• 4.2.2 仿真结果41-45
• 4.3 结论45-46
• 第五章 结论与展望46-47
• 参考文献47-52
• 发表论文和科研情况说明52-54
• 致谢54-55

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