张建春含风电场的电力系统静态电压稳定性研究.ppt

燕山大学 YANSHAN UNIVERSITY导师：王珺姓名：张建春含风电场的电力系统静态电压稳定性研究 专业：电气工程及其自动化年级：09级电力四班课题：学号：090103030199燕山大学 YANSHAN UNIVERSITY毕业论文的撰写安排毕业论文的撰写安排课题进度安排课题进度安排存在的问题和拟解决的方案存在的问题和拟解决的方案已完成任务情况已完成任务情况研究进展研究进展燕山大学 YANSHAN UNIVERSITY研究进展研究进展一一1.已完成部分已完成部分:(1).双馈风电机组稳态计算模型已完成；(2).含双馈风电机组的电力系统潮流计算在matlab程序中已完成；(3).Matlab的学习和算例的编程已完成。（4）.初步了解p-v曲线法的含义2.未完成部分未完成部分:(1)应用P-V曲线法研究含风电场的电力系统静态电压稳定性；（2）计算结果的分析与p-v曲线的进一步学习。燕山大学 YANSHAN UNIVERSITY双馈风电机组稳态计算模型 双馈感应发电机的静态模型定子回路和转子回路电压方程分别为双馈感应发电机的静态模型定子回路和转子回路电压方程分别为(1)(其中，其中，Us为定子端电压，为定子端电压，Is为定子电流，为定子电流，Ur为转子绕组外接电源为转子绕组外接电源的电压，的电压，Ir为转子电流，为转子电流，rs和和xs分别为定子绕组的电阻和电抗，分别为定子绕组的电阻和电抗，rr和和xr分别为转子绕组的电阻和电抗，分别为转子绕组的电阻和电抗，s为转差率。）为转差率。）二二已完成任务情况已完成任务情况(1).双馈风电机组稳态计算模型；双馈风电机组稳态计算模型；燕山大学 YANSHAN UNIVERSITY根据式（根据式（1）可得双馈感应发电机）可得双馈感应发电机稳态等值电路稳态等值电路，如右图所示。，如右图所示。（2）（3）（4）（5）由图可知：由图可知：（式中，定子电压、定子电流与转子电压、转子电流有关，通过控制转子侧的电压、（式中，定子电压、定子电流与转子电压、转子电流有关，通过控制转子侧的电压、电流可以控制定子的有功功率与无功功率。电流可以控制定子的有功功率与无功功率。）燕山大学 YANSHAN UNIVERSITY(2).含双馈风电机组的电力系统潮流计算含双馈风电机组的电力系统潮流计算 通过对参考文献周双喜老师编的通过对参考文献周双喜老师编的电力系统电压稳定性及其控制电力系统电压稳定性及其控制这本这本书了解了连续潮流和常规潮流。书了解了连续潮流和常规潮流。连续潮流计算过程示意图连续潮流计算过程示意图 连续潮流法计算步骤如图所示。从已知的连续潮流法计算步骤如图所示。从已知的解（解（A）开始，以一个切线预报来估计对于一）开始，以一个切线预报来估计对于一个规定个规定P增长方式的解（增长方式的解（B），然后校正步，），然后校正步，利用常规潮流法（系统利用常规潮流法（系统P值不变）解出准确解值不变）解出准确解（C）；当）；当P进一步增长时进一步增长时,根据新的切线预报根据新的切线预报电压值。如果新的估计电压值。如果新的估计P值超出了准确解的，值超出了准确解的，则以则以P值固定的校正计算就不会收敛。因此采值固定的校正计算就不会收敛。因此采用固定监控点电压的校正（水平校正）计算来用固定监控点电压的校正（水平校正）计算来求准确解（求准确解（E）。当接近电压稳定极限时，为）。当接近电压稳定极限时，为了确定准确的，在连续预报期间，应逐步减少。了确定准确的，在连续预报期间，应逐步减少。燕山大学 YANSHAN UNIVERSITY由式（1）（5）可以推出，转子绕组的有功功率可用定子绕组有功功率和无功功率来表示，如下式：(6)式中，则双馈感应发电机注入系统总有功功率为：(7)若风电机组功率因数设定值为，则有：(8)从而得（9）燕山大学 YANSHAN UNIVERSITY(3).p-v曲线法的学习曲线法的学习 P-V曲线：选定负荷和发电机出力的增加方式和方向，决定基态与电压失稳的曲线：选定负荷和发电机出力的增加方式和方向，决定基态与电压失稳的距离距离.通过增加负荷和发电机出力是评价电压稳定最常用的方法通过增加负荷和发电机出力是评价电压稳定最常用的方法.完整的完整的P-V曲线可以通过两种方法产生：第一种是通过研究的区域中不断增加曲线可以通过两种方法产生：第一种是通过研究的区域中不断增加负荷并不断增加外部的发电量。第二种方法是不断增加传输界面潮流，即把发电量负荷并不断增加外部的发电量。第二种方法是不断增加传输界面潮流，即把发电量从受电区域移到外部区域。从受电区域移到外部区域。本次编程是通过不断增加负荷的方法来建立本次编程是通过不断增加负荷的方法来建立P一一u曲线的，其基本步骤如下曲线的，其基本步骤如下：1）选择一）选择一个研究区个研究区域，这个域，这个区域中负区域中负荷将逐步荷将逐步地增加。地增加。2）研究的）研究的区域中负区域中负荷模拟起荷模拟起始大约在始大约在预期峰荷预期峰荷的的20%左左右。右。3）调）调整研整研究区究区域内域内部发部发电量。电量。4)选择研选择研究区域的究区域的节点或节节点或节点组的电点组的电压进行监压进行监视和记录。视和记录。5)选择选择要仿真要仿真的系统的系统条件。条件。燕山大学 YANSHAN UNIVERSITY 通过文献查阅和老师的解答并选择了一个通过文献查阅和老师的解答并选择了一个9节点多机系统作为算例进行研究，编节点多机系统作为算例进行研究，编写出了连续潮流部分的计算过程，并且成功仿真出了含双馈风电机的三机九节点的写出了连续潮流部分的计算过程，并且成功仿真出了含双馈风电机的三机九节点的系统模型，如图系统模型，如图2所示。并成功绘制出了所示。并成功绘制出了p-v曲线，如图曲线，如图3所示。但是所示。但是,由于自身的能由于自身的能力有限力有限,因此因此,p-v曲线部分的程序还有待于改善。曲线部分的程序还有待于改善。图2 三机九节点的系统模型(3).算例的编程。算例的编程。(注：从开题报告到中期答辩的主要任务注：从开题报告到中期答辩的主要任务)燕山大学 YANSHAN UNIVERSITY 图3 节点的p-v曲线图 燕山大学 YANSHAN UNIVERSITY 图图4常常规输规输出各出各节节点的点的电压值电压值 图图5 常常规规潮流潮流计计算各算各节节点的点的输输出出电压电压燕山大学 YANSHAN UNIVERSITY存在的问题和拟解决的方案存在的问题和拟解决的方案三三问题一问题一：matlab的的编编程是如何程是如何进进行的行的因因为这为这是在大学期是在大学期间间第二次使用第二次使用matlab，所以比，所以比较较生疏。在拿到生疏。在拿到课题课题有了大概的了解之后，有了大概的了解之后，刚刚开始以开始以为为是通是通过过建立仿真模型得出仿真建立仿真模型得出仿真结结果。果。但是，通但是，通过询问过询问老老师师知道是通知道是通过过matlab的的编编程而得到。一开始我程而得到。一开始我觉觉得得很棘手，最后很棘手，最后经过经过不断地不断地询问询问老老师师，并自己上网，并自己上网观观看看matlab的基的基础础教教程和程和matlab基基础础来来进进一步了解一步了解matlab的的编编程。慢慢程。慢慢进进行摸索，得行摸索，得到了初步的了解。到了初步的了解。燕山大学 YANSHAN UNIVERSITY问题二问题二：如何获得如何获得p-v曲线图曲线图 由于自身的能力有限，编程中的部分程序是参考网上的类由于自身的能力有限，编程中的部分程序是参考网上的类似程序通过修改并通过导师的帮助来完成的。开始的时候并似程序通过修改并通过导师的帮助来完成的。开始的时候并不知道不知道P-V曲线是要通过潮流计算得到的，经过老师的提示与曲线是要通过潮流计算得到的，经过老师的提示与参考文献周双喜老师编的参考文献周双喜老师编的电力系统电压稳定性及其控制电力系统电压稳定性及其控制这本书这本书 的阅读与理解，最终，绘制出的阅读与理解，最终，绘制出p-v曲线。但程序还有待曲线。但程序还有待进一步完善。进一步完善。燕山大学 YANSHAN UNIVERSITY问题三问题三：使用使用matlab进进行潮流行潮流计计算算时时的的问题问题 在在进进行潮流行潮流计计算算时时，通，通过过每一步的每一步的编编程增加了程增加了对对matlab的了解，由于在的了解，由于在编编程程过过程中需要用到常程中需要用到常规规潮流潮流计计算和算和连续连续潮流潮流计计算的公式。在老算的公式。在老师师的推荐下，又将的推荐下，又将卢远卢远老老师编师编写的写的含含风电场风电场的的电电力系力系统统最最优优潮流算法潮流算法在老在老师师的的讲讲解下得到了理解，通解下得到了理解，通过过在程序中在程序中编编写雅写雅克比矩克比矩阵阵等，最等，最终终，汇编汇编出了包括常出了包括常规规潮流潮流计计算和算和连连续续潮流潮流计计算在一起的程序。算在一起的程序。燕山大学 YANSHAN UNIVERSITY问题四问题四：编程时用到的主要参考文献编程时用到的主要参考文献 开始编程时并不知道如何进行，如编程中的公式和部分原理开始编程时并不知道如何进行，如编程中的公式和部分原理以及获取以及获取p-v曲线的具体过程都不太了解。老师介绍了周双喜老师曲线的具体过程都不太了解。老师介绍了周双喜老师编的编的电力系统电压稳定性及其控制电力系统电压稳定性及其控制这本书，其中介绍了一些这本书，其中介绍了一些得到得到p-v曲线的一些方法及部分算例。并提到曲线的一些方法及部分算例。并提到p-v曲线需要通过连曲线需要通过连续潮流计算得到。续潮流计算得到。在吴义纯，江岳文两位老师关于在吴义纯，江岳文两位老师关于“含风电场的电力系统潮流含风电场的电力系统潮流计算计算”的论文中，介绍了连续潮流的方法：用常规潮流程序可以的论文中，介绍了连续潮流的方法：用常规潮流程序可以确定网络中不同点的电压稳定水平。然而这种方法是费力的，而确定网络中不同点的电压稳定水平。然而这种方法是费力的，而且不能提供作决策非常有用的灵敏度信息。此外，常规潮流在崩且不能提供作决策非常有用的灵敏度信息。此外，常规潮流在崩溃点外无解和在崩溃点附近不能可靠收敛溃点外无解和在崩溃点附近不能可靠收敛(由于雅可比矩阵奇异由于雅可比矩阵奇异)。燕山大学 YANSHAN UNIVERSITY毕业设计的下一步安排和时间进度表毕业设计的下一步安排和时间进度表四四1.5月月10日日5月月12日日 2.完善编写的程序完善编写的程序2。5月月13日日5月月16日日 学习学习p-v曲线法分析曲线法分析算例的结果算例的结果3.5月月17日日 对知识进行归纳与对知识进行归纳与总结，准备撰总结，准备撰写论文写论文燕山大学 YANSHAN UNIVERSITY撰写毕业论文工作的具体安排和打算撰写毕业论文工作的具体安排和打算五五1.5月月18日日5月月20日日 2.将将论论文文的的大大体体结结构构进进行行构构思思，共共分分为为几几个个章章节节，每每一一个个章章节节的的具具体内容是什么。体内容是什么。2.5月月21日日5月月23日日 编编写写p-v曲曲线线和和连连续续潮潮流流计计算算的的理理论论部部分分，并并包包括括摘摘要及英文翻译；要及英文翻译；3.5月月23日日5月月25日日 编编写写仿仿真真部部分分，包包括括P-V图图4.5月月23日日5月月25日日 设置论文格式，仔设置论文格式，仔细研读毕业设计报细研读毕业设计报告，更改错误。告，更改错误。燕山大学 YANSHAN UNIVERSITY