【摘 要】
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大规模风电等新能源通过高压直流远距离大容量外送、消纳,是我国新能源开发的主要模式。高压直流发生扰动带来的较大能量冲击以及高渗透率风电不同于常规电源的特性,使得电网
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大规模风电等新能源通过高压直流远距离大容量外送、消纳,是我国新能源开发的主要模式。高压直流发生扰动带来的较大能量冲击以及高渗透率风电不同于常规电源的特性,使得电网频率特性变得愈加复杂,频率紧急控制措施的适应性分析以及改进等都有待进一步研究。当外送直流发生闭锁故障,大量的冗余功率回馈至送端电网,如风电接入的省级电网进一步发生与大区主网解列等连锁故障,将导致省级电网频率升高、越限,威胁到电网安全。作为电网第三道防线中的高频切机是防御极端严重故障的重要频率紧急控制措施。本文基于宁夏电网风火打捆交直流外送典型输电模式,针对直流闭锁、省级电网与主网解列连锁故障发生后引起的省级电网高频问题,制定了适应风电波动的风火联合高频切机方案。本文首先建立了双馈感应风力发电机的数学模型,分析其基本运行原理及控制方法,并基于MATLAB/Simulink构建了大型风电并网发电系统,仿真风速变化及系统负荷扰动对风电场各参数的影响,进一步分析风电机组的运行特性。第二,从机组响应扰动的整步、惯量以及调速三个环节入手分析了风电接入对系统动态频率特性的影响,并基于PSD-BPA构建了典型风火打捆交直流外送系统,提出了用于高频切机方案适应性分析的多种典型方式,仿真对比不同运行方式下,含风火的宁夏送端电网与西北主网解列后的频率特性变化,分析既有高频切机方案不适应大规模风电接入的原因。第三,针对风电的强随机、低惯量、弱支撑等特征,评估了风火无序切机易出现的电网二次扰动、切机量增加以及稳定性恶化等问题,提出了计及安全及经济性的风火混合类型电源高频切机顺序原则。最后,在风电零发方式下,基于“最小欠切原则”,制定了适应不同故障类型的初始高频切机方案,进一步,在风电大发方式下,按“优先切风电”原则对初始高频切机方案进行轮次替代,提出了计及风电波动的风火联合高频切机改进方案,并结合宁夏电网对所提改进方案进行了适应性分析。
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