电力系统潮流计算中双馈式风电场节点的处理方法

电力系统潮流计算中风电场节点处理分析及研究摘要：风电并入电网会对原系统产生重要影响，而潮流计算是对其影响进行量化分析的主要手段。

在电力系统潮流计算中，根据各个节点的已知量的不同，将节点分成三类：PQ节点、PV节点、平衡节点。

PQ节点为注入有功功率、无功功率已知的节点；PV节点为注入有功功率已知、电压幅值恒定的节点；平衡节点为电压幅值相位给定的节点。

传统发电机节点在潮流计算中一般取为PQ节点、PV节点或平衡节点，而风电有特殊性，其节点的处理方法也与传统发电机节点有所不同。

因此含风电场的电力系统潮流计算问题关键是如何正确处理风电场节点，不同类型的风力发电机组特性不同，其计算模型也理应不同。

在潮流计算中处理风电场的问题其实本质是怎样处理不同类型的风电机组的问题。

关键词：异步发电机；双馈异步发电机；风电场；潮流计算；为解决风电场节点模型不够完善的问题，在传统RX模型的基础上提出了改进RX模型。

将异步风力发电机滑差修正量引入到雅克比矩阵中，使潮流计算的迭代过程仍然保持牛顿一拉夫逊法所具有的平方收敛性；同时，考虑了节点电压对异步风力发电机吸收无功功率的影响。

一、概述风能是一种可再生的绿色能源，近年来能源结构的调整使分布式发电特别是风力发电所占的比例越来越高。

由于风力所具有的间歇性和随机性的特点，使大规模风电在并网运行时给电网带来了一些不利影响，例如电压闪变、谐波污染等。

因此，有必要对风电场节点模型进行深入研究。

含风电场的电力系统潮流计算…的关键在于异步机模型的建立。

在电力系统潮流计算中，传统节点主要分为PQ节点、Py节点及平衡节点。

将风电场节点作为PQ节点，即根据给定风速和功率因数求得有功和无功功率，但是PQ节点不能从本质上反映风电的特点而限制了其应用。

在计算潮流时考虑了节点电压对异步机吸收无功功率的影响，模型较为精确，但是没有考虑异步机的滑差的变化对有功输出的影响。

提出了RX模型，模型考虑了风力机的输出特性，比其它模型完善，但在模型中有2个迭代过程：常规潮流迭代计算和异步机的滑差迭代计算，因此迭代次数增加，影响收敛速度。

双馈风力发电机组故障分析及防范措施摘要：为保证双馈风力发电机组安全稳定的运行，本文在概述双馈风力发电机组工作原理及结构的基础上，分析了双馈风力发电机组故障及相应的处理措施，并提出了故障的预防措施，以供参阅。

关键词：双馈风力发电机组；故障；处理；防范措施1双馈风力发电机组工作原理及结构1.1双馈风力发电机组工作原理变速风电机组通过风轮输入的风能转化为机械能，然后通过齿轮轴，把机械能传递到双馈发电机，发电机将机械能转化成电能输出到电网中。

发电机与电网间通过两个变流器相连，一个是转子侧变换器AC/DC，转子侧变换器相当于在转子回路中串联一个电压向量，其作用是是对发电机进行励磁控制，可以实现对机组有功和无功功率解耦，使转子达到预期的转速。

而电网侧的变换器DC/AC可以实现直流环节的有功功率和与电网间交换的有功功率的平衡，可以控制直流侧电压的稳定和交流侧功率因数。

1.2双馈风力发电机组结构双馈风力发电机是一种新型的设备，其主要是应用在变速恒频风力发电系统中，其结构与绕线式异步发电机有着较大的相似性。

双馈风力发电机的定子与转子两侧都可以馈送电能，其定子绕组直接与电网连接，而转子绕组是利用双向变流器与电网连接，根据系统运行的要求，对电压幅值、相位以及频率进行调节，从而实现变速恒频运行。

双向变流器是由网测变流器以及机侧变流器构成的，二者具有独立控制的特点，结合双PWM可逆整流控制系统，可以将直流测电容两端的电压保持恒定。

双馈风力发电机组的结构满足了电网自动化并网和运行的要求，但是为了保证电能供给的质量，技术人员还需要对双馈风力发电机组进行不断的优化。

2双馈风力发电机组故障分析及处理措施本文以某省份2135台2MW双馈风力发电机组为例，简要说明双馈风力发电机组常见故障与处理措施。

2.1双馈发电机振动故障分析与处理发电机是风力发电系统中进行能量转换的主要器件，但在长时间运行下，过大的振动会导致发电机零件损坏，轴承断裂，电机飞车，甚至导致滑环与碳刷之间打火放电等故障，不仅影响风力发电系统的稳定性，而且还会危及人身的安全。

双馈型风电场详细模型建模方法马少康;耿华;马进;杨耕【摘要】提出一种双馈型风电场详细模型的建模方法.所建立的模型可体现风场内每一台风机以及集电系统的电磁暂态过程.该建模方法利用元件连接法(CCM)的思路,首先将风机、集电线路及变压器等视为分立元件,并建立各个元件的详细模型.再根据CCM元件连接规则连接各元件,构成风电场的详细模型.利用该建模方法能够获得系统的非线性微分方程,便于后续利用非线性系统理论进一步对系统展开分析.此外,该模型建立在dq坐标系,稳态时各物理量均为直流,借助线性化工具,可方便地获得风电场在某稳态工作点处的线性化矩阵.通过对比仿真验证了该建模方法的准确性.%This paper proposes an approach to establish detailed model of double-fed induction generator (DFIG) based wind farm. The model reflects the electromagnetic transient of each individual wind turbine and the collection system inside the wind farm. Principle of components connection method (CCM) is used in this approach. Detailed models of components inside the wind farm, including wind turbines, line impedances and transformers, are firstly built and then connected based on the specific rules of CCM. With the proposed approach, the nonlinear differential equations of wind farm can be obtained, which can be used to further analyze the system. Moreover, the proposed model is established on the dq frame and hence small signal analysis can be easily achieved via linearizing toolbox. Feasibility of the proposed modelling method is verified via simulations.【期刊名称】《电工技术学报》【年(卷),期】2017(032)0z1【总页数】10页(P1-10)【关键词】风电场建模;双馈型风力发电机;元件连接法;详细模型;小信号分析【作者】马少康;耿华;马进;杨耕【作者单位】清华大学自动化系北京 100084;清华大学自动化系北京 100084;清华大学自动化系北京 100084;悉尼大学电气与信息工程学院悉尼 NSW 2006;清华大学自动化系北京 100084【正文语种】中文【中图分类】TM614风能作为一种新能源，有助于缓解能源危机、改善碳排放问题。

含双馈型风力发电机的电力系统潮流计算齐晓光;安佳坤;胡君慧【摘要】以双馈型风力发电机为主的风电场接入电网后,由于不同于同步发电机的异构电源形态,造成传统电力系统潮流算法在计算时会产生较大误差.针对这一问题,对双馈型风力发电机的电磁特性和控制策略进行了研究,进而描述风电场的输出特性,并在此基础上采用改进的电力系统潮流计算方法进行计算.结果表明,所采用的改进潮流计算方法效果良好.【期刊名称】《上海电气技术》【年(卷),期】2018(011)004【总页数】6页(P4-9)【关键词】风力发电机;电力系统;潮流;计算【作者】齐晓光;安佳坤;胡君慧【作者单位】国家电网河北省电力公司经济技术研究院石家庄 050000;国家电网河北省电力公司经济技术研究院石家庄 050000;国家电网北京经济技术研究院北京 102209【正文语种】中文【中图分类】TM744;TM6141 研究背景近些年,随着风电的快速发展,电力能源中风力发电的占比逐步增大。

在几种主要风力发电机中,双馈型风力发电机是当前风力发电的主要装备[1-2]。

双馈型风力发电机具有不同于同步发电机的异构电源形态,其大规模接入将对电网节点电压、网损、线路功率和传输方向产生较大影响。

同时,双馈型风力发电机具有不同于同步发电机的结构特征,相应的潮流计算方法与传统方法也有所不同。

可见,研究大规模双馈型风力发电机接入后的电网潮流计算方法具有重要的工程实践意义。

针对含风、光、储等多类型新能源的电力系统潮流计算,文献[3]将多类型新电源直接处理为PQ节点,并用牛顿-拉弗森法求解潮流。

文献[4]将各类型新能源处理为PV节点,并采用牛顿-拉弗森法进行计算。

文献[3]和文献[4]并未充分考虑各类型新能源的电磁特征和控制策略,只是将不同类型的新能源处理成PV或PQ节点,电网潮流计算存在误差。

文献[5]对风、光等类型的新能源进行建模,根据电源并网点的电压或电流,计算参与迭代的节点功率。

第16卷第30期2016年10月 1671 — 1815(2016)30-0236-07科学技术与工程Science Technology and EngineeringVol. 16 No. 30 Oct. 2016©2016 Sci. Tech. Engrg.基于改进内点法的含双馈型风电场的电力系统无功优化研究郝晓弘1周勃2(兰州理工大学计算机与通信工程学院1 ,电气工程与信息工程学院2,兰州730050)摘要针对含双馈型风电场的电力系统无功补偿问题，建立了以有功网损最小、节点电压偏差最小为目标的无功优化模 型;并考虑了风电场旋转备用的约束，提出了跟踪中心轨迹内点法实现无功优化。

跟踪中心轨迹内点法在传统内点法基础上 引入自适应压缩因子，利用自适应压缩因子的动态收敛性，提高算法的局部搜索能力，从而提高算法的效率。

在IE E E14系统 中进行了仿真测试。

实验结果证明了提出的无功优化算法的有效性，算法能较好的减少有功网损；同时使其他目标函数值都 得到了不同程度的改善。

关键词双馈风力发电机无功优化 自适应压缩因子 改进内点法中图法分类号TM614; 文献标志码A在化石能源逐渐衰竭和全球环境不断恶化的大 背景下，新能源的发展越来越受到大家的关注。

其 中，风力发电由于具有资源可再生、环境污染小、能 耗低等优点，且风力发电技术相对成熟，近年来在我 国取得迅速发展。

但由于风速具有随机性、波动性 等特点，导致风电机出力的不确定性，使风电场并网 后给原有配电网的潮流带来很大影响[1’2]。

因此，对含双馈型风电场的电力系统进行无功优化研究显 得极其重要[3]。

电力系统无功优化涉及多个控制变量和约束条 件，属于典型的非线性优化问题，从优化方法本质来 看，主要分为传统的数学优化算法和智能优化算法。

智能优化算法由于其高效性，越来越成为研究的重 点。

文献[4]提出了改进差分进化算法对含风电场 的配电网进行无功优化，验证了算法的有效性。

风力发电技术华北电力大学电气与电子工程学院刘其辉风力发电技术风力发电基本知识双馈式风电机组运行与控制第二章双馈式风力发电系统运行与控制第二章：双馈式风电机组运行与控制纵览⏹机组主结构及控制系统⏹运行区域及控制目标⏹总体控制方案⏹励磁变换器结构及原理⏹DFIG控制（机侧变换器控制）⏹网侧变换器控制⏹变桨机构及其控制⏹偏航机构及其控制⏹其他机构及控制、保护第二章：双馈式变桨变速风电机组控制一.机组主结构及控制系统机组主结构：主要的机电设备控制系统：微机控制软、硬件（一）机组主结构风轮系统传动链系统发电机系统偏航/解缆系统 刹车系统辅助系统机组主结构示意图1. 风轮系统●桨叶●轮毂●变距（桨矩）机构2. 传动链系统●低速轴●齿轮箱☐多级变速，变比较大（接近100）☐采用行星齿轮和正（斜）齿轮实现多级变速☐润滑油冷却或加温机构●高速轴●联轴器⏹通用标准型膜片联轴器☐连接齿轮箱和发电机☐补偿轴向、径向和角度偏差☐易于装拆维护☐实现电绝缘☐力矩限定传动链系统布局3. 发电机系统●DFIG☐发电机本体☐冷却系统☐保护系统●励磁变流器☐四象限运行能力、输入、输出特性优良☐设计容量为机组容量30％☐IGBT器件，PWM调制技术☐动作频率为数kHz-十几kHz●并网机构4.偏航/解缆系统●偏航机构☐风向标☐偏航饲服电机（或液压马达）☐减速装置☐偏航液压制动器☐偏航行星齿轮●对风/解缆操作☐根据风向标控制对风☐计算机控制的自动解缆☐纽缆开关控制的安全链动作报警及人工解缆●偏航的作用☐对风，获取最大发电量☐减少斜风给机组带来的不平衡载荷5.刹车系统●机械抱闸刹车*☐液压驱动和电气驱动⏹通过制定卡钳和连轴器上制动盘配对实现，一般在气动刹车后转速降低后采用⏹安装位置：高速轴，低速轴●气动刹车☐变桨控制变桨控制系统控制桨距角为90度☐偏航控制●电磁刹车6.辅助系统●塔架●机舱罩●机舱底盘●变压器●防雷系统及电气保护装置●冷却系统●发热部件●液压系统●齿轮箱●发电机●变频器●冷却方式：空气冷却，液体冷却，混合冷却●其他部分（二）控制系统1. 概述●与一般工业控制过程不同，风力发电机组的控制系统是综合性控制系统。

双馈风电场群协调二级电压控制策略唐凡;金超【摘要】Aiming at the voltage bad stability DFIG based wind farm group connected with grid ,combined with intro-duction of DFIG based windfarm reactive power capacity and coordinated secondary voltage control principle ,propo-ses the coordinated secondary voltage controlstrategy ,sim-ulation results of some real wind system of Hebei Soughtern Grid show the method can make wind farms operating with larger VAR reserves and more balanced reactive power .%针对双馈风电场群接入电网的电压稳定性的问题，结合双馈风电场无功备用容量和协调二级电压控制原理的介绍，提出适用于双馈风电场群接入地区的协调二级电压控制策略，依据河北南网某实际风电系统为例仿真表明，该方法能够使双馈风电场群无功裕度更大、无功出力更均衡。

【期刊名称】《河北电力技术》【年(卷),期】2013(000)005【总页数】5页(P17-20,35)【关键词】双馈风电场群;协调二级电压控制(CSVC );自动电压控制(AVC);无功额度【作者】唐凡;金超【作者单位】国网河北省电力公司保定供电分公司，河北保定 071003;国网河北省电力公司保定供电分公司，河北保定 071003【正文语种】中文【中图分类】TM6141 概述建立大型风电基地，远距离集中输送是我国风电开发的主要模式之一[1]。

电力系统潮流计算中风电场节点的处理方法摘要：近年来，我国对电能的需求不断增加，电力系统有了很大进展。

潮流计算是电流传输分析的主要环节，它可以反馈区域电力的稳定情况，具有基础性、阶段性、评估性等特征。

文章结合风电调节的相关理论，着重对电力系统潮流计算中风电场节点的处理方法进行探究，以达到充分把握电力供应条件，提升电力供应效率的目的。

关键词：电力系统潮流计算；风电场节点；处理策略引言风电场建设包括风资源测量评估、风场选址、发电机选型、风场内部微观选址、风电场升压站建设、接入电网线路建设等一系列问题。

其中，风电场选址与接入系统设计都是规划阶段的重要问题，其重要性不言而喻。

对含风电场电力系统进行潮流计算，是规划阶段的基础工作，是风电场升压站、接入系统线路方案确定的考虑因素之一。

另外，在风电系统动态仿真中，状态变量的初值也由潮流计算获得。

因此，对含风电场电力系统进行潮流计算是非常有意义的。

1风力发电机组类型目前，我国风电场所用发电机主要有两种，异步发电机和双馈异步发电机。

其中异步发电机占绝大多数。

从1986年我国第一座风力发电场山东荣城风电场建设以来，大多都是选用异步发电机。

其主要特点是结构简单，运行可靠，国内一些厂家有较强生产能力，因而具有价格优势。

该种发电机为定速恒频机组，运行中转速基本不变，风力发电机组运行在风能转换最佳状态下的机率比较小，因而，发电能力比新型机组低。

同时，运行中需要从电力系统中吸收无功功率。

为满足电网对风电场功率因素的要求，采用在机端并联补偿电容器的方法。

其补偿策略是异步发电机配有若干组固定容量电容器，例如某600kW机组，配有12.5、25、50、87.5kvar4组电容器，根据有功功率运行点，分组投切。

近两年来，相当多的新建风电场选用双馈异步发电机，我国将会出现200MW装机容量全部选用双馈发电机的大型风电场。

该种机型为变速恒频发电系统，由于风力机变速运行，其运行速度能在一个较宽的范围内调节，使风机风能利用系数Cp得到优化，获得高的系统效率；可以实现发电机较平滑的电功率输出；与电网连接简单，发电机本身不需要另外附加的无功补偿设备，可实现功率因素一定范围内的调节，例如从0.95领先到0.95滞后范围内，因而具有调节无功功率出力的能力。

电力系统潮流计算中双馈式风电场节点的处理方法
苏平;张靠社
【期刊名称】《可再生能源》
【年(卷),期】2010(028)002
【摘要】潮流计算是风电场接入系统设计的重要环节之一.准确的潮流计算结果对于建立风电场稳态模型是十分必要的.文章提出了不同控制方式下的双馈机组风电场节点在潮流计算巾的处理方法以及潮流计算的具体步骤,给出了节点间的转化方法.运用PSASP进行仿真验证,证实了所提方法的可行性.
【总页数】5页(P105-109)
【作者】苏平;张靠社
【作者单位】西安理工大学水利水电学院,陕西,西安,710048;西安理工大学水利水电学院,陕西,西安,710048
【正文语种】中文
【中图分类】TK89;TM74
【相关文献】
1.电力系统风电场节点模型研究及潮流计算 [J], 王林川;韩宝国;李会杰;姜宁;褚炳上
2.电力系统潮流计算中风电场节点的处理方法 [J], 胡卫红;王玮;王英林;肖海波
3.电力系统潮流计算中风电场节点的处理方法 [J], 张宇泽; 仝新宇; 梁晓林; 刘宪栩; 孙羽宁
4.电力系统潮流计算中风电场节点的处理方法分析 [J], 刘世增;张华晟;马创;郑凇
铭;高晗;李杰
5.基于电力系统潮流计算的风电场节点处理措施 [J], 闭耀中
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