大规模集群式风力发电系统潮流优化计算与故障分析

【摘要】风能是大自然给予人类的一种可再生能源,而风电作为最具规模化开发和商业化发展前景的新型清洁能源,引起世界范围内的广泛关注和重视。风力发电技术随着世界风电事业的蓬勃发展取得了长足的进步,大规模风电在中国的迅速发展给电力系统安全运行带来了新的挑战和研究课题。本文首先介绍了两种不同的风机模型,简述了双馈风力发电机和直驱永磁同步发电机两种不同发电机的的工作原理、在现代风力发电系统中各自的优缺点,以及风电场典型等值方法和模型。引入了一种改进的具有大规模收敛稳定性的同伦算法来解决电力系统潮流和最优潮流。这种算法具有全局收敛性,通过生成同伦曲线来解决一系列非线性问题。不同于牛顿拉夫逊法(Newton-Raphson),同伦算法对于初始值的选取没有那么敏感。通过把复杂的交流潮流(ACPF)简化为简单的直流潮流(DCPF),并通过向线性DCPF中逐渐引入同伦参与因子变回到非线性ACPF来实现交流潮流同伦法(ACPFH)。这使得交流潮流问题变的更加稳定,复杂的交流潮流问题得以解决。同样的在最优潮流的计算中引入同伦算法,以实现交流最优潮流计算。通过把直流潮流和交流潮流进行同伦互换带入,使得计算速度更加快捷。然后介绍了风力发电机的原理,和几种比较常见的风机模型。应用简化RX模型,使用改进同伦算法进行潮流计算,风电并网后潮流计算考虑滑差,并且忽略尾流效应。基于同伦改进算法对IEEE-36节点系统接入风机后各节点的电压大小和各支路网损的潮流计算,得出了比较准确的结果,其计算速度和牛顿拉夫逊算法相当,但其具有比传统牛拉法和PQ分解法都要强大的收敛能力,同伦改进算法的应用前景广阔。最后介绍了故障的种类,横向和纵向故障,并以横向故障(短路)中的单相接地短路为例,计算了IEEE14节点系统发生短路故障时系统的电压变化。还分析了当风机接入系统中节点发生横向故障时,风电场端电压的变化,并对端电压的进行潮流计算,得出计算结果。
【作者】丁宁；
【导师】张晓英；
【作者基本信息】兰州理工大学，电路与系统，2014，硕士
【关键词】潮流计算；同伦算法；风电并网；收敛性；故障分析；

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