一種針對(duì)風(fēng)電場(chǎng)及電鐵交互影響的分析方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種針對(duì)風(fēng)電場(chǎng)及電鐵交互影響的分析方法，它根據(jù)電氣化鐵路負(fù)荷特點(diǎn)，建立含高鐵和普鐵的數(shù)學(xué)機(jī)理模型，將多臺(tái)風(fēng)機(jī)等效為某一等值參數(shù)的單臺(tái)風(fēng)機(jī)建立風(fēng)電場(chǎng)系統(tǒng)等值模型；建立電鐵負(fù)荷引起的電網(wǎng)電壓不平衡對(duì)風(fēng)電機(jī)組運(yùn)行特性數(shù)學(xué)分析模型；建立電鐵負(fù)荷引起的電壓跌落對(duì)風(fēng)電機(jī)組影響的數(shù)學(xué)仿真模型，利用電力機(jī)車(chē)模型，結(jié)合步驟1所建立的風(fēng)電場(chǎng)系統(tǒng)等值模型，分析風(fēng)電場(chǎng)風(fēng)速變化對(duì)電鐵負(fù)荷影響；對(duì)電鐵負(fù)荷引起的電網(wǎng)電壓不平衡對(duì)風(fēng)電機(jī)組運(yùn)行影響、電鐵負(fù)荷引起的電壓跌落對(duì)風(fēng)電機(jī)組影響進(jìn)行分析；解決了三相電壓不平衡和電壓跌落可能造成風(fēng)電機(jī)組失穩(wěn)，嚴(yán)重影響電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行和電氣化鐵路供電可靠性等問(wèn)題。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種針對(duì)風(fēng)電場(chǎng)及電鐵交互影響的分析方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于電網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計(jì)【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種針對(duì)風(fēng)電場(chǎng)及電鐵交互影響的 分析方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 由于風(fēng)能具有隨機(jī)波動(dòng)性和間歇性的特點(diǎn)，隨著風(fēng)力發(fā)電的大規(guī)模開(kāi)發(fā)，風(fēng)電對(duì) 電網(wǎng)規(guī)劃、運(yùn)行與控制等帶來(lái)巨大挑戰(zhàn)，研究和解決風(fēng)電的有關(guān)問(wèn)題已經(jīng)成為國(guó)內(nèi)外電力 行業(yè)的新熱點(diǎn)。雙饋式感應(yīng)發(fā)電機(jī)在所有的風(fēng)電機(jī)組機(jī)型之中應(yīng)用最為廣泛，主要是由于 它使用了靈活的交流勵(lì)磁調(diào)速，轉(zhuǎn)速隨著外界的變化響應(yīng)迅速且變化范圍較寬，能夠快速 跟蹤外界風(fēng)速的變化從而獲得最佳的運(yùn)行轉(zhuǎn)速和獲得極高的風(fēng)能捕捉效率。同時(shí)，雙饋式 感應(yīng)發(fā)電機(jī)的變流器容量?jī)H為風(fēng)電機(jī)組額定容量的30%左右，它的功率控制能力十分靈 活，成本較低。
[0003] 大規(guī)模非線(xiàn)性高鐵負(fù)荷接入電網(wǎng)后，主要會(huì)對(duì)電網(wǎng)產(chǎn)生功率的沖擊、電壓波動(dòng)和 閃變、電網(wǎng)三相不對(duì)稱(chēng)以及諧波的影響。高鐵負(fù)荷本身的不對(duì)稱(chēng)性會(huì)加大系統(tǒng)三相不平衡； 產(chǎn)生的無(wú)功功率沖擊會(huì)使得電網(wǎng)產(chǎn)生電壓波動(dòng)和閃變；產(chǎn)生的有功功率沖擊會(huì)影響系統(tǒng)頻 率變化以及改變發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速；產(chǎn)生的諧波會(huì)對(duì)電網(wǎng)中的電氣設(shè)備(發(fā)電機(jī)、變壓器、電 容器組等）產(chǎn)生一定的影響，從而加大電網(wǎng)的運(yùn)行與控制的難度，嚴(yán)重惡化電網(wǎng)的電能質(zhì) 量，降低電網(wǎng)用電設(shè)備的安全穩(wěn)定運(yùn)行，影響當(dāng)?shù)鼐用竦挠秒娰|(zhì)量。
[0004] 隨著近年來(lái)電氣化鐵路和風(fēng)電場(chǎng)的共同并網(wǎng)運(yùn)行情況增多，電氣化鐵路牽引負(fù)荷 產(chǎn)生的三相電壓不平衡和電壓跌落對(duì)風(fēng)電機(jī)組的穩(wěn)定運(yùn)行提出了嚴(yán)峻考驗(yàn)，甚至有可能造 成風(fēng)電機(jī)組失穩(wěn)，嚴(yán)重影響電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。當(dāng)電氣化鐵路接入系統(tǒng)后，造成的電網(wǎng) 電壓不平衡會(huì)使得風(fēng)電場(chǎng)機(jī)端電壓引入負(fù)序電壓，造成控制系統(tǒng)正常工作的約束條件被打 破，對(duì)風(fēng)電機(jī)組的運(yùn)行產(chǎn)生不利影響；引起的電壓跌落會(huì)造成雙饋式風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的定子 端電壓的迅速跌落，從而導(dǎo)致發(fā)電機(jī)內(nèi)部劇烈的電磁暫態(tài)過(guò)程。而風(fēng)電場(chǎng)由于受到風(fēng)速的 波動(dòng)性影響，出力也呈現(xiàn)出波動(dòng)性，也會(huì)引起接入電網(wǎng)的電氣化鐵路牽引負(fù)荷高壓母線(xiàn)電 壓和電流波動(dòng)，影響電氣化鐵路的供電可靠性。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題：提供一種針對(duì)風(fēng)電場(chǎng)及電鐵交互影響的分析方法， 以解決現(xiàn)有技術(shù)電氣化鐵路和風(fēng)電場(chǎng)的共同并網(wǎng)運(yùn)行存在的電氣化鐵路牽引負(fù)荷廣生的 三相電壓不平衡和電壓跌落可能造成風(fēng)電機(jī)組失穩(wěn)，嚴(yán)重影響電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行和影響 電氣化鐵路的供電可靠性等問(wèn)題。
[0006] 本發(fā)明技術(shù)方案： 一種針對(duì)風(fēng)電場(chǎng)及電鐵交互影響的分析方法，它包括下述步驟： 步驟1、根據(jù)電氣化鐵路負(fù)荷特點(diǎn)，建立含高鐵和普鐵的數(shù)學(xué)機(jī)理模型，根據(jù)典型雙饋 風(fēng)力發(fā)電機(jī)數(shù)學(xué)公式，將多臺(tái)風(fēng)機(jī)等效為某一等值參數(shù)又'的單臺(tái)風(fēng)機(jī)，建立風(fēng)電場(chǎng)系統(tǒng)等 值模型如下：

【權(quán)利要求】
1. 一種針對(duì)風(fēng)電場(chǎng)及電鐵交互影響的分析方法，它包括下述步驟： 步驟1、根據(jù)電氣化鐵路負(fù)荷特點(diǎn)，建立含高鐵和普鐵的數(shù)學(xué)機(jī)理模型，根據(jù)典型雙饋 風(fēng)力發(fā)電機(jī)數(shù)學(xué)公式，將多臺(tái)風(fēng)機(jī)等效為某一等值參數(shù)JT_的單臺(tái)風(fēng)機(jī)，建立風(fēng)電場(chǎng)系統(tǒng)等 值模型如下：
式中：馮、分別為風(fēng)電場(chǎng)中第i臺(tái)風(fēng)機(jī)容量、掃風(fēng)面積和風(fēng)能利用系數(shù)； 風(fēng)電機(jī)組的其它參數(shù)jf等值,引入加權(quán)系數(shù)&, 風(fēng)電場(chǎng)等值成單臺(tái)風(fēng)電機(jī)組的某一等值參數(shù)艮據(jù)公式_￥ = 得出； ^=I 步驟2、根據(jù)步驟1建立的風(fēng)電場(chǎng)系統(tǒng)等值模型，建立電鐵負(fù)荷引起的電網(wǎng)電壓不平衡 對(duì)風(fēng)電機(jī)組運(yùn)行特性數(shù)學(xué)分析模型：
Γcxisd - sm^l 一 式中Λ_>= 為正序同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)變換矩陣，為電網(wǎng)瞬時(shí)電壓 IO 變換到dq同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的電壓值，C" = - ^奪為兩相靜止 iea%eeiI _ 2~ 2 _ 坐標(biāo)變換矩陣，％為直流母線(xiàn)電壓，^為直流電容電流，P為正序分量，η為負(fù)序分量； 步驟3、根據(jù)步驟1建立的風(fēng)電場(chǎng)系統(tǒng)等值模型，建立電鐵負(fù)荷引起的電壓跌落對(duì)風(fēng)電 機(jī)組影響的數(shù)學(xué)仿真模型，該模型包含以下部分： 發(fā)電機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩與定子磁鏈分析模型： Te 二-(^PnLmtf^irq 其中，為雙饋電機(jī)的極對(duì)數(shù)，W定子磁鏈，k為轉(zhuǎn)子q軸電流，1^及￡分別為勵(lì)磁 I^nTrs * s 及定子電感 發(fā)電機(jī)定子輸出有功功率、無(wú)功功率分析模型：
其中，?；電磁轉(zhuǎn)矩，Ms為定子電壓，itV為定子旋轉(zhuǎn)電角速度 發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子運(yùn)動(dòng)分析模型：
其中，^為機(jī)械轉(zhuǎn)矩，代表轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)電角速度； 步驟4、利用電力機(jī)車(chē)模型，結(jié)合步驟1所建立的風(fēng)電場(chǎng)系統(tǒng)等值模型，分析風(fēng)電場(chǎng)風(fēng) 速變化對(duì)電鐵負(fù)荷影響； 步驟5、利用步驟1-3建立的模型，對(duì)電鐵負(fù)荷引起的電網(wǎng)電壓不平衡對(duì)風(fēng)電機(jī)組運(yùn)行 影響、電鐵負(fù)荷引起的電壓跌落對(duì)風(fēng)電機(jī)組影響進(jìn)行分析。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種針對(duì)風(fēng)電場(chǎng)及電鐵交互影響的分析方法，其特征在于： 步驟1所述的風(fēng)電場(chǎng)系統(tǒng)等值模型還包括：風(fēng)電場(chǎng)等值阻抗參數(shù)

.其中分別為定子阻抗、 轉(zhuǎn)子阻抗和勵(lì)磁阻抗，分別為等效模型的定子阻抗、轉(zhuǎn)子阻抗和勵(lì)磁阻抗。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種針對(duì)風(fēng)電場(chǎng)及電鐵交互影響的分析方法，其特征在于： 所述步驟2中，電鐵負(fù)荷引起的電網(wǎng)電壓不平衡對(duì)風(fēng)電機(jī)組運(yùn)行特性數(shù)學(xué)分析模型還包 括：
feu:分別是負(fù)序電壓對(duì)電?茲轉(zhuǎn)矩和無(wú)功功率的擾云力。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種針對(duì)風(fēng)電場(chǎng)及電鐵交互影響的分析方法，其特征在于： 步驟4所述的分析風(fēng)電場(chǎng)風(fēng)速變化對(duì)電鐵負(fù)荷影響，其分析方法內(nèi)容包括：分析風(fēng)電場(chǎng)受 到風(fēng)速變化和電鐵負(fù)荷正常運(yùn)行的影響；分析風(fēng)電場(chǎng)風(fēng)速受到風(fēng)速變化和風(fēng)電場(chǎng)出力一 半、電鐵負(fù)荷正常運(yùn)行時(shí)的影響。
【文檔編號(hào)】H02J3/38GK104319817SQ201410656470
【公開(kāi)日】2015年1月28日 申請(qǐng)日期:2014年11月18日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月18日
【發(fā)明者】李慶生, 鄧樸, 皮顯松, 王豐元, 崔若涵, 趙慶明, 陳紅坤 申請(qǐng)人:貴州電網(wǎng)公司電網(wǎng)規(guī)劃研究中心