含大規模風電電力系統切機措施定性分析

摘 要：隨著風電接入比例的增加，電力系統在某些故障下須考慮切除風機。本文分析了風機和常規機組的切機措施在保持系統穩定效果上的差異性。結果表明常規機組獲得的加速能量大于風電機組，不利于系統功角穩定，所以從保證切機后的功角穩定出發，應適當增加火電機組的切機量；同時從系統的頻率和電壓控制能力的角度進行分析，表明：為保持故障后系統的正常運行，常規火電機組的切機比例也不宜過高。

關鍵詞：切機措施協調 風力發電機組 火電機組 系統穩定性 頻率響應

一、引言

風電接入在多個方面影響了電力系統的特性，突發事件下傳統機組的切機控制會受風機不同慣性響應的影響。傳統機組的切機研究主要集中在如何改進突發事件下的控制策略[1-2]。尚未有相關文獻針對風電大規模并網后傳統機組如何切機進行研究。本文對傳統機組和風電場切機策略進行了對比，得出了大規模風場并網后傳統機組切機和風場切機對系統穩定性的影響。

二、傳統機組和風電場切機策略對比

一般，故障發生后到切機這一時間段內，機械功率Pm可視作不變，所以故障期間系統加速能量均是由電磁功率Pe決定。由于傳統同步發電機的電磁轉矩對系統頻率的變化十分靈敏，故其獲得的加速能量很大。而風機由于其電磁特性不同于傳統機組，故不會發生此類現象。

本文研究了標準雙饋機組切機對系統特性及傳統機組切機的影響，并采用了常用的3機9節點模型仿真驗證傳統機組和風電機組切機對系統的不同影響傳統機組的切除對系統的作用要好于雙饋機組的；初始階段后（t>0.6s），雙饋機組切機對系統頻率特性的改善作用則要優于傳統機組的作用。這是由于雙饋機組與電力系統實現部分解耦，幾乎不表現任何慣性響應，因而故障期間雙饋機組獲得的加速能量幾乎可忽略不計，故從加速能量這個角度分析，在故障初始階段，應優先考慮切除傳統機組而不是雙饋風電機組；電力系統中，系統電壓主要由大規模的傳統機組來控制，若傳統機組因短路故障而大量切機，則在故障清除后的恢復階段將會出現缺乏電壓控制能力的現象，因而故障初始階段后，應避免過多的切除傳統機組。

三、結論

本文比較分析了雙饋機組和傳統機組切機后對電力系統頻率特性的影響。結果表明，由于兩者與電網耦合的方式不同，從考慮切機后系統加速能量的角度考慮，應有限考慮切除傳統發電機組。但為了保證系統有足夠的頻率和電壓控制能力，傳統機組的切機比例不宜過高。

參考文獻：

[1]Ohura Y，Matsuzawa K，Ohtsuka H，et al. Development of a generator tripping system for transient stability augmentation based on the energy function method[J]. Power Delivery，IEEE Transactions on，1986，1（3）： 68-77.

[2]Naichao C，Zhizhong G. RESEARCH ON ANALYTICAL SENSITIVITY ANALYSIS OF EXTENDED EQUAL-AREA CRITERION （EEAC）[J]. Automation of Electric Power Systems，2004，11： 009.

[3]Thiringer T，Luomi J. Comparison of reduced-order dynamic models of induction machines[J]. Power Systems，IEEE Transactions on，2001，16（1）： 119-126..