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大型风电场中不同位置的风机对次同步谐振特性 影响程度的比较分析
发表时间：2018-11-11 09:33 | 点击率：
风机 针对双馈风机串补系统的次同步谐振问题，将整个风电场等效为单台风机进行研究，而忽略不同位 置风机的风速、输出功率及其间线电缆参数对系统次同步特 基金项目：风机 比较对整个系统次同步 特性的影响程度。结果表明：在同样风速条件下，不同位置 的风机，对系统的次同步特性影响程度不同，离汇流母线近 端的风机对系统稳定性的影响大于远端的风机。当整个风电 场的输出功率给定，两子风电场输出容量配置比例不同，系 统表现出的次同步特性不同，远端风电场输出功率越高系统 稳定性越好。风机与汇流变母线之间的输电线路阻抗越大， 系统的稳定性越强。风力发电在全世界范围内得以大力发展，但大 多风电场远离负荷中心，需要进行远距离输电。串联电容补偿技术由于能够提高线路的输电能力并 且性价比高，所以在远距离输电中得到广泛应用。 在一些大型风电基地也安装了串补电容来增大输 电能力。然而，串补技术的应用也会给系统带来次 同步谐振的风险。 近些年，有多起关于风机次同步谐振的事故发 生。
第一起发生在美国德克萨斯州 Ercot 地区的 345 kV 输电系统中。由于切除线路故障，使得串补 度由 50%提高至 75%，采用双馈风机的风电场电压 电流均出现次同步振荡，电流超过额定值的 2 倍。第二起是在加拿大风机串补系统出现了9~13 Hz 的次同步振荡。第三起发生在美国米尼 苏达州西南部的一个 150 MW 的双馈风机风电场， 其线路串补度大约为 60%，但从报道中看当时继电 保护并没有动作。在 2012 年底，中国华北地区某 风电场也出现了由串补电容导致风机的 6~8 Hz 的 振荡，导致风机大面积脱网。因此，风机串补输电 系统的次同步振荡问题引起了国内外学者的普遍 关注。 针对双馈风机串补系统次同步振荡问题的研 究，目前已取得了一些研究成果。文献[7-9]表明感 应发电机效应是导致双馈风机发生次同步谐振的 主要因素。文献[8-11]建立单台双馈风机无穷大系 统的线性化模型，利用特征值分析及参与因子分析 法，研究了风速、串补度及转子侧变流器内环比例 系数对次同步特性的影响。文献[12-13]通过计算单 机无穷大系统中输电线路阻抗与双馈风机等值阻 抗比值的耐奎斯特曲线，研究各个参数对次同步特 性的影响[针对由双鼠笼型异步电机构成 的风电场，６台风机分别通过 100 m 至 2 km 不等的 电缆接入汇流母线来等值风电场，研究了系统次同 步谐振特性。建立了笼型异步风电场多机 线性化模型，研究对比不同风机数量及布局的风电 场扭振模态对次同步特性的影响。
第一起发生在美国德克萨斯州 Ercot 地区的 345 kV 输电系统中。由于切除线路故障，使得串补 度由 50%提高至 75%，采用双馈风机的风电场电压 电流均出现次同步振荡，电流超过额定值的 2 倍。第二起是在加拿大风机串补系统出现了9~13 Hz 的次同步振荡。第三起发生在美国米尼 苏达州西南部的一个 150 MW 的双馈风机风电场， 其线路串补度大约为 60%，但从报道中看当时继电 保护并没有动作。在 2012 年底，中国华北地区某 风电场也出现了由串补电容导致风机的 6~8 Hz 的 振荡，导致风机大面积脱网。因此，风机串补输电 系统的次同步振荡问题引起了国内外学者的普遍 关注。 针对双馈风机串补系统次同步振荡问题的研 究，目前已取得了一些研究成果。文献[7-9]表明感 应发电机效应是导致双馈风机发生次同步谐振的 主要因素。文献[8-11]建立单台双馈风机无穷大系 统的线性化模型，利用特征值分析及参与因子分析 法，研究了风速、串补度及转子侧变流器内环比例 系数对次同步特性的影响。文献[12-13]通过计算单 机无穷大系统中输电线路阻抗与双馈风机等值阻 抗比值的耐奎斯特曲线，研究各个参数对次同步特 性的影响[针对由双鼠笼型异步电机构成 的风电场，６台风机分别通过 100 m 至 2 km 不等的 电缆接入汇流母线来等值风电场，研究了系统次同 步谐振特性。建立了笼型异步风电场多机 线性化模型，研究对比不同风机数量及布局的风电 场扭振模态对次同步特性的影响。
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