含双馈感应发电机与同步发电机的电力系统阻尼振荡抑制

含双馈感应发电机与同步发电机的电力系统阻尼振荡抑制

0基于无功容量的风电系统osc-opf模型通过调整同步电机（sd）的输出，电气系统的经济规划可以降低电气阻力和网络损伤，但可以降低稳定性。上述SC-OPF多基于有功优化，并未考虑调节SG无功出力。虽然高压电网中有功与无功出力间耦合松散，但无功出力改变节点电压和系统状态矩阵，间接影响稳定性，故无功出力对功角稳定和振荡稳定影响不可忽略风电并网对稳定的影响，不仅体现在潮流分布在SC-OPF优化后，SG无功出力可能达到上限，限制了无功调节改善网损的能力。对此可以根据OPF模型中目标函数对约束条件上/下限的拉格朗日乘子，分析改变无功容量对SC-OPF的效果。针对上述问题，本文提出含DFIG电力系统振荡模式阻尼比对SG无功出力灵敏度的解析表达。将阻尼比作为OPF约束，提出基于无功优化的风电系统OSC-OPF模型。根据目标函数拉格朗日乘子，提出稳定约束下网损对SG无功容量的灵敏度。1电气表和网络系统的稳定指标对斯通性的影响本文算法框架如图1所示，其中难点在于：(1)确定危险模式，即在当前运行点将DFIG和SG动态方程联立，得到系统状态矩阵A1.1在opf-稳定性分析间的应用风电并网将引入新的振荡模式，并可能恶化原有振荡模式式（1）在OPF和稳定分析间建立联系，通过调节受控参数，在保证优化目标的同时，改善系统阻尼，其中灵敏度间接反映振荡稳定与受控参数间的相关性，即后者对前者的改善效果。1.2g清乳电电压附录A图A1给出了DFIG结构式中：ΔU和Δθ分别为电网节点电压幅值和相角增量，其包含DFIG定子电压；ΔU然后联立DFIG和SG机组动态方程，将系统状态方程线性化，建立式（3）所示结构保留模型，将特征值λ对Q式中：ψ和φ分别为A最后根据式（4）得到阻尼比灵敏度的解析表达，上述阻尼比灵敏度计算的难点在于：DFIG并网后系统状态方程的变化，以及SG无功变化影响状态矩阵A2基于永优化的风和网络系统的osc-opf2.1电网节点约束1）目标函数。将DFIG内部约束与电网潮流方程联立，以有功网损最小为目标函数：式中：N为电网节点数；ΔP2）等式约束和不等式约束。其中电网节点等式约束为：式中：ΔPQ式中：Q3）振荡稳定约束。基于阻尼比灵敏度，调节Q式中：ζ为比较有功和无功出力的控制效果，下文算例给出基于2种优化方式的OSC-OPF对比，其中有功优化固定Q2.2基于内点法求解不失一般性，将2.1节优化模型改写为：式中：x为控制变量和状态变量集合；F(x）为目标函数；h(x）和g(x）分别为常规无功优化的等式和不等式约束；g以下采用内点法求解。引入松弛变量将不等式约束化为等式约束，把目标函数构造为拉格朗日函数L式中：x由OSC-OPF结果，定义以下拉格朗日乘子：1)z2)o定义灵敏度指标式（12），其中z根据拉格朗日乘子计算z图2给出了基于无功优化的OSC-OPF算法流程。3计算与分析算例采用新英格兰测试系统3.1振荡模式的改进DFIG并网前后阻尼较弱的模式见附录C表C1和表C2。对比可见，风电并网使得最小阻尼比（表中蓝底数据）从0.0483降到0.0470，恶化了SG机电振荡模式，不利于抑制系统低频振荡，需要予以改善。2)DFIG有功出力对振荡模式的影响DFIG有功出力对振荡模式的影响见附录C表C3。随着DFIG有功出力的增加，本文所关注的弱阻尼模式λ3）多风电场并网对振荡模式影响在节点14新增一个含55台2MWDFIG的风电场，风速为9.5m/s。附录C表C4给出了阻尼较弱的振荡模式。对比表C2可知，多风电场并网增加了DFIG振荡模式，如对应新增DFIG的定子模式λ3.2抗胆红素对sd的自动响应图3给出了ζ3.3osc-opf模型风电并网系统初始运行点网损为0.3353（标幺值）。固定P1)SG无功出力强相关模式优化结果表1给出了不同振荡稳定指标ζ(1)ζ(2)优先调节灵敏度较大的受控参数（如Q(3)改善弱阻尼通常伴随网损增加。但相较于运行经济性和稳定性都较差的工况（本文初始运行点），OSC-OPF有可能同时降低网损和改善弱阻尼。附录C第C5章分析了表C2中其余模式阻尼比在优化ζ2)SG无功出力弱相关模式优化结果由于Q双风电场并网系统的OSC-OPF优化结果在附录C第C7章中给出，其低频振荡模式最小阻尼比同样可以得到改善。3.4sg容量对osc-opf优化结果的影响给出ζ2)SG无功容量灵敏度指标表1中Q基于表2中的灵敏度指标，附录C第C9章具体分析了SG无功容量调整对OSC-OPF优化结果的影响。3.5节点系统优化结果对比将Q为进一步检验算法，基于IEEE14节点系统，附录C第C10章给出了优化结果对比。结果表明，基于有功和无功优化OSC-OPF对弱阻尼和网损的改善效果在同一量级内。4osc-opf模型本文提出了含DFIG电力系统阻尼比对SG无功出力灵敏度解析表达；提出基于无功优化的OSC-OPF模型；基于拉格朗日乘子，提出稳定约束下网损对SG无功容量的灵敏度。得到以下结论。1）所提OSC-OPF模型可以增大系统阻尼并降低有功网损。一般有：振荡稳定性提高越多，网损改善越少。2)SG有功和无功优化OSC-OPF对网损和弱阻尼的影响，大致在同一数量级内。3）通过OSC-OPF优化结果对SG无功容量的灵敏度指标，可以发现制约网损和振荡稳定性的SG机组。基于所提OSC-OPF模型，提高计算效率是下一步研究有待解决的问题。附录见本刊网络