風電并網(wǎng)電力系統(tǒng)暫態(tài)分析

目錄
“智能電網(wǎng)技術(shù)與裝備叢書”序
序一
序二
前言
緒論
第1章　高比例并網(wǎng)風電與電力系統(tǒng)暫態(tài)問題　3
1.1　風電發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢　3
1.2　高比例風電并網(wǎng)電力系統(tǒng)的暫態(tài)事故與影響　5
1.2.1　典型暫態(tài)事故　5
1.2.2　冀北風電脫網(wǎng)事故　5
1.2.3　英國電網(wǎng)大停電事故　6
1.3　風電并網(wǎng)標準及其演化　7
1.3.1　風電并網(wǎng)標準的發(fā)展趨勢　7
1.3.2　有功功率與頻率控制能力　8
1.3.3　故障穿越能力　9
1.4　本書的章節(jié)安排　12
參考文獻　14
第2章　并網(wǎng)風電控制保護及其多時間尺度暫態(tài)響應(yīng)過程　16
2.1　引言　16
2.2　風電機組的基本組成與功能　16
2.3　電網(wǎng)對稱條件下風機的控制保護策略　18
2.3.1　并網(wǎng)風機的常規(guī)控制　18
2.3.2　并網(wǎng)風機快速頻率響應(yīng)控制　23
2.3.3　并網(wǎng)風機故障穿越策略　25
2.4　電網(wǎng)不對稱條件下風機的控制保護策略　33
2.4.1　電網(wǎng)不對稱條件下的控制目標　33
2.4.2　基于正/反轉(zhuǎn)同步速坐標系的PI電流控制策略　35
2.4.3　基于正轉(zhuǎn)同步速坐標系的PI-R電流控制策略　38
2.4.4　機側(cè)變換器輸出電壓約束對不對稱控制的影響與對策　40
2.5　并網(wǎng)風電多時間尺度物理/控制環(huán)節(jié)及暫態(tài)響應(yīng)過程　43
2.5.1　并網(wǎng)風機物理/控制環(huán)節(jié)的多時間尺度特征　43
2.5.2　物理/控制環(huán)節(jié)動作過程與故障特征的聯(lián)系　44
2.5.3　物理/控制環(huán)節(jié)動作過程與暫態(tài)穩(wěn)定的聯(lián)系　46
2.6　本章小結(jié)　46
參考文獻　47
上篇　風電并網(wǎng)電力系統(tǒng)的故障電流分析
第3章　電網(wǎng)對稱短路故障期間風電機組故障電流的暫態(tài)特征分析　53
3.1　引言　53
3.2　近端三相短路故障期間風電機組的簡化數(shù)學(xué)模型　53
3.2.1　不同故障穿越控制保護策略作用下雙饋發(fā)電機轉(zhuǎn)子電壓　55
3.2.2　雙饋風機的數(shù)學(xué)模型　56
3.3　雙饋風機故障電流的運算電感分析方法　58
3.3.1　運算電感的定義　58
3.3.2　故障電流組成分量的頻率與幅值　60
3.3.3　故障電流的穩(wěn)態(tài)與暫態(tài)成分　61
3.3.4　故障電流組成分量的衰減時間常數(shù)與頻率偏移量　62
3.3.5　近端三相短路期間雙饋風機故障電流的數(shù)學(xué)表達式　62
3.4　雙饋風機對稱故障電流的暫態(tài)特征與計算結(jié)果　63
3.4.1　雙饋風機故障電流的電磁暫態(tài)仿真與計算結(jié)果　63
3.4.2　雙饋風機故障電流的動模驗證與計算結(jié)果　68
3.5　風電并網(wǎng)電力系統(tǒng)距離保護面臨的挑戰(zhàn)　71
3.5.1　雙饋風機短路電流引起的一段距離保護誤動作　73
3.5.2　誤動作原因分析　74
3.6　本章小結(jié)　77
參考文獻　78
第4章　電網(wǎng)對稱短路故障期間雙饋風機故障電流特征的磁路機制分析　80
4.1　引言　80
4.2　雙饋發(fā)電機的基本磁路與電感　80
4.3　轉(zhuǎn)子電流對雙饋發(fā)電機主磁通的擠出現(xiàn)象　84
4.4　雙饋風機的等效電感　86
4.4.1　從定子端口側(cè)看入的等效電感　86
4.4.2　從轉(zhuǎn)子端口側(cè)看入的等效電感　87
4.5　雙饋風機的定轉(zhuǎn)子磁鏈激勵　88
4.5.1　雙饋風機的分析子系統(tǒng)　88
4.5.2　子系統(tǒng)S1的定轉(zhuǎn)子磁鏈分量　89
4.5.3　子系統(tǒng)S2的定轉(zhuǎn)子磁鏈分量　90
4.6　雙饋風機磁鏈-電流的代數(shù)關(guān)系模型　91
4.7　本章小結(jié)　93
參考文獻　94
第5章　電網(wǎng)不對稱短路故障期間風電機組故障電流的暫態(tài)特征分析　95
5.1　引言　95
5.2　電網(wǎng)不對稱條件下雙饋風機的故障穿越策略　95
5.3　電網(wǎng)不對稱短路故障期間雙饋風機的磁鏈分析　99
5.3.1　不對稱故障期間雙饋風機的子系統(tǒng)　99
5.3.2　定子磁鏈和轉(zhuǎn)子磁鏈分析　101
5.4　電網(wǎng)不對稱短路期間雙饋風機的故障電流分析　102
5.4.1　不同控制時間尺度的等效電感計算　102
5.4.2　不對稱故障下雙饋風機磁鏈-電流的代數(shù)關(guān)系模型　103
5.5　雙饋風機不對稱故障電流的暫態(tài)特征與計算結(jié)果　106
5.6　本章小結(jié)　109
參考文獻　110
下篇　風電并網(wǎng)電力系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定分析
第6章　風電暫態(tài)特性及其并網(wǎng)電力系統(tǒng)多時間尺度暫態(tài)穩(wěn)定問題　113
6.1　引言　113
6.2　并網(wǎng)風電多時間尺度暫態(tài)特性及典型特征　113
6.3　風電并網(wǎng)電力系統(tǒng)多時間尺度暫態(tài)穩(wěn)定問題及主導(dǎo)環(huán)節(jié)　116
6.3.1　風電暫態(tài)特性與電力系統(tǒng)暫態(tài)過程響應(yīng)的一般關(guān)系　116
6.3.2　風電并網(wǎng)電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定問題特點　117
6.3.3　多時間尺度暫態(tài)穩(wěn)定問題主導(dǎo)環(huán)節(jié)　119
6.4　本章小結(jié)　120
參考文獻　121
第7章　暫態(tài)故障下風機多時間尺度“激勵-響應(yīng)”關(guān)系模型　122
7.1　引言　122
7.2　故障特征與環(huán)節(jié)動作的聯(lián)系　123
7.2.1　不同故障場景下的環(huán)節(jié)動作情況　123
7.2.2　描述故障特征的指標及其與環(huán)節(jié)動作的聯(lián)系　133
7.3　基于擾動特征的風機多時間尺度暫態(tài)模型體系　135
7.3.1　級聯(lián)多時間尺度“激勵-響應(yīng)”模型　135
7.3.2　不同持續(xù)時間的淺度故障下建模　139
7.3.3　不同持續(xù)時間的深度故障下建?！?41
7.3.4　多時間尺度模型與擾動特征的對應(yīng)關(guān)系　143
7.4　本章小結(jié)　144
參考文獻　145
第8章　風電并網(wǎng)電力系統(tǒng)機電時間尺度暫態(tài)穩(wěn)定分析　146
8.1　引言　146
8.2　風機機電時間尺度暫態(tài)簡化分析模型　146
8.2.1　常規(guī)控制下“激勵-響應(yīng)”關(guān)系簡化分析模型　148
8.2.2　暫態(tài)控制下“激勵-響應(yīng)”關(guān)系簡化分析模型　149
8.2.3　多種暫態(tài)模型在機電時間尺度暫態(tài)行為分析中的應(yīng)用　152
8.3　鎖相同步風電主導(dǎo)電力系統(tǒng)的機電時間尺度暫態(tài)穩(wěn)定機理　153
8.3.1　暫態(tài)穩(wěn)定機理　153
8.3.2　淺度故障下風電主導(dǎo)電力系統(tǒng)的機電時間尺度暫態(tài)穩(wěn)定性　156
8.3.3　深度故障下風電主導(dǎo)電力系統(tǒng)的機電時間尺度暫態(tài)穩(wěn)定性　161
8.4　鎖相同步風電-同步機互聯(lián)系統(tǒng)機電時間尺度暫態(tài)穩(wěn)定性　169
8.4.1　鎖相同步風電-同步機互聯(lián)系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定機理　169
8.4.2　淺度故障下互聯(lián)系統(tǒng)機電時間尺度暫態(tài)穩(wěn)定性　174
8.5　多時間尺度相互作用及其對機電時間尺度暫態(tài)穩(wěn)定性的影響　180
8.5.1　風電并網(wǎng)電力系統(tǒng)多時間尺度串/并行相互作用　180
8.5.2　直流電壓時間尺度控制對機電時間尺度暫態(tài)穩(wěn)定性的影響　184
8.6　本章小結(jié)　185
參考文獻　186
第9章　風電并網(wǎng)電力系統(tǒng)直流電壓時間尺度暫態(tài)穩(wěn)定分析　187
9.1　引言　187
9.2　全功率風機直流電壓時間尺度暫態(tài)簡化分析模型　188
9.2.1　淺度故障下“激勵-響應(yīng)”關(guān)系簡化分析模型　189
9.2.2　深度故障風機暫態(tài)簡化分析模型　190
9.3　淺度故障下全功率風機并網(wǎng)電力系統(tǒng)直流電壓時間尺度暫態(tài)穩(wěn)定性　191
9.3.1　風機并網(wǎng)電力系統(tǒng)直流電壓時間尺度振蕩特征　191
9.3.2　風機并網(wǎng)電力系統(tǒng)直流電壓時間尺度穩(wěn)定機理　197
9.4　深度故障下全功率風機并網(wǎng)電力系統(tǒng)直流電壓時間尺度暫態(tài)穩(wěn)定性　213
9.4.1　風機并網(wǎng)電力系統(tǒng)直流電壓時間尺度下的暫態(tài)特性　213
9.4.2　風機并網(wǎng)電力系統(tǒng)直流電壓時間尺度下的暫態(tài)穩(wěn)定影響因素　215
9.5　本章小結(jié)　220
參考文獻　221