Page 68 - 电力与能源2022年第三期

2 5 8 姜 萌, 等: 含风电配电网小干扰稳定性的影响因素及改善方法

共存在 27 组振荡模式, 其中模式一变化明显且存 时, 不稳定的特征值变为负实部特征值, 表明电力
在不稳定情况。 DFIG 风机系统在不同电压增益 系统趋于小干扰稳定; 风电渗透率从 5% 增加到
K v 下系 统 中 模 式 一 振 荡 模 态 变 化 情 况 如 表 1 20% 的过程中, 不稳定振荡模式阻尼特性逐渐增
所示。 强, 系统小干扰趋于稳定。
表 1 电压控制增益对振荡模态的影响 表 3 风电渗透率对振荡模态的影响

电压增益 渗透率 模式一特征值 阻尼比 / % 振荡频率 / Hz
模式一特征值 阻尼比 / % 振荡频率 / Hz
K v 5% 0.13658± j 8.909 -1.533 1.4179
5 0.08666± j 8.8919 -0.975 1.4152 10% 0.03776± j 8.9196 -0.423 1.4196
10 0.03776± j 8.9196 -0.423 1.4196 15% -0.05143± j 8.9355 0.575 1.4221
15 -0.01097± j 8.9323 0.123 1.4216 20% -0.1314± j 8.9574 1.467 1.4256
3.3 接入位置对小干扰稳定性的影响
20 -0.05515± j 0.9332 0.617 1.4218
图 3 ( a ) 和图 3 ( b ) 为 DFIG 风电系统分别在
从表 1 可以看出: 当电压增益 K v 为 5 和 10
时, 系统存在一对正实部特征值, 阻尼比为负数, 节点 5 和节点 14 接入系统时, 系统振荡模态的部
表明电力系统在不稳定运行; 当电压增益为 15 和 分复特征根分布图。风机系统在节点 5 和节点
20 时, 所有特征值变为负实部特征值, 表明电力 14 接入系统时, 系统模式一的振荡模态变化情况
系统是稳定的。可见正实部特征值增加, 不稳定
如表 4 所示。
振荡模式阻尼特性逐渐增强, 电力系统小干扰稳
定性增加。因此适当增大变换器电压增益, 有助
于系统的小干扰稳定性。
DFIG 风机系统在 15% 渗透率下, 不同功率
控制时间常数 T 下的系统中不稳定振荡模态变
化情况如表 2 所示。
表 2 功率控制时间常数对振荡模态的影响
时间常数 T 模式一特征值 阻尼比 / % 振荡频率 / Hz
0.01 -0.01097± j 8.9323 0.123 1.4216
0.1 -0.00611± j 8.937 0.068 1.4224
1 0.00017± j 8.9325 -0.002 1.4216
2 0.00025± j 8.9318 -0.003 1.4215
从表 2 可以看出: 当时间常数 T 为 0.01 和
0.1 时, 系统存在一对负实部特征值, 阻尼比为正

数, 表明电力系统在稳定运行; 时间常数 T 变为 1
和 2 时, 模式一的特征值变为正实部特征值, 表明
电力系统是不稳定的。由此可见, 随着功率控制
时间常数 T 的不断增加, 原本稳定的振荡模式阻

尼特性逐渐减弱, 电力系统小干扰稳定性变差。
3.2 渗透率对小干扰稳定性的影响
风电接入系统的渗透率不同, 对系统小干扰
图 3 风电接入节点 5 和节点 14 时系统振荡模式
稳定性的影响也不相同, 通过研究不同渗透率下
表 4 风电接入位置对振荡模态的影响
系统低频振荡模态可以分析风机系统容量对系统
接入节点 模式一特征值 阻尼比 / % 振荡频率 / Hz
小干扰稳定性的影响。 DFIG 风机系统在电压增
节点 5 0.03776± j 8.9196 -0.423 1.4196
益 K v 取 10 、 时间常数 T 为 0.01 时, 不同渗透率 节点 14 -0.08591± j 0.8937 0.965 1.4155
下的系统小干扰稳定特性如表 3 所示。 从图 3 和表 4 可以看出, 风电场的位置显著
从表 3 可以看出: 在渗透率为 5% 和 10% 时, 影响电力系统的小干扰稳定性能。例如, 当风力
系统存在一对正实部特征值, 阻尼比为负数, 表明 发电机连接到母线 5 时, 振荡模式一变得不稳定;
电力系统在不稳定运行; 在渗透率为 15% 和 20% 连接到母线 14 时, 振荡模式一趋于稳定。