Page 13 - 电力与能源2022年第六期

曹 红, 等: 引入风电和高压直流输电对电力系统潮流和小干扰稳定性的影响 4 5
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图 11 含风电和 HVDC 系统有功分布 图 15 含风电和 HVDC 系统的电压相位分布
从图 7 和图 13 的电压幅值分布可以看出, 在
引入高压直流输电和风电场后, 7 号和 8 号母线
的电压标幺值水平分别从1.02 降低到0.98 和从
1.02 降低到 0.89 。
对比图 8 和 14 的电压相位分布可以发现, 在
引入高压直流输电和风电场后系统的电压相位分
布出现了明显不同。除基准母线 1 号母线保持为
0 , 其他母线均有所变化。由于在母线 1 上, 原同
步发电机被配备变速风力涡轮机的风力发电厂所
图 12 含风电和 HVDC 系统的无功功率分布
取代, 因此在 3 号母线上, 电压角度从 4.58° 增加

到8.60° 。由于在7 号母线中引入直流输电系统,
其角度分布从 4.01° 变为近乎零。 8 号母线连接
交流负载, 其角度增加了约 5.73° 。
通过分析两种情况下的小干扰稳定性可以发
现, 在接入风电和 HVDC 后, 临界振荡模态阻尼
比从 2.28% 提升到 6.50% 。可以发现引入风电
和 HVDC 有效提升了系统的小干扰稳定特性, 临
界振荡模态阻尼比提升明显。
图 13 含风电和 HVDC 系统的电压幅值分布
5 结语

通 过 仿 真 研 究, 发 现 在 电 力 系 统 中 引 入
DFIG 风电厂以及高压直流输电线路对系统潮流
和小干扰稳定影响明显。在 WSCC-9 系统中, 对
有无风电和 HVDC 线路测试系统的潮流和小干
扰稳定特性进行分析。结果显示, 尽管这两种情
况下的负荷保持不变, 但无功发电量和损耗显著
增加。接入前, 系统组件无功发电量为 23 MW ,
图 14 含风电和 HVDC 系统的电压相位分布 而接入风电和 HVDC 线路后变为 200 MW , 无功
看出, 变速风力涡轮机接入, 导致 3 个发电机母线 潮流增加了约 900% 。无功功率大幅增加会成为
上的无功功率均出现增加的情况。在 1 号母线引 高效电力系统稳定的一个挑战, 并影响电气组件
入风电场后, 其无功功率略有增加, 而 2 号和 3 号 的正常运行。此外接入风电和 HVDC 线路增强
母线上的两台同步发电机产生的无功功率则比基 了系统的小干扰稳定特性, 因此接入风电和 HVDC
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础系统大得多。