Page 72 - 电力与能源2023年第五期

494 曹博源，等：计及虚拟惯性的风电场接入双机系统暂态稳定性研究

形下，功角 δ 1 的加速度的减小将增大 δ 的首摆幅 小于 δ 2 加速度，并且风电场附加虚拟惯性后，δ 1 的
值，故系统暂态稳定性降低。综上，风电场附加虚 加速度减小，系统功角首摆偏差增大，表明虚拟惯
拟惯性后将减小风电场所在区域电网的功角加速 性减小系统暂态稳定性；在 β=0.6 时，系统功角均
度，当虚拟惯量使前向机群功角加速度减小时，系 正向摆动，表明功角 δ 1 的加速度始终大于 δ 2 加速

统暂态稳定性提高，使后向机群功角加速度减小 度，风电场附加虚拟惯性后，δ 1 的加速度减小，因
时，系统暂态稳定性降低。 此，系统功角首摆偏差减小，系统暂态功角稳定性
提高；在 β=0.3 时，系统功角首摆摆向发生变化，
4 仿真验证
但根据系统功角首摆偏差，可以得到系统暂态稳定
采用 DIgSILENT/PowerFactory 作为仿真软 性降低的结论。在图 5（d），5（e），5（f）中，风电场附
件，搭建两机互联系统，如图 4 所示。图 4 中，负荷 加虚拟惯性后，δ 2 的加速度将减小，因此，在系统功

L 1，L 2 容量分别为 400 MW 和 1 100 MW，同步发 角反向摆动时，虚拟惯性减小系统功角首摆偏差，
系统暂态稳定性提高；正向摆动时，虚拟惯性增大
电机 G 1，G 2 的有功输出分别为 P G1=800 MW，P G2
=700 MW。风电场风机类型选择双馈风机，有 系统功角首摆偏差，系统暂态稳定性降低。
为了进一步说明虚拟惯性对系统暂态稳定性
功输出为 400 MW。将风电场分别经母线 B 5，B 11
的影响，取 δ′ w，δ w 作为风电场附加虚拟惯性控制
接入送电端网络和受电端网络。考虑母线 B 8 发
生三相接地故障，故障时间 0.1s，通过改变系数 β 前后系统功角首摆的最大偏差值。显然，δ′ w，δ w 的
正负和绝对值大小分别可用来表示系统功角首摆
进行仿真校验。
摆向和暂态稳定水平；另取 Δδ 为 δ w，δ′ w 的绝对值
之差，同样可知，Δδ>0 表示虚拟惯性降低系统暂

态稳定性，Δδ<0 表示虚拟惯性提高系统暂态稳
定性。
将双馈风电场经母线 B 5 接入双机系统，得到

图 4 仿真系统结构 以 δ′ w，δ w，Δδ 为纵轴，功率分配系数 β 为横轴的仿
真结果，如图 6 所示。图 6 中，β 取值 0.9 和 1.0 时，
如图 5 所示，5（a），5（b），5（c）和 5（d），5（e），5
仿真模型在故障后功角第一摆过程中已失去稳
（f）分别为双馈风电场接入送电端网络及受电端
定，因此 δ w，δ′ w，Δδ 无数值。
网络下，风电场附加虚拟惯性前后的系统功角对
比曲线。

图 6 风电场接于 B5 系统功角稳定性对比
图 5 虚拟惯性对系统功角稳定影响对比 根据图 6 可知，β 取值范围为［0 0.2］时，δ′ w，
由图 5（a），5（b），5（c）可以看到，在 β=0.2 时， δ w 数值均小于零，且 Δδ>0，功角 δ 1 的加速度始终
系统功角均反向摆动，表明功角 δ 1 的加速度始终 小于 δ 2 加速度，因虚拟惯性减小功角 δ 1 的加速度，