雙饋風(fēng)力發(fā)電機組對電力系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響

武小梅，文福拴，劉國祥，歐英龍

(1.華南理工大學(xué)電力學(xué)院，廣州市 510641; 2.廣東工業(yè)大學(xué)自動化學(xué)院，廣州市 510006;3.浙江大學(xué)電氣工程學(xué)院，杭州市 310027; 4.廣東電網(wǎng)公司湛江供電局，廣東省湛江市 524005)

雙饋風(fēng)力發(fā)電機組對電力系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響

武小梅1,2，文福拴3，劉國祥2，歐英龍4

(1.華南理工大學(xué)電力學(xué)院，廣州市 510641; 2.廣東工業(yè)大學(xué)自動化學(xué)院，廣州市 510006;3.浙江大學(xué)電氣工程學(xué)院，杭州市 310027; 4.廣東電網(wǎng)公司湛江供電局，廣東省湛江市 524005)

隨著雙饋感應(yīng)風(fēng)力發(fā)電機組(doubly-fed induction generators，DFIG)裝機容量在電力系統(tǒng)中所占比重的不斷增加,其與電力網(wǎng)絡(luò)之間的相互影響日漸增大。采用DIgSILENT軟件包對含有DFIG的電力系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定性進(jìn)行了研究,并從Crowbar保護(hù)控制與電力網(wǎng)絡(luò)之間相互影響的角度探討了DFIG的Crowbar投切策略。首先研究了單臺DFIG的穩(wěn)定性,然后以IEEE 30節(jié)點系統(tǒng)為例分析了在系統(tǒng)的同一節(jié)點分別接入DFIG型風(fēng)電場和同步發(fā)電機組時系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定性;最后,從電力系統(tǒng)功角穩(wěn)定性角度研究了Crowbar的最佳退出時間。結(jié)果表明,含DFIG型風(fēng)電場的電力系統(tǒng)因短路電流降低使得繼電保護(hù)范圍縮小。

雙饋感應(yīng)發(fā)電機； 暫態(tài)穩(wěn)定；Crowbar；DIgSILENT軟件包

0 引 言

風(fēng)力發(fā)電是最有前途的綠色能源之一,隨著雙饋感應(yīng)風(fēng)力發(fā)電機(doubly-fed induction generator, DFIG)裝機容量在電力系統(tǒng)中所占比重的逐步增長,其與電力網(wǎng)絡(luò)之間的相互影響趨于增大。因此,大型風(fēng)電場(如 MW級雙饋型風(fēng)電場)對電力系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響不容忽視。DFIG由于具有有功功率和無功功率獨立調(diào)節(jié)、勵磁變頻器所需容量小等優(yōu)點,在風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中得到廣泛應(yīng)用。目前，針對DFIG自身抵御電壓擾動能力較弱,實現(xiàn)低電壓穿越比較困難的缺點,廣泛采用了Crowbar硬件保護(hù)電路來保證DFIG的故障穿越能力。文獻(xiàn)[1]采用PSCAD驗證了Crowbar電路能夠提高DFIG的低電壓穿越能力。文獻(xiàn)[2]從DFIG功角動態(tài)行為角度分析其對系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響。文獻(xiàn)[3]認(rèn)為與傳統(tǒng)鼠籠式風(fēng)力發(fā)電機相比,DFIG具有更好的暫態(tài)穩(wěn)定性。文獻(xiàn)[4]以美國西部電網(wǎng)WSCC 3機9節(jié)點簡化系統(tǒng)為例, 研究了在某些特定故障條件下,雙饋型風(fēng)電場并網(wǎng)后對電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性產(chǎn)生的影響。文獻(xiàn)[5]提出通過計算特征值對慣性常數(shù)的靈敏度,來判斷DFIG對系統(tǒng)影響的性質(zhì)。文獻(xiàn)[6]用時域仿真法證實DFIG和常規(guī)同步發(fā)電機組并列后,再經(jīng)遠(yuǎn)距離輸電線接入大系統(tǒng)后不會惡化系統(tǒng)穩(wěn)定性。文獻(xiàn)[7]采用Matlab對交流勵磁風(fēng)力發(fā)電機組的穩(wěn)定性做了仿真分析,結(jié)果表明DFIG風(fēng)電場能改善電力系統(tǒng)穩(wěn)定性。文獻(xiàn)[8]以新英格蘭39節(jié)點系統(tǒng)為例,考察了DFIG高滲透功率比例(40%)對電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定和頻率穩(wěn)定的影響,研究表明:當(dāng)故障發(fā)生在離風(fēng)電接入點較近位置時,由于DFIG的Crowbar動作,風(fēng)電在有功功率大量減少的同時吸收大量無功功率,會對暫態(tài)穩(wěn)定性產(chǎn)生不利影響；當(dāng)故障發(fā)生在離同步電機較近位置時,暫態(tài)穩(wěn)定性有所改善?，F(xiàn)有文獻(xiàn)的研究表明,在雙饋機組對電力系統(tǒng)穩(wěn)定性影響方面尚沒有一致的結(jié)論,原因在于不同文獻(xiàn)所采用的雙饋機組數(shù)學(xué)模型、參數(shù)不同,控制策略和控制參數(shù)也有差異。但是,這些文獻(xiàn)都反映了系統(tǒng)總機械慣性降低和頻率響應(yīng)變差的問題。

本文從DFIG自身穩(wěn)定性出發(fā)研究其對同步發(fā)電機組的影響,并且以IEEE30節(jié)點系統(tǒng)為例,研究了DFIG對電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定和頻率穩(wěn)定的影響,最后從功角穩(wěn)定的角度考察了Crowbar的最佳退出時間。

1 雙饋風(fēng)力發(fā)電機暫態(tài)模型及控制策略

在國內(nèi)外現(xiàn)有的風(fēng)電并網(wǎng)運行導(dǎo)則中,多數(shù)要求風(fēng)電機組必須具備低電壓穿越 (low voltage ride through, LVRT)能力。Crowbar保護(hù)電路退出時間對雙饋風(fēng)電機組的LVRT能力有很大的影響[9-12]。文獻(xiàn)[9-11]都是針對單臺DFIG的暫態(tài)響應(yīng)來分析Crowbar的退出時間的。文獻(xiàn)[9]指出Crowbar電路投入時間不應(yīng)太長;文獻(xiàn)[10-11]則指出Crowbar在短路故障切除之前退出運行,且退出運行的時刻盡可能接近短路故障切除時刻;文獻(xiàn)[12]建議Crowbar投入后應(yīng)在故障清除后1～2個周波內(nèi)切除;文獻(xiàn)[13]則提出采用無功判定法檢測短路故障切除時間,實現(xiàn)故障切除后立刻退出Crowbar電路的策略。

假定定子和轉(zhuǎn)子三相繞組對稱且不考慮0軸分量, 則旋轉(zhuǎn)d-q坐標(biāo)系下DFIG的數(shù)學(xué)模型可作如下描述[14]。

磁鏈方程:

ψsd=Lsisd+Lmird

(1)

ψsq=Lsisq+Lmirq

(2)

ψrd=Lrird+Lmisd

(3)

ψrq=Lrirq+Lmisq

(4)

式中:ψ、i、L為繞組的磁鏈、電流、電感;下角標(biāo)s表示定子,r表示轉(zhuǎn)子，m表示互感。

電壓方程:

(5)

(6)

(7)

(8)

式中:U為繞組的電壓；s為電機的轉(zhuǎn)差率；ω為坐標(biāo)系旋轉(zhuǎn)角速度；Rs、Rr分別為定、轉(zhuǎn)子的電阻。

電磁轉(zhuǎn)矩方程和運動方程:

Te=npLm(isqird-isdirq)

(9)

(10)

式中:Te為電磁轉(zhuǎn)矩;np為電機的極對數(shù);ωr為轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)角速度;TL為風(fēng)力機提供的驅(qū)動轉(zhuǎn)矩;J為風(fēng)力機的轉(zhuǎn)動慣量。定子有功功率和無功功率分別為

(11)

(12)

DFIG的變流器控制系統(tǒng)用于實現(xiàn)轉(zhuǎn)子側(cè)變流器控制和系統(tǒng)側(cè)變流器控制。DFIG的變流器通常采用雙環(huán)雙PI控制，轉(zhuǎn)子側(cè)變流器的功率外環(huán)生成快速電流內(nèi)環(huán)控制的電流參考值(d軸、q軸分量),電流內(nèi)環(huán)控制轉(zhuǎn)子電流,以實現(xiàn)有功功率和無功功率的控制。系統(tǒng)側(cè)的變流器控制也采用雙環(huán)雙PI控制,直流電壓外環(huán)同樣產(chǎn)生其電流內(nèi)環(huán)控制所需的電流參考值,而內(nèi)環(huán)電流控制的d軸分量可實現(xiàn)轉(zhuǎn)子與系統(tǒng)的無功交換控制,q軸分量可控制直流電壓環(huán)節(jié)的電壓處于設(shè)定值附近。

2 雙饋風(fēng)力發(fā)電機穩(wěn)定性分析

DFIG穩(wěn)定性指單臺DFIG機組接入無窮大系統(tǒng)時的穩(wěn)定性問題。DFIG異步運行,其轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速可以通過改變交流勵磁電源的頻率進(jìn)行調(diào)節(jié),具有廣泛的穩(wěn)定運行范圍,其在任一滑差的運行點上具有與傳統(tǒng)同步發(fā)電機相同的功角特性方程[15]：

(13)

式中:E為發(fā)電機內(nèi)電勢,U為無窮大母線電壓,XΣ為E到U的轉(zhuǎn)移電抗。同步發(fā)電機的搖擺方程為關(guān)于功角的非線性二階微分方程:

(14)

式中:T為發(fā)電機組的慣性時間常數(shù);D為阻尼系數(shù);PT為原動機輸出的機械功率。DFIG由于機電解耦, 其轉(zhuǎn)子運動方程是關(guān)于轉(zhuǎn)速的一階微分方程：

(15)

式中:Pw為風(fēng)力機輸出機械功率;ωg為風(fēng)機的角速度。由于DFIG的功角和轉(zhuǎn)速不存在積分關(guān)系,即 dδ/dt≠ωg,故不存在類似于同步發(fā)電機的動力學(xué)失穩(wěn)問題。但是,由于DFIG采用了雙閉環(huán)勵磁調(diào)節(jié),再加上DFIG的廣義Park方程是非線性高階微分方程[16],因此，存在電磁暫態(tài)下的動力學(xué)穩(wěn)定性問題。

為了說明上述觀點,在DIgSILENT軟件中搭建2 MW DFIG接于無窮大系統(tǒng)的模型, 并經(jīng)0.69 kV/20 kV和20 kV/110 kV 2臺升壓變壓器接入110 kV無窮大系統(tǒng),如圖1所示。

圖1 接入DFIG的單機無窮大系統(tǒng)

雙饋發(fā)電機參數(shù)如下:極對數(shù)np=2;額定有功容量和額定無功容量分別為2 MW和0.25 Mvar;定子額定電壓為0.69 kV;額定頻率f=50 Hz；定子側(cè)采用Δ接法,以發(fā)電機額定容量為基準(zhǔn)，定子電阻為0.005 9 pu,定子漏抗為0.079 0 pu;轉(zhuǎn)子側(cè)采用Y接法,轉(zhuǎn)子電阻為0.006 2 pu,轉(zhuǎn)子漏抗為0.112 0 pu;互感電抗為3.9 pu。在t=2 s時Line2線路上發(fā)生三相短路故障,2.6 s 后故障清除且線路重合閘重合成功,故障發(fā)生時風(fēng)速保持恒定。

圖2是故障前后的DFIG定子有功功率和無功功率響應(yīng)曲線。由圖可知,故障導(dǎo)致定子有功功率和無功功率發(fā)生劇烈振蕩,當(dāng)故障清除后經(jīng)過大約1.3 s 后定子有功功率和無功功率又恢復(fù)到初始值,系統(tǒng)最終恢復(fù)了穩(wěn)定。由圖3可知,遭受擾動后的DFIG在機械轉(zhuǎn)矩不變的條件下,其轉(zhuǎn)速發(fā)生大范圍波動,但沒有出現(xiàn)動力學(xué)失穩(wěn)現(xiàn)象。

因此,DFIG自身沒有機電暫態(tài)失穩(wěn)現(xiàn)象,也不存在其與系統(tǒng)中的同步發(fā)電機之間失步問題。此外,研究發(fā)現(xiàn),當(dāng)DFIG的定、轉(zhuǎn)子繞組的電阻減小時,電磁模式阻尼變小,可能出現(xiàn)電磁暫態(tài)失穩(wěn)現(xiàn)象。

圖2 DFIG定子有功功率和無功功率暫態(tài)響應(yīng)波形

圖3 DFIG轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速的暫態(tài)響應(yīng)波形

3 并列運行的DFIG對系統(tǒng)運行穩(wěn)定性的影響

3.1 DFIG對系統(tǒng)短路容量的影響

電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定是指系統(tǒng)遭受大擾動后,能從原來的運行狀態(tài)不失同步地過渡到新的穩(wěn)定運行狀態(tài)的能力。風(fēng)力發(fā)電機組作為一種電源,在系統(tǒng)發(fā)生短路故障后,也會向故障點輸送短路電流。短路容量主要用來校驗開關(guān)的切斷能力,若斷路器在短路時遮斷容量不夠,會引起斷路器的爆炸。

圖4為一個簡單電力系統(tǒng),在進(jìn)行等值網(wǎng)絡(luò)變換后,可求出系統(tǒng)的總阻抗XΣ*。當(dāng)發(fā)生三相短路時,短路容量計算公式為

(16)

(17)

式中:Uav為短路處正常工作電壓的平均值;IK為流過斷路器的短路電流有效值；SB為基準(zhǔn)功率；UB為基準(zhǔn)電壓。如果同步發(fā)電機組G2被風(fēng)機替換,則從20 kV側(cè)等效電路來看系統(tǒng)中總阻抗將變大,因為從風(fēng)機出口電壓0.69 kV折算到20 kV側(cè)時其阻抗需乘以K2=(V20/V0.69)2,此時風(fēng)機和相應(yīng)的內(nèi)部集電線路相當(dāng)于一個很大的限流電抗,短路電流就會變小,因此斷路器的遮斷容量就需要重新整定。

圖4 簡單電力系統(tǒng)的單線圖

在DIgSILENT軟件環(huán)境中搭建IEEE 30節(jié)點系統(tǒng), 其參數(shù)及接線圖見文獻(xiàn)[17]。在IEEE 30節(jié)點系統(tǒng)中,發(fā)電機G1為平衡節(jié)點,假設(shè)該系統(tǒng)中G1、G2、G13分別為常規(guī)火電機組,系統(tǒng)的基準(zhǔn)容量為100 MVA;G5、G8、G11分別接雙饋型風(fēng)電場,風(fēng)電機組采用恒功率因數(shù)控制,定子出口額定電壓為0.69 kV,其穿透功率為27.3%;系統(tǒng)中同步發(fā)電機模型采用計及交直軸次暫態(tài)電抗、交直軸暫態(tài)電抗的六階模型,并考慮了勵磁調(diào)節(jié)系統(tǒng)、調(diào)速系統(tǒng)的作用;負(fù)荷模型采用恒阻抗模型,負(fù)荷水平為283.4 MW。定義無風(fēng)電接入的原系統(tǒng)為系統(tǒng)①，接入風(fēng)電后為系統(tǒng)②,分別進(jìn)行三相短路電流計算,結(jié)果如表1所示。

表1 2個系統(tǒng)發(fā)生三相短路時短路電流計算結(jié)果比較

從短路電流計算結(jié)果可知:系統(tǒng)接入風(fēng)機后,短路容量和短路電流都降低,不會出現(xiàn)斷路器在短路時遮斷容量不足的問題,但是系統(tǒng)原來的保護(hù)定值已不能滿足要求,所以需對系統(tǒng)原保護(hù)定值進(jìn)行重新核算。如果按照之前設(shè)定的保護(hù)定值運行,則在系統(tǒng)發(fā)生短路后,由于線路上流過的短路電流隨著大容量風(fēng)電場的接入而減小很多,這使得保護(hù)范圍縮小,這樣線路上就會出現(xiàn)保護(hù)拒動,從而對電力系統(tǒng)穩(wěn)定性產(chǎn)生不利影響?？梢圆捎米赃m應(yīng)繼電保護(hù)解決風(fēng)電引起的電網(wǎng)保護(hù)問題,因為這種保護(hù)能夠根據(jù)系統(tǒng)運行方式和故障狀態(tài)的變化而實時改變保護(hù)性能、特性或定值[18]。

3.2 DFIG對系統(tǒng)頻率的影響

隨著大量風(fēng)力發(fā)電接入系統(tǒng),對系統(tǒng)穩(wěn)定性可能產(chǎn)生影響?？梢詮南到y(tǒng)發(fā)生擾動和風(fēng)電場發(fā)生擾動2個方面進(jìn)行頻率穩(wěn)定性分析。對于系統(tǒng)發(fā)生擾動情形采用時域仿真法,針對IEEE 30節(jié)點系統(tǒng)①和系統(tǒng)②分析風(fēng)電與系統(tǒng)之間的相互影響。

在仿真時,設(shè)置時間t=20 s時,同步發(fā)電機G13發(fā)生故障退出運行,假定仿真過程中風(fēng)速不發(fā)生變化,仿真結(jié)果如圖5、6所示。圖5為系統(tǒng)頻率響應(yīng)特性曲線,圖6為系統(tǒng)頻率偏差曲線。

由圖5、6的仿真結(jié)果可知,在系統(tǒng)發(fā)生有功功率缺額時,系統(tǒng)①和系統(tǒng)②的頻率最后分別穩(wěn)定在49.862 Hz和49.829 Hz,其頻率偏差分別為-0.138 Hz和-0.171 Hz;在系統(tǒng)發(fā)生有功功率缺額而導(dǎo)致的頻率下降過程中,同步發(fā)電機組能提供頻率支持作用,即在其調(diào)速系統(tǒng)作用下能提供持續(xù)的有功出力,從而能夠很好地維持頻率穩(wěn)定。對于DFIG而言,其控制系統(tǒng)使其發(fā)電機轉(zhuǎn)速與系統(tǒng)頻率完全解耦控制,在系統(tǒng)頻率變化時,風(fēng)電機組不能及時響應(yīng),因此會導(dǎo)致整個系統(tǒng)慣量降低,所以當(dāng)系統(tǒng)中的雙饋機組穿透功率較大,系統(tǒng)有功功率缺額較大時,不利于系統(tǒng)的頻率穩(wěn)定。

圖5 系統(tǒng)頻率響應(yīng)特性曲線

圖6 系統(tǒng)頻率偏差曲線

3.3 Crowbar保護(hù)退出時間對系統(tǒng)穩(wěn)定的影響

低電壓穿越能力是風(fēng)電并網(wǎng)要求的核心內(nèi)容之一,Crowbar保護(hù)是針對DFIG特別設(shè)計的,用來保護(hù)轉(zhuǎn)子側(cè)變流器,防止其出現(xiàn)過電流而損壞。當(dāng)轉(zhuǎn)子電流超出設(shè)定的閾值時,投入Crowbar電路,為轉(zhuǎn)子過電流提供一條通道,即阻塞變流器以取得保護(hù)效果。

這里以IEEE 30節(jié)點系統(tǒng)②為例,從Crowbar的不同退出時間與系統(tǒng)的交互影響角度進(jìn)行分析。給定8號母線在1 s時發(fā)生三相短路故障,1.3 s時故障切除; 故障發(fā)生后,8號母線所接DFIG的Crowbar保護(hù)電路立刻投入,這里分析Crowbar分別在下面3種工況下對同步發(fā)電機的功角特性、有功功率、勵磁電壓的影響:(1)故障發(fā)生時投入, 故障清除前切除;(2)故障發(fā)生時投入,故障清除后立即切除;(3)故障發(fā)生時投入,故障清除后繼續(xù)運行一段時間再切除。下面分別給出系統(tǒng)頻率曲線(圖7)和G2的功角特性、有功功率、勵磁電壓的波動曲線(分別見圖8、9、10)，及故障清除后Crowbar繼續(xù)運行一段時間G2的功角特性波動曲線(圖11)。

由圖7～10可知, Crowbar在故障清除前切除和故障清除后立即切除這2種情況下其各曲線的波動情況基本一致, 且都比Crowbar在故障清除后繼續(xù)運行一段時間再切除波動范圍大。例如, 圖7中Crowbar在故障清除前切除, 系統(tǒng)頻率最后穩(wěn)定在49.819 Hz; Crowbar在故障清除后立即退出, 系統(tǒng)頻率最后穩(wěn)定在49.822 Hz; 故障清除后繼續(xù)運行一段時間再切除, 頻率最后穩(wěn)定在49.889 Hz。

圖7 在不同的Crowbar退出時間下頻率響應(yīng)特性曲線

圖8 在不同的Crowbar退出時間下G2的功角波動曲線

圖9 在不同的Crowbar退出時間下G2的有功功率波動曲線

圖10 在不同的Crowbar退出時間下G2的勵磁電壓波動曲線

圖11 故障后在不同的Crowbar退出時間情形下G2的功角波動曲線

由圖8可知, Crowbar在故障清除后繼續(xù)運行一段時間再切除時, 功角波動范圍較小。由圖11可知, Crowbar在故障清除后6～9個周波再切除時, 功角波動范圍最小。

4 結(jié) 論

本文研究了DFIG對電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性、頻率穩(wěn)定性的影響以及Crowbar保護(hù)不同退出時間對系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響, 并以IEEE 30節(jié)點系統(tǒng)為例做了仿真分析, 得到如下結(jié)論:

(1)對于DFIG單機接無窮大系統(tǒng), 仿真結(jié)果表明, DFIG自身沒有機電暫態(tài)失穩(wěn)現(xiàn)象, 也不存在DFIG與同步發(fā)電機的失步問題。

(2)含DFIG的電力系統(tǒng)短路電流計算結(jié)果表明, 由于DFIG引起短路電流減小, 從而使得繼電保護(hù)范圍縮小，線路上會出現(xiàn)保護(hù)裝置拒動, 對系統(tǒng)穩(wěn)定性產(chǎn)生不利影響。

(3)在DIgSILENT中建立了含有DFIG的30節(jié)點系統(tǒng)模型, 其中風(fēng)電穿透功率達(dá)到27.3%。當(dāng)系統(tǒng)中的DFIG穿透功率較大, 系統(tǒng)有功功率缺額較大時, 不利于系統(tǒng)的頻率穩(wěn)定。最后, 從功角穩(wěn)定性角度驗證了Crowbar在故障清除后繼續(xù)運行6～9個周波再切除效果最佳。

[1]LIMA F K A. Rotor voltage dynamics in the doubly fed induction generator during grid faults[J]. IEEE Transactions on Power Electronics, 2010, 25(1), 118-130.

[2]郝正航, 余貽鑫. 雙饋風(fēng)力發(fā)電機組對電力系統(tǒng)穩(wěn)定性影響[J].電力系統(tǒng)保護(hù)與控制, 2011, 39(3): 7-11.

[3]趙清聲, 王志新. 雙饋風(fēng)力發(fā)電機組系統(tǒng)接入與穩(wěn)定運行仿真[J]. 電網(wǎng)技術(shù), 2007, 31(22): 69-74.

[4]石立寶, 戴世強. 大規(guī)模雙饋型風(fēng)電場并網(wǎng)的系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定仿真[J]. 電力系統(tǒng)及其自動化學(xué)報, 2009,11(4): 1-6.

[5]Gautam D, Vittal V, Harbour T. Impact of increased penetration of DFIG-based wind turbine generators on transient and small signal stability of power systems[J]. IEEE Trans on Power Systems, 2009, 24(3): 1426-1434.

[6]Muljadi E, Butterfield C P, Parsons B, et al. Effect of variable speed wind turbine generator on stability of a weak grid[J]. IEEE Trans on Energy Conversion, 2008, 22(1): 29-35.

[7]閆廣新,吐爾遜,晁勤.交流勵磁雙饋風(fēng)力發(fā)電機組的穩(wěn)定性仿真分析[J].繼電器,2007,35(14):7-9.

[8]Meega H L, Flynn D. Impact on transient and frequency stability for a power system at very high wind penetration[C]//IEEE Power and Energy Society General Meeting, Minneapolis:IEEE,2010: 1-6.

[9]姜傳,肖湘寧.應(yīng)用撬棒電路的雙饋型風(fēng)力發(fā)電機低電壓穿越分析[J].電網(wǎng)與清潔能源,2012,28(1):80-83.

[10]張靠社,王媛,胡德海.基于Crowbar保護(hù)的雙饋感應(yīng)發(fā)電機組的低電壓穿越研究[J].電網(wǎng)與清潔能源,2011,27(10): 66-70.

[11]朱曉東,石磊,陳寧,等.考慮Crowbar 阻值和退出時間的雙饋風(fēng)電機組低電壓穿越[J].電力系統(tǒng)自動化,2010,34(18): 84-89.

[12]徐殿國,王偉,陳寧.基于撬棒保護(hù)的雙饋電機風(fēng)電場低電壓穿越動態(tài)特性分析[J].中國電機工程學(xué)報,2010,30(22):29-36.

[13]李鴻儒,金煒東,胡立錦,等.基于無功判定法的Crowbar 保護(hù)電路退出控制[J].電力系統(tǒng)保護(hù)與控制,2012,40(15):99-103.

[14]賀益康,胡家兵,徐烈.并網(wǎng)雙饋異步風(fēng)力發(fā)電機運行控制[M].北京:中國電力出版社,2011.

[15]陳樹勇,陳會員,唐曉駿,等.風(fēng)火打捆外送系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定切機控制[J].電網(wǎng)技術(shù),2013,37(2):514-519.

[16]高景德,王祥珩,李發(fā)海.交流電機及其系統(tǒng)的分析[M].北京:清華大學(xué)出版社, 2005.

[17]劉明波,謝敏,趙維興.大電網(wǎng)最優(yōu)潮流計算[M].北京:科學(xué)出版社,2010.

[18]沈冰,何奔騰,張武軍.新型自適應(yīng)距離繼電器[J].電力系統(tǒng)自動化,2007,31(7):39-44.

(編輯：張小飛)

ImpactofDoubly-FedInductionGeneratoronPowerSystemStability

WU Xiaomei1,2, WEN Fushuan3, LIU Guoxiang2, OU Yinglong4

(1. School of Electric Power, South China University of Technology, Guangzhou 510641, China;2. Faculty of Automation, Guangdong University of Technology, Guangzhou 510006, China;3. College of Electrical Engineering, Zhejiang University, Hangzhou 310027, China;4. Zhanjiang Power Supply Bureau, Guangdong Power Grid Corporation, Zhanjiang 524005, Guodong Province, China)

With continuous increase of installed capacity of doubly-fed induction generators (DFIG)in power systems, the interaction between DFIG and power system is becoming more significant. This paper studied the transient stability of power system containing DFIG with using software package DIgSILENT, and discussed the switching strategy of Crowbar for DFIGs through investigating the interactions between the Crowbar protection/control and the power system. First, the stability of a single DFIG was investigated. Then, taking IEEE 30-bus system as example, the transient stability of a scenario with a DFIG wind farm or a synchronous generator respectively connected to a same bus was analyzed. Finally, the optimal exit time of Crowbar was studied form the aspect of power angle stability. The results show that the short-circuit current of the power system containing DFIG wind farm is reduced, so the range of the protective relay can be decreased.

doubly-fed induction generator; transient stability; crowbar; software package DIgSILENT

國家高技術(shù)研究發(fā)展計劃(863計劃)資助項目(2011AA05A105)；廣東省電力節(jié)能與新能源技術(shù)重點實驗室資助項目(ZDSYS200701)；廣東電網(wǎng)公司2012年科技項目(K-GD2012-218)。

TM 315

： A

： 1000-7229(2014)06-0007-06

10.3969/j.issn.1000-7229.2014.06.002

2013-12-14

：2014-03-21

武小梅 (1972), 女, 博士, 副教授, 主要研究方向為電力系統(tǒng)運行分析與控制以及新能源發(fā)電，E-mail: eexiaomei@126.com;

文福拴 (1965), 男, 特聘教授, 博士生導(dǎo)師, 主要研究方向為電力系統(tǒng)故障診斷與系統(tǒng)恢復(fù)、電力經(jīng)濟(jì)與電力市場、智能電網(wǎng)與電動汽車，E-mail: fushuan.wen@gmail.com。