高渗透率风电接入对区域电网小信号稳定性造成的影响分析

高渗透率风电接入对区域电网小信号稳定性造成的影响分析摘要：风电的接入对于整个区域的用电是十分重要的，对于区域电网的小信号
是有着一定的影响的，在本文中追要是对于风电渗透率对于整个系统阻尼比的影
响进行了分析，并且对于常用的双馈风电机组七阶小信号的模仿进行了改进，在
此技术上对于高渗透风电的接入对于区域电网的小信号稳定性的影响进行阐述。

关键词：高渗透风电；区域电网；小信号；稳定性
我国的风力发电事业在不断的发展，在风力发电的过程中，对于区域电网小
信号有着一定的影响，尤其是在稳定性上，已经受到了诸多学者的关注，这一稳
定性已经成为了研究的重点。

在研究的过程中，主要是利用双馈风电机组为主要
的研究对象，分析高阶模型和简易模型，提升风电的渗透率。

目前对于高渗透风
电接入对于区域小信号的稳定性的影响的研究还存在着较多的缺陷，并没有加高
旋转备用的容量融入其中，本文就是在这一基础上进行分析。

一、双馈风电机组七阶小信号模型
在对风电场区域小信号的稳定性进行充分分析的过程中，主要就是利用系统
在某一点上的线性变化从而得到相应的系统模型矩阵，对于获得的矩阵模型进行
研究，根据矩阵状态和相应的特征向量来对振荡模式进行科学的分析，但是要根
据实际的风电机组模型进行特征向量的分析，不同的风电机组是有着不同的特征的。

双馈风电机组的小信号模型主要是在状态的选择上被广泛的应用，这一模型
的转子侧变流器会利用无功功率和有功功率，在此基础上来对整个测量值进行科
学的控制，并且将上述测量值直接的引入到相应的比例环节，这样就会使得测量
值不会与实际的参考值相适应。

本文就是在这一基础上对于转子侧变流器的控制
图进行了相应的修改，将这一环节存在的缺陷进行了消除。

二、仿真系统
本文对于已经改进的双馈风机组的七阶小信号进行了分析，并在此基础上利
用了整个电力系统中的综合程序，将整个风电场的区域电网风电场的稳定性进行
了科学的分析，在这样的情况下，具体的仿真图形就如图1所示。

从图1可以看
出这一电网的风电场主要是在细部地区，而且这一地区的火电是极为集中的，也
是目标电网中十分重要的送端电网。

这一系统潮流主要方向是从西向东，初始的
渗透率是5%，也就是说发电机的初始潮流是4687.6MW，整体的负荷是
4587.3MW，这一过程发生的损耗是100.3MW。

在对区域电网小信号的稳定性进行充分研究的过程中，需要掌握系统阻尼比的详细变化
规律，根据这一变化规律就可以对供电网的设计和运行规划进行完善，本文主要是使用以下
的两种方式进行科学的分析：1）将部分火电机组进行切除，利用这样的方法提高高风电的
渗透率，也就是说要利用风电机组将火电机组替换下来。

2）将火电机组的处理降低，在此
基础上提高高渗透风率，与此同时也要考虑到旋转备用容量对于机组的影响。

三、仿真结果的分析
（一）火电机组减出力时风电接入的影响
1.风电接入没有改变的系统潮流的情况（场景1）
风电场在接入到了A电厂的位置之后，经过了相关的研究可以知道，系统的潮流分布并
没有得到相应的改变，在这一过程中，将电厂的处理减少从而提高整个风电的渗透率，并且
在风电的渗透率不断提高的情况下，对于系统2中的一些典型的振荡模式如图2和图3所示，并且是用实线进行表示的，振荡模式1主要就是指本地振荡模式，而振荡模式2主要就是指
区域振荡模式。

产品哪个图3可以看出，场景1中的振荡模式1的阻尼比并不是呈现出单调
的变化的，主要是伴随着风电渗透率的提升而不断的提升的之后又会下降。

两方面因素导致
上述结果：因素1是双馈风电机组的控制系统减弱了风电机组与电网的联系，降低了系统阻尼；因素2是旋转备用容量的增加，增大了系统阻尼。

场景1的振荡模式1的强相关机组是C电厂13号和14号机组，A电厂机组为弱相关机组。

因此，在低渗透率下A电厂机组增加的旋转备用容量可以对场景1振荡模式1起到一定
的改善作用，高渗透率下的改善作用不明显。

当渗透率达到一定程度时，因素2对该振荡模
式带来的改善作用抵消不了因素1带来的恶化作用，因此系统阻尼比的变化过程为先上升后
下降。

（二）风电接入改变系统潮流的情况（场景2）
风电场接入F电厂位置，仍然通过减少Ａ电厂出力提高风电渗透率，系统潮流分布发生
改变。

由图3可以看出，场景2振荡模式1的阻尼比随渗透率的提高呈单调上升趋势。

两方
面因素导致上述结果：因素1是A电厂随渗透率的提高减少出力，旋转备用容量增加，使得
振荡模式1阻尼增大；因素2是联络线中风电占比的变化，联络线中相同的交换功率，风电
占比越大，阻尼特性越好F电厂和C电厂之间交换的功率没有变化，但F电厂处风电出力不
断增加，使得联络线交换功率中风电占比不断提高，同样使场景2振荡模式1阻尼增大。

场
景2振荡模式1呈现图3特性。

三、结论
通过仿真计算可知，替换与振荡模式2弱相关的机组，该电网多数振荡模式为本地振荡，F电厂和A电厂发生区域振荡示区域振荡模式2阻尼比随渗透率的提高呈下降趋势，对比表
1中5%与35%渗透率，阻尼比下降10%以上。

由此表明，替换弱相关机组会给系统阻尼特性
带来较大影响，不能忽视弱相关机组的累积效应带来的影响。

多数本地振荡模式的阻尼比随
风电场出力的增加呈下降趋势，各振荡模式的阻尼比下降程度不大，仅有个别振荡模式随风
电场出力的增加，阻尼特性得到改善。

参考文献
[1]陈润泽,吴文传,孙宏斌,蓝海波,刘海涛,刘晓敏.双馈风电机组惯量控制对系统小干扰稳定的影响[J].电力系统自动化.2014(23)
[2]和萍,文福拴,薛禹胜,LedwichGERARD,吴丹岳,林因.风电场并网对互联系统小干扰稳定及
低频振荡特性的影响[J].电力系统自动化.2014(22)。