风力发电并网运行电压闪变分析研究
风力发电引起的电压波动和闪变
风力发电引起的电压波动和闪变孙涛1，王伟胜1，戴慧珠1，杨以涵2（1．中国电力科学研究院，北京 100085；2．华北电力大学电力工程系，北京102206）摘要：并网风电机组在持续运行和切换操作过程中都会产生电压波动和闪变，对当地电网的电能质量有不良影响。
从并网风电机组输出的功率波动出发，分析了风力发电引起电压波动和闪变的主要原因。
介绍了关于并网风电机组电能质量的国际电工标准IEC 61400-21，给出了风电机组在持续运行与切换操作期间引起的闪变值和相对电压变动的计算公式。
然后综述了有关风力发电引起的电压波动和闪变的计算方法和影响因素等方面的研究成果，最后展望了未来的研究方向和研究重点。
关键词：风力发电；电能质量；电压波动；闪变1 引言随着越来越多的风电机组并网运行，风力发电对电网电能质量的影响引起了广泛关注。
风资源的不确定性和风电机组本身的运行特性使风电机组的输出功率是波动的，可能影响电网的电能质量，如电压偏差、电压波动和闪变、谐波等。
电压波动和闪变是风力发电对电网电能质量的主要负面影响之一。
电压波动的危害表现在照明灯光闪烁、电视机画面质量下降、电动机转速不均匀和影响电子仪器、计算机、自动控制设备的正常工况等[1，2]。
电压波动为一系列电压变动或工频电压包络线的周期性变化。
闪变是人对灯光照度波动的主观视感。
人对照度波动的最大觉察频率范围为0.05~35Hz，其中闪变敏感的频率范围约为6~12Hz[1]。
衡量闪变的指标有短时间闪变值P st和长时间闪变值P l t。
短时间闪变值是衡量短时间（若干分钟）内闪变强弱的一个统计量值。
短时间闪变值的计算不仅要考虑电压波动造成的白炽灯照度变化，还要考虑到人的眼和脑对白炽灯照度波动的视感。
长时间闪变值由短时间闪变值推出，反映长时间（若干小时）闪变强弱的量值。
本文从并网风电机组输出的功率波动着手，分析了风力发电引起电压波动和闪变的主要原因，并介绍了关于并网风电机组电能质量的国际电工标准IEC 61400-21[3]，总结了风力发电引起的电压波动和闪变的计算方法和影响因素，最后对未来的研究方向和研究重点进行了展望。
并网风电场公共连接点电压闪变分析
但多 台机组 同时运 行 将 注入 电 网更 多 的风 电功 率 ，
由此引起 的 电压 波 动 随 着机 组 台数 的增 加 而增 加 。 风 电场投 运 后 的 电压 闪变 可 采 用 测 量 装 置 实 地 测 量， 但在 实际工 程 中 ， 需要 在风 电场 的设 计 阶段 预测 它可 能给 电网造成 的闪变 ， 以采 取相应 的治理 措施 。 本文首先 给 出 了并 网 风 电场 在 Ｐ Ｃ处 的闪 变值 计 Ｃ
被测信号通过平方器 １自 乘求平方， 分离 出与调幅 波 幅值成 比例的 电压 波动 量 ， 量 值反 映 了灯 照度 该 变化 与 电压 波动 的关系 。带 通滤波 器消 除平方解调 出电压信号中的直 流分量和载波倍频分量 ， 视感度 加权 滤波器模 拟人 眼视觉 系统在 白炽灯受 到正 弦电 压波 动影 响下的频 率 响应 。平 方器 ２ ～４模 拟 人 眼 脑觉察过程 的非线性 ， 具有积分功能的一阶低 通滤 波器起 着平滑 平均作用 ， 拟人 脑神 经对 视觉 模 反映 的非线性 和记 忆效 应 ， 组成 灯 一眼 一脑 模 拟环 节 ， 出为瞬时 闪变视感 度 Ｓ（ ） 输 ￡。
厶
其波 动正好处 在能够 产 生 电压 闪变 的频率 范围之 内 （ 低于 ２ ｚ ， ５Ｈ ）因此 ， 风机 在正 常 运行 时 会 给 电网带
来闪变 问题 。多 台风 电机组 同时 运行 时 ， 对输 出 将 功率 的波动产 生平滑 效应 ， 管 波动 幅ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ 有所 降低 ， 尽
图 １ 模 拟 风 电机 组 输 出 电 压 的 虚拟 电网 示 意 图
一
机组输出端测得的电流和电压时间序列来模拟虚拟 电网 电压 波动 的方法 。该虚 拟 电网只有 风力发 电机 组产生的电压波动 ， 因此在测试地点能够得到不依 赖电 网条件 的测试 结果 。基 于测 量的 电压与 电流瞬
风电引起的电压波动和闪变研究
式 中 ， Ｚ为 自相 关 函数 ； 为 采 样 周期 。 Ｒ（ ） 由式 （） （） （） 解 出 ｎ个 自回 归 系 数 。下 面 求 解 滑 动 ３ 、４ 和 ５ 可 平均系数 ， 由式 （） 设 ： ２可
下几个 方面 ： 在连 续运行状 态或 启停操 作过 程 中， 电机 组的 风 功率波动容 易引起系统 的 电压波动和 闪变 ； 电机组本 身的 电 风 力 电子装置 ，以及风 电机 组的并联 电容器与线路 电抗谐振 ， 都
０ 【 （ 一） ０， ， ， １ … ｍ）
（） ７
Ｒ （ Ｅ．｝ｙ 后 ｆ］ ，ｚ ） ｙ （） （＋） ＝ ｊ
Ｊ＝ ｛
［［ｑ１０ １ … ， ） ３３ （ ， ， ｍ ｊｊ ＝
（） ８
速模型 以及含风 电电网的数学模 型 ，在 Ｍａａ ／ ｉ ｕｉｋ中仿 式 中， ｔ ｂ Ｓｍ ｌ ｌ ｎ Ｅ为期望； 为共轭 ； 一 ；ｏ１ １／＝ 。 ３ 真分析 了风速 随机波动 引起 的 电网电压 波动 ， 以及风速 湍流强
量 塑 ｓ ｊ ｎ 坌 ｈ ｙＦｘ ｅ ｕｅ
风 电引起 的电压波 动和 闪变研 究
袁 仁彪
（ 中国南 方 电 网超 高压输 电公 司贵 阳局 ， 州 贵 阳 ５００ ） 贵 ５０Ｏ 摘 要 ： 导 了用于 风 电动 态 仿真 的 风速 模 型 ， 推 建立 了含 风 电 电网 的仿真 模 型 ， Ｍａａ／ ｉ ｌ ｋ中仿 真 分析 了风速 变 动 引起 的 电 在 ｔｂ Ｓ ｌ ｍｕｉ ｎ
鼽（一） ｎ ＋ ／ａ ｋｊ ｉ＋ （） ３ （－） 电 系 统 模 型
２． 风 电机 组模 型 １
风力机 主要 是 由叶片 、 轮毂 、 齿轮箱 和联 轴器 等传 动装 置 均 系数 为模 型 的输 出序 列 ； ｎ为 自回归 阶数 ； ｍ为滑 动平 均 组成 。机 械 功 率 与 风 速 之 间 的 关 系 如 下 ： 阶数 。通 常 取 ｎ ２ ｍ ｌ即 可 得 到 相 当满 意 的 结 果 。 ＝，＝ ｆ（ ０ ＜ 用 Ａ ＭＡ 模 型 来 逼 近 ｙ ｎＫ ｒ ｎ功 率 谱 密 度 函 数 ，ｏ Ｒ ｏ ａｍａ ｖｎ Ｋａ ｎ功率谱密度 函数 Ｓ 厂 为： ｒ ｍａ （） Ｓ（ ／） ４＂（／ ） ０２Ｌ ｖ ＋礤 ７ ７
风力发电场的并网电压稳定研究
风力发电场的并网电压稳定研究引言风力发电作为一种可再生能源，已经成为解决能源问题和减少环境污染的重要手段之一。
然而，风力发电场并网运行过程中常常面临着电压稳定性的挑战。
本文将就风力发电场的并网电压稳定问题展开研究，并提出相关解决方案。
一、风力发电场的并网运行风力发电场通常由多台风力发电机组成，这些发电机通过电网进行发电。
在风力条件合适的情况下，风力发电机将会产生电能，并通过变流器将其转换成交流电，并最终并入电网中。
风力发电场的并网运行需要满足电网的电压稳定要求，以保证供电质量。
二、并网电压稳定性的挑战在风力发电场的并网运行中，电网电压的稳定性是一个关键问题。
由于风力发电的特点，风力发电机的输出功率会存在较大的波动性，这将对电网的电压稳定性产生一定的影响。
尤其在强风或风速变化较大的情况下，电网电压波动幅度会更加明显。
若电网电压波动过大，将会对电网设备以及用户设备造成损坏或不稳定的供电。
三、并网电压稳定性的解决方案为了解决并网电压稳定性的问题，研究者们提出了一系列的解决方案。
1. 风力发电机控制策略优化传统的风力发电机控制策略是基于最大功率点跟踪的，即风力发电机会尽可能将风能转化为电能输出。
然而，这种策略在并网运行中不利于电压稳定性的控制。
因此，研究者提出了一种基于功率曲线的控制策略，通过限制风力发电机的出力范围，从而减小电网电压波动。
2. 风力发电场的容量调节能力为了提高风力发电场的并网电压稳定性，可以增大发电场的容量调节能力。
通过增加并网容量和储能装置，可以缓冲电网电压的波动，并提供电压稳定性支持。
3. 微网技术的应用微网技术可以将风力发电场与电网进行隔离，并通过微网控制器实现自主调度。
微网技术可以灵活地调整风力发电的输出功率，从而减小电网电压波动。
4. 并网电压预测与调控通过对风速、天气和电网负荷等因素的预测，可以提前调整风力发电机的输出功率。
通过智能调度技术，可以将风力发电机的运行与电网需求相匹配，从而减小电网电压波动。
论述风力发电引起的电压波动和闪变
由图 1 的第二个图看袁R 1 I觶 a 分量及 V 分量同 jX 1 I觶 a 分量的垂 直袁造成了电压的跌落袁并不用计算其造成的电压跌落遥 从图 1
m
U
2 m
cos渊
Ωt冤 袁也
就是 v渊' t冤 遥 通过平方处理的计算袁表达式为院
渊 6冤
从而看以获得电压波动信号袁应乘以
1
6袁还要除以系数
U
4 m
遥
让仿真的模型除以
U
4 m
并乘以
1 6袁则是从这点出发遥
在仿真模型
之中袁波动电压分量渊 也就是调幅波冤 为波动幅度的 0.25% 袁而频
率则是 8.8H z 波袁想要让输出闪变的视感度 S渊 t冤 =1 袁则应计算单
架 4 构成第二部分袁此部分主要功能为袁搭建电压波动以及闪变 齐院新疆大学,2015.
制出合适的相应频率的调幅波袁才可让其幅值改变遥 一般会用公
式渊 2冤 代表分频电压 u渊 t冤 院
U渊 t冤 =[U m+v渊 t冤 ]cos渊 ωt冤 =A渊 t冤 cos渊 ωt冤
渊 2冤
将电压波动分量设定成某特定的频率袁 也就是 v渊 t冤 =V mcos
渊 Ωt冤 袁将其替换上式院
U渊 t冤 =[U m+m cos渊 Ωt冤 ]cos渊 ωt冤
时闪变的视感度而得到遥
3 IE C 闪变仪仿真研究
3.1 仿真模型
以 M atlab/Sim ulink 为基础形成上述的原理结构图仿真模
风电场并网电压波动问题研究
输 出带 来 了不确 定 因 素 ， 呈 现 出忽 高 忽 低 的锯 齿 状 输 出功 率 曲线 。功率 输 出的不 稳定性 直 接影 响到并
网 电压 ， 使 得 电压 变 化较 快 ， 可 能 会 出现 电 压 闪 变 ， 直接 影响 电能 质量 。 以下 主要 研究 风 电并 网对 电网 电压 的影 响 ， 提 出解 决方 案 ， 以保证 电 网稳定运 行 。
关键词 ： 风 力发 电 ； 电压 波 动 ； 无功补偿 ； 电压 分 级 控 制 ； 多代
理 系 统
Ａｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ： Ｃｏ ｍｂ ｉ ｎ ｅ ｄ ｗｉ ｔ ｈ ｃ ｈ ａ ｒ ａ ｃ ｔ ｅ ｒ ｉ ｓ ｔ ｉ ｃ ｓ ｏ ｆ ｗｉ ｎ ｄ ｐ ｏ ｗｅ ｒ ， ｔ ｈ ｉ ｓ ｐ ａ ｐ ｅ ｒ ａ ｎ ａ ｌ ｙ ｚ ｅ ｓ ｔ ｈ ｅ ｉ ｍｐ ａ ｃ ｔ ｏ ｆ ｗｉ ｎ ｄ ｐ ｏ ｗｅ ｒ ｇ ｒ ｉ ｄ ｏ ｎ ｖ ｏ ｌ ｔ ａ ｇ ｅ ｆ ｌ ｕ ｃ — ｔ ｕ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｎ ｄ ｆ ｌ ｉ ｃ ｋ ｅ ｒ ， ｒ ａ ｉ ｓ ｅ ｓ ｃ ｏ ｎ ｔ ｒ ｏ ｌ ｌ ｉ ｎ ｇ ｖ ｏ ｌ ｔ ａ ｇ ｅ ｓ ｔ ａ ｂ ｉ ｌ ｉ ｔ ｙ ｍｅ ａ ｓ —
ｃ ｏ ｍ ｐｅ ｎ ｓ ａ ｔ ｉ ｏｎ； ｖ ｏｌ ｔ ａ ｇｅ ｃ ｌ ａ ｓ ｓ ｉ ｆ ｉ ｃ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｃ ｏ ｎｔ ｒ ｏ ｌ ； ｍ ｕｌ ｔ ｉ — ａ ｇ ｅ ｎｔ ｓ ｙ ｓ —
ｔ ｅｒ ｎ
电压 脉动等 。风力发 电引起 电压波 动和 闪变 的根 本
ｕｒ ｅｓ ｔ ｈａ ｔ ｓ ｔ ａ ｔ ｉ ｃ ｖａ ｒ ｇ ｅ ｎｅ ｒ ａ ｔ ｏｒ ｕ ｓ ｅ ｄ ｆ ｏｒ ｒ ｅ ａ ｃ ｔ ｉ ｖ ｅ ｐｏ ｗｅ ｒ ｅ ｏｍ — ｐ ｅ ｎｓ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｎｄ ｖｏ ｌ ｔ ａ ｇ ｅ ｈｉ ｅ ｒ ａ ｒ ｃ ｈｉ ｃ ａ ｌ ｃ ｏ ｎｔ ｒ ｏ ｌ ，ａ ｎｄ ｍ ｕ ｌ ｔ ｉ — ａ ｇｅ ｎ ｔ ｓ ｙｓ ｔ ｅ ｍ ｓ， ｉ ｌ ｌ ｕ ｓ ｔ ｒ ａ ｔ ｅ ｓ ｔ ｈａ ｔ ｔ ｈｅ ｓ ｅ ｍｅ ａ ｓ ｕｒ ｅ ｓ ｃ ａ ｎ ｒ ｅ ｄ ｕｃ ｅ ｔ ｈｅ ｖｏ ｌ ｔ — ａ ｇｅ ｆ ｌ ｕｃ ｔ ｕａ ｔ ｉ ｏｎ ｓ， ｔ ｏ ｅ ｎｓ ｕｒ ｅ ｓ ｔ ｈｅ ｐ ｏｗ ｅ ｒ ｇ ｒ ｉ ｄ ｓ ａ ｆ ｅｔ ｙ ａ ｎｄ ｓ ｔ ａ ｂｉ ｌ ｉ — ｔ ｙ ｔ ｈｒ ｏｕ ｇｈ ｅ ｘ ａｍ ｐｌ ｅ ｓ ．
风力发电引起的电压波动和闪变
风力发电引起的电压波动和闪变摘要：并网风电机组在运行的过程中，无论是机组的持续运行，亦或是机组运行过程中出现的切换，都会诱发电压波动以及闪变的情况。
而电压波动以及闪变，往往也会不利于电网质量的维系。
所以在风力发电机组运行过程中，重视对风力发电机组运行过程中电压波动以及闪变的管控，降低其发生概率，有助于确保风力发电的效果。
本文在观点研究上，就当前风力发电导致的电压波动以及闪变的成因进行了评估，并结合原因的分析，提出在风力发电过程中实现电压波动和闪变的控制措施。
通过本文观点分析，为更好保障风力发电的效果提供经验分享和借鉴。
关键词：风力发电；电压波动；闪变目前，在市场中，风电机组并网运行成为一种常态。
但是考虑到在风力发电过程中，其往往会有较高的电压波动以及闪变现象出现，为此对于风力发电可能给电网质量管控带来的问题也吸引了行业专家和学者的关注。
在这个过程中，考虑到风资源本身有较高的不确定性，加上风电机组在运行过程中，其由于自身运行特性的影响，往往会导致风电机组在发电表现上，会有波动的输出功率存在，这也必然会对电网的电能品质和发电效益带来负面、消极的影响。
常见的问题诸如电压偏差的存在，或是诱发电压波动、闪变等情况。
结合目前风力发电的运行现状，以及其对电网质量的影响表现来说，其中两个核心的影响因素就是电压波动以及闪变情况。
一、关于电压波动和闪变所谓电压波动，指的是在供电过程中，由于多方面因素的影响，导致电压发生较大的变动，或是在电力输送过程中工频电压包络线出现的一种周期性的变化。
闪变，则指的是人对灯光照度波动的一种主观视觉感受。
通常来说，人能够感受到的照东波动范畴是0.05-30Hz，在6-12Hz区间十四行就是闪变敏感频率范畴。
在进行闪变的评价上，一般采取的啤酒给你家指标主要是短时间或是长时间分别对应的闪变值。
在进行短时间闪变值的计算和分析上，既要充分考虑到电压波动导致白炽灯照度发生的对应改变，怕同时还要坚固人眼以及大脑对白炽灯照度波动产生视感。
风力发电引起的电压波动和闪变
ｖｏｌｔａｇｅ ｃｈａｎｇｅ ｗｈｉｃｈ ０ｃｃｕｒｓ ｄｕ五ｎｇ ｍｅ ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ ｏｐｅｒ撕ｏｎ 蛐ｄ ｍｅ ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ一０ｐｄｏｎ ｏｆ ｗｉｎｄ ｔｕｒｂｉｎｅｓ ａｒｅ ｇｉＶｅｎ Ｔｈｅ
ｒｅｓｅａｒｃｈ ａｃｈｉｅｖｅｍｅｎ乜ｉｎ ｔｈｅ ｃａＩｃｕｌａ６０ｎⅡｌｅｍｏｄｓ ａｎｄ血ｅ
理帆
图１为风电机组并网示意图，其中Ｅ为风电
第２７卷第１２期
电网技术
机组出口电压相量，矿为电网电压相量，Ｒ，、ｘ。 分别为线路电阻和电抗，？。、ｊ，分别为线路上流 动的有功电流和无功电流相量。一般而言，有功 电流要远大于无功电流。
墓对
Ｆｉｇ １
（ｃ）无功电流引起的电压降落
图ｌ风电机组并网示意图
ｓｋｅｔｃｌｌ ０ｆ鲫ｄ ｃ咖ｅｃ廿蚰ｏｆ稍ｎｄ ｔｌＩｒｂｉｎ髂
３国际电工标准ｌＥＣ ６１４００—２１
３．１风电机组输出电压 国际电工标准正ｃ ６１４００一２ｌ是关于并网风电
机组电能质量测量与评估的标准，旨在为并网风 电机组电能质量测量与评估提供一个统一的方 法，以确保其一致性和正确性。ＩＥｃ ６１４００．２１提 供的测量过程适用于任何与电网三相连接的风电
万方数据
根据国际电工标准 IEC 61000-4-15[10]提供的闪变
值算法 由 ufic (t) 计算短时间闪变值 Pst,fic 然后
由下式计算闪变系数 c(ϕk )
式中
c(ϕk )
=
Pst,fic
⋅
Sk,fic Sn
Sk,fic 为虚拟电网的短路容量
(4) Sn 为风电机
组的额定视在功率
根据服从瑞利分布的风速和计算得出的闪变
塔影效应是指风电机组塔筒对空气流动的阻 碍作用，当叶片经过塔筒时，产生的转矩减小。 远离塔筒时风速是恒定的，接近塔简时风速开始 增加，而更接近时风速开始下降。塔影效应对下 风向类型风电机组的影响最严重。塔影效应可以 用频率为３ｐ倍数的傅立叶级数表示嘲。由于叶片 扫风面积内垂直风速梯度的存在，风剪切同样会 引起转矩波动。风剪切可用以风电机组轮毂为极 点的极坐标下的二项式级数表示睁”。从风轮的角 度看，风廓线是一个周期性变化的方程，变化频 率为３ｐ的倍数。
论述风力发电引起的电压波动和闪变
论述风力发电引起的电压波动和闪变摘要：近年来，我国电力需求不断增长，风电装机容量也在不断增加。
目前，风力发电并网运行带来的电能质量问题已成为人们关注的焦点，因为这个问题在某些情况下会直接影响到风电场的装机容量。
实际上，风力发电受到许多因素的影响，这些因素与风力发电有关，包括风向和风速，以及它们的波动性、随机性和间接性，风机的输出功率有一定的波动性，如进入电网的随机功率的波动性，直接关系到电能的质量。
综上所述，这种现象可以称为电压波动和闪变。
关键词：风力发电；引起电压波动；闪变1电网电压波动和闪变的主要原因风力发电的机组需要并入到电力运输线路时，其所输送出的功率不稳定，出现严重波动，则直接导致了该部分电网的电压波动以及闪变，为此需就此原因进行分析：从图1中可以看出，这是风力发电的机组并入到电力运输线的等效电路图，用来表示风力发电的机组中出口电压的则是E觶；用来表示线路中电抗的则是X1，用来表示线路里面存在的无功电流的则是Ir；用来表示整个电网电压的则是V觶；用来表示线路中有功电流的则是Ia，用来表示线路中电阻的则是R1。
在正常条件下，电路之中运行的无功电流总是要比电路之中的有功电流要小很多。
图1风电机组并网的等效电路图由图1的第二个图看，分量出现垂直，进而不计算因为其造成的电压跌落。
从这一点就能知道，分析电路之中出现电压跌落的具体原因，那就是线路里面存在两种电流，分别是有功和无功的电流，这两个值分别为jX1Ir、R1Ia。
当风向以及风速发生了改变之后，风力发电的机组中所输出的功率也会有一些变化，出现一些波动，同时线路中的有功和无功电流同样出现改变，那么此电网之中的电压就会有波动以及闪变。
电路网络电压波动可能影响到一些用电设备运行，通常会利用照明设备运行情况，判定电压波动情况，也就出现闪变概念。
IEC（国际电工委员会）提倡，针对电压出现的波动，运用白炽灯亮度闪烁去表示，当白炽灯的亮度有一些变化，比如超过某种设定幅度，则可以将其称之闪变。
风电并网对电网电压的影响评估与对策研究
风电并网对电网电压的影响评估与对策研究经济的发展，城市化进程的加快，人们对电能的需求也逐渐增加。
随着风电技术日渐成熟，以及风电与智能电网建设的协调发展，可以预见风电将在配电网中，担任越来越不可或缺的角色。
但风力电场等分布式电源对电力网络的日益渗透的同时，给现代电力系统带来了很多方面的影响。
因此，对风电并入配电网后产生的影响及其应对策略进行相关的研究是非常具有现实意义的。
本文就风电并网对电网电压的影响评估与对策展开探讨。
标签：风电并网;电网电压;影响引言近年来，随着技术进步与理念变迁，风力发电等新能源发电方式得到了世界多国的广泛重视，其绿色环保可持续的优势有助于解决世界范围内环境保护和能源短缺的问题。
但由于风力资源的不可控性，风电并网对电网而言是一把双刃剑。
为了减少风电并网的负面影响、更好地发挥风电对电网的贡献，我国一般选择从较高电压等级电网进行并网。
随着技术的更新，可以预见风电并网容量将会越来越大。
1风能发电的特点与常规的发电形式相比较，风能发电有其特有的特点：首先，风能发电的稳定性差。
由于风能本身不可控，而风力发电过程中，风速和风向能够决定风力发电机的发电状态和出力的大小，所以利用风能进行发电，不可避免的会导致发出的电能具有一定的随机性和间歇性，且稳定性差。
其次，由于风能是过程性能源，不能进行存储，所以在利用风能进行发电的过程中可能会出现间断供电的现象。
所以当风电机组单机运行时，需要安装相应的储能装置才能保证供电的连续性。
在风力发展初期，风电机组单机容量较小，并且风电场的装机规模较小，系统对风电的消纳能力能够满足风电并网的需求，风电的接入对电网的影响不明显，但随着风电技术的进步，风电机组的单机容量逐渐增加，风电场的装机规模也不断扩大，此时越来越多的风电场选择并网运行，风电并网对电力系统的影响也逐渐凸显，当风电的规模继续增大直到超出电网的消纳能力时，为保证电网继续保持稳定运行，还有可能会出现弃风或切机的现象。
风力发电机并网后的电网电压和功率分析
风力发电机并网后的电网电压和功率分析发表时间：2018-08-13T17:07:57.907Z 来源：《电力设备》2018年第8期作者：朱奇奇[导读] 摘要：伴随当前科学技术快速发展，我国新能源产业发展速度进一步加快，尤其在光伏发电和风电产业发展速度方面令许多发达国家都望尘莫及，然而风力发电容易受到自然因素的影响，有一定的波动性和随机性，在接入配电网络之后，容易出现风电穿透功率，让风电网络的运行调节难度进一步增强，对整个电力电缆的质量产生较大影响，本文对风力发电并网后的电网电压和功率分析进行阐述，以供参考。
（慈溪长江风力发电有限公司浙江慈溪 315300）摘要：伴随当前科学技术快速发展，我国新能源产业发展速度进一步加快，尤其在光伏发电和风电产业发展速度方面令许多发达国家都望尘莫及，然而风力发电容易受到自然因素的影响，有一定的波动性和随机性，在接入配电网络之后，容易出现风电穿透功率，让风电网络的运行调节难度进一步增强，对整个电力电缆的质量产生较大影响，本文对风力发电并网后的电网电压和功率分析进行阐述，以供参考。
关键词：风力发电机；并网技术；电网电压；功率1 风力发电并网技术风力发电并网技术主要是保证风力发电机组输出的电压和接入电网当中电压的频率、相位、幅值相同，让风力发电并网之后能让电力网络具有稳定运行、趋于安全的状态。
1.1 同步风力发电机组并网技术同步风力发电机组并网技术，主要是通过同步发电机组让无功功率和有功功率实现同步输出，这样可以让电能周波频率处于稳定的状态，提升电能品质，因为风力能源具有明显的波动性，同步风力发电机组在发电的时候，往往会受到一些诸如风速不稳等因素的直接干扰，而造成同步发电机组的转子、转距产生波动，一般波动幅度较大，影响风力发电并网条数的性能，造成并网精度不高等情况，无法达到风力发电并网的具体要求。
在同步风力发电机组并网技术当中，一定要对这些问题进行综合分析和考虑，通过使用电网之间安装变频器或者同步发电机等方法，防止电力系统失步问题和无功震荡问题的产生，让同步风力发电并网技术水平进一步提高。
风电场并网性能测试中的电网故障分析
风电场并网性能测试中的电网故障分析风电场并网性能测试是确保风电场安全、高效运行的关键环节。
然而，在测试过程中，电网故障可能会出现，给风电场的正常运行带来影响。
本文将对风电场并网性能测试中常见的电网故障进行分析，并探讨相应的解决方案。
1. **电压波动**在风电场并网性能测试中，电网的电压波动是一个常见的问题。
电网电压的突然变化可能会导致风电机组的不稳定运行，甚至引发设备损坏。
造成电压波动的原因可能包括电网负载突变、电网短路等。
为了解决这一问题，可以采取以下措施：- 安装电压稳定器或调节装置，以确保风电机组接入电网后能够稳定运行。
- 加强对电网的监测和预警，及时发现电压波动的迹象，并采取相应的调整措施。
2. **频率偏差**电网频率偏差是另一个可能影响风电场并网性能测试的因素。
频率偏差可能导致风电机组的输出功率波动，影响电网的稳定性。
频率偏差可能由电网负荷变化、发电设备故障等引起。
为了解决频率偏差带来的问题，可采取以下措施：- 对电网进行频率监测，并根据监测结果进行调整，保持电网频率在合适的范围内。
- 风电场应配备频率响应功能，能够根据电网频率的变化调整自身的输出功率，以维持电网的稳定运行。
3. **电网短路**电网短路是风电场并网性能测试中较为严重的故障之一。
电网短路可能导致电网的部分或全部区域停电，对风电场的安全运行造成严重威胁。
为了应对电网短路带来的挑战，可以采取以下应对措施： - 在风电场并网前，对电网进行全面的检测和评估，发现潜在的短路隐患，并及时加以修复。
- 配备电网短路保护装置，能够在电网发生短路时及时切断风电场的供电，以保护设备和人员安全。
通过对风电场并网性能测试中可能出现的电网故障进行分析，可以更好地应对这些挑战，保障风电场的安全运行。
在实际操作中，还应根据具体情况制定相应的应对方案，并定期进行检查和维护，以确保风电场与电网的稳定连接。
风电场并网性能测试中的电压分析
风电场并网性能测试中的电压分析随着可再生能源的发展和应用，风电成为了世界范围内最为成熟的可再生能源技术之一。
但是风电场并网后产生的问题也愈发明显，其中电压问题更是备受关注。
针对风电场并网性能测试中的电压分析这一问题，本文将对此进行深入探讨。
一、电压分析的重要性风力发电场构建在城市或农村地区，通过电网将电能传输到目的地。
在电能传输过程中，电压的稳定性和合规性是合格风电场的基石。
如果电压无法保持稳定，则可能导致发电量减少、电网故障等问题。
风电场电压的分析对于测试和监控电压水平的稳定性和变化至关重要。
因此，在风电场的设计和测试过程中，电压分析必不可少。
二、电压分析的方法电压变异，风速方向和大小，以及其他气象参数和顶部特性等都可能影响电力系统的性能。
因此，需要采用电压分析的方法来确保风电场的可持续性和稳定性。
以下是一些电压分析的方法：1.相电压分析相电压分析是一种最基本的电压分析方法，用于确定系统中相之间的电压变化。
这种方法可以测量一定时间内主/副电缆系统能提供的电能总量，从而计算出各个相的变化率，进而得到时间平均电压值。
2.极电压分析极电压分析也称单相电压分析，是另一种基础的电压分析方法。
该方法通过测量每一相的电压变化，得出风电场中单相电压的变化率。
3.谐波分析风电场中常常会存在一些谐波问题，这对电力系统的正常运转产生负面影响。
谐波分析可以用于检测谐波频率，并将分析结果应用于电网优化和风电场的设计。
三、电压分析的应用电压分析在风电场设计和测试中的应用非常广泛。
一些主要应用领域包括：1.电压稳定性测试在风电场并网测试期间，需要测试风电场的电压稳定性，以便验证风电场的稳定性和性能是否满足要求。
2.电网分析和监测电压分析可以用于检测电网中电压的整体情况，以及可能导致电网故障的其他因素。
3.风电场设计风电场的设计需要考虑电压的稳定性和合规性。
电压分析可以用于确定电网的配置和风电场的布局。
四、结论电压分析是风电场并网性能测试中的一个重要环节。
风电系统的接入对电网电压波动与闪变的影响
风电系统的接入对电网电压波动与闪变的影响风电场引起的电压波动与闪变问题并网型风电场运行过程中可能会引起电网电压波动，进而可能引起闪变现象。
其主要的原因是风速的随机变化特性，以及风电机组本身的一些固有特性的影响，如风剪切、塔影效应、叶片重力偏差以及偏航误差等。
风电场引起的电压波动和闪变问题是又一个值得关注电能质量问题。
本章将首先介绍电压波动和闪变的基本概念，然后详细分析风电机组及风电场产生闪变的原因。
一电压波动与闪变的定义电压波动定义为一系列电压变动或者连续的电压偏差。
电压波动值为电压均方根值的两个极值m ax U 和m in U 之差U ?，常以额定电压N U 的百分数表示其相对百分值，即%100%100m ax ?-==NninNUU U UU V (1)虽然电压波动会引起部分电气设备不能正常工作，但由于实际运行中出现的电压波动值往往小于电气没备对电压敏感度门槛值，可以说由于电压波动使得电器设备运行出现问题甚至损坏的情况并不多见。
但对于照明电光源来说，电压波动会引起令人烦恼的灯光闪烁，严重时刺激人的视感神经，使人们难以忍受而情绪烦躁，从而干扰了正常工作和生活。
通常，白炽灯对电压波动最为敏感。
因此，在研究电压波动带来的影响时，通常选白炽灯光照设备受影响的程度作为判断波动是否能被接受的依据。
从而引进了闪变这一概念。
闪变一词是闪烁的广义描述，可以理解为白炽灯的电压波动造成灯光照度不稳定对人眼视感的反应。
严格地讲，闪变是电压波动引起的有害结果，是指人对照度的波动的主观视觉反映。
二电压波动与闪变的限值GB12326——2000给出了电压等级下闪变的限值，如表1所示：表1 各级电压下的闪变限值注：1、GB12326——2000中st P 和lt P 每次测量周期分别取10min 和2h 。
2、MV 括号内的值仅适用于PCC 连接的所有用户为同电压等级的场合。
3、GB 12326——2000的电压等级划分：LV （NU ≦1kV ）、MV （1kV<n< bdsfid="83" p=""></n<>U≦35kV ）、HV （35kV<n< bdsfid="86" p=""></n<>U≦220kV ）三电压波动与闪变产生的原因传统电力系统中闪变产生的原因是电弧炉、轧钢机等大容量冲击性功率的装置运行造成的。
风电并网的电压波动研究
Abstract
The wind energy is uncertain, and when a large scale wind power is injected into the power grid, the voltage fluctuation of the power network is caused.
图2-3变速恒频的双馈风力发电系统
2.2
2.2.1
风力机是由风轮、塔架和对风装置组成，风轮是风力机的重要组成部件。其工作过程是：风轮捕获风能，并将其转化为机械能，再经由风轮轴传送出去。风力机的工作原理是利用空气流经风轮叶片时产生的空气动力推动叶片旋转，从而完成风的动能到机械能的转换。
风力机从不同的角度有不同的分类方法，从其原理上可分为升力型风力机和阻力型风力机，从其结构上可分为水平轴风力机和垂直轴风力机，目前普遍使用水平轴升力型风力机。
Keywords:wind power generation, windturbinedoubly-fedinductiongenerator,voltage fluctuation,fault analysis
第
1.1
能源是人类社会发展与进步的物质基础。随着全球经济的持续快速增长对能源资源的需求和依赖与日俱增。而以煤、石油、天然气等为主的传统化石能源资源在不断地开发利用过程中逐渐面临着枯竭的危机并带来了一系列的环境污染问题，从而制约了社会的进步和经济的发展，故人类迫切需要调整能源结构由以传统化石能源为主的单一能源结构向以新能源和可再生能源为主的多元化能源结构转变。
图2-1恒速恒频的异步风力发电系统
2.1.2
直驱式永磁同步风力发电系统结构如图2-2所示。系统中省去了齿轮箱，发电机采用多极永磁同步发电机，其运行转速比较低，故由风力机直接驱动发电机进行发电，然后再经全功率的AC/DC/AC变换器接入电网，风电机组输出的全部功率都要经变换器传递，故变换器的成本较高。
风力发电引起的电压波动和闪变探究
风力发电引起的电压波动和闪变探究摘要：风能是一种清洁环保的可再生能源，随着全球性能源危机的出现，风能已经被世界各国所高度关注，近年来，随着风能发电的扶持力度在不断加大，从而使得我国风能发电获得了更加长足的发展。
但风能的不稳定性使得风能发电的电能呈现出电压波动等现象，对风能的利用有着极大的阻碍作用，所以，本文就针对风力发电引起的电压波动与闪变的影响因素进行了较为深入的分析与研究，并提出了解决风能产生电压波动和闪变的有效措施，从而更好地抑制电压波动与闪变。
关键词：风力发电；电压波动；闪变随着全球性能源危机的出现，风能已经被世界各国所高度关注，相较于部分国家而言，我国风力资源相对较高，同时，我国也是风能利用最早的国家之一。
所以，我国极为重视风力发电系统的研究工作，而风力发电系统由于多种因素的影响引起的电压波动与闪变将会造成多方面的危害，电压波动与闪变对生活与生产都将造成极大程度的损失，为此，就需对风力发电引起的电压波动与闪变的影响因素进行有效的分析，并采取解决风能产生电压波动和闪变的有效措施，从而更好地抑制电压波动与闪变。
1风力发电机的研究现状在风力发电系统中的重要装置也就是发电机，他的工作原理是把风动力同进行输出的电能进行相连接的设备，其不但影响着输出电能的质量和功效，同时也影响了整个风电转换系统的性能和装置的结构。
按风力发电系统中发电机型式可分为笼式异步发电机、双馈异步发电机和永磁型同步发电机。
现今，发电机在风电系统中的形式：1.1异步发电机风力发电系统异步风力发电机是通过恒定的速度来运行的，对于采取失速调节或主动失速调节，风力发电系统异步发电机主要采用异步感应电机。
风力发电系统异步发电机一般都是直接联入电网，就算容量过大也可以通过晶闸管控制的软投入法接入电网。
在同步转速附近合闸并网，冲击电流比较大，另外需要电容无功补偿。
1.2双馈式发电机为了降低风力发电系统中变换器的功率，风力发电系统双馈发电机开始应用于风力发电系统中。
风力发电引起的电压波动和闪变
风力发电引起的电压波动和闪变孙涛1，王伟胜1，戴慧珠1，杨以涵2（1．中国电力科学研究院，北京 100085；2．华北电力大学电力工程系，北京102206）摘要：并网风电机组在持续运行和切换操作过程中都会产生电压波动和闪变，对当地电网的电能质量有不良影响。
从并网风电机组输出的功率波动出发，分析了风力发电引起电压波动和闪变的主要原因。
介绍了关于并网风电机组电能质量的国际电工标准IEC 61400-21，给出了风电机组在持续运行与切换操作期间引起的闪变值和相对电压变动的计算公式。
然后综述了有关风力发电引起的电压波动和闪变的计算方法和影响因素等方面的研究成果，最后展望了未来的研究方向和研究重点。
关键词：风力发电；电能质量；电压波动；闪变1 引言随着越来越多的风电机组并网运行，风力发电对电网电能质量的影响引起了广泛关注。
风资源的不确定性和风电机组本身的运行特性使风电机组的输出功率是波动的，可能影响电网的电能质量，如电压偏差、电压波动和闪变、谐波等。
电压波动和闪变是风力发电对电网电能质量的主要负面影响之一。
电压波动的危害表现在照明灯光闪烁、电视机画面质量下降、电动机转速不均匀和影响电子仪器、计算机、自动控制设备的正常工况等[1，2]。
电压波动为一系列电压变动或工频电压包络线的周期性变化。
闪变是人对灯光照度波动的主观视感。
人对照度波动的最大觉察频率范围为0.05~35Hz，其中闪变敏感的频率范围约为6~12Hz[1]。
衡量闪变的指标有短时间闪变值P st和长时间闪变值P l t。
短时间闪变值是衡量短时间（若干分钟）内闪变强弱的一个统计量值。
短时间闪变值的计算不仅要考虑电压波动造成的白炽灯照度变化，还要考虑到人的眼和脑对白炽灯照度波动的视感。
长时间闪变值由短时间闪变值推出，反映长时间（若干小时）闪变强弱的量值。
本文从并网风电机组输出的功率波动着手，分析了风力发电引起电压波动和闪变的主要原因，并介绍了关于并网风电机组电能质量的国际电工标准IEC 61400-21[3]，总结了风力发电引起的电压波动和闪变的计算方法和影响因素，最后对未来的研究方向和研究重点进行了展望。
风力发电为何会引起电压波动和闪变？
风力发电为何会引起电压波动和闪变？
风力发电引起电压波动和闪变的根本原因在于：并网风电机组输出功率有波动。
造成风电机组输出功率波动的因素很多，主要包括两方面：
（1）风况：如平均风速和湍流强度等；
（2）风电机组的特性：如恒速机组和变速机组对同样风况的响应不一样，风电机组的启停和切换也会对总输出有影响；
输出功率波动会影响电压波动和闪变，是因为线路阻抗上存在压降。
输出功率中的有功电流分量，作用在线路电阻上，压降表现为R*Ir；输出功率中的无功电流分量，作用在线路电抗上，压降表现为jX*Im。
因此，有功电流和无功电流都会造成明显的电压降落，当并网风电机组的输出功率波动时,有功电流和无功电流随之变化,从而引起电网电压波动和闪变。
波动和闪变的大小除了受输出功率波动影响外，还受并网公共连接点的短路容量和电网特性影响。
关于电压允许波动和闪变，我国的电能质量国家标准文档标号为GB/T 12326，是根据国际标准IEC61000--4-15（IEC868是它的前身）制定的。
电压闪变是电压波动的一种特殊反映，它主要是衡量了电压波动对人视觉的影响。
在计算时先取出交流电压包络线中的波动分量，然后通过眼－脑环节模拟，将该波动分量折算成可定量估计的视感度曲线，最后对视感度曲线在一定时间内作统计，得到通常所说的短时闪变Pst值（10min统计结果）和长时闪变Plt值（2小时统计结果）。
并网风电场对电力系统电压稳定性影响的研究论文
并网风电场对电力系统电压稳定性影响的研究论文并网风电场对电力系统电压稳定性影响的研究论文摘要：阐述了国内外风力发电的发展和现状，分析了风力发电的类型和特点以及风电场并网的相关问题，研究了风电场的接入对电网电压的影响。
并通过PSCAD中对恒频恒速的普通异步电动机组和变速恒频的双馈电动机组成的风电场构建仿真模型得出一系列的结论。
关键词：风力发电;潮流计算;电压稳定性0引言风力发电作为可再生能源中一种重要的利用形式，是目前技术最成熟，最具规模开发的发电形式。
由于风资源的大规模开发、单一风电场装机容量的增加，导致风力发电在电网中所占比例越来越大。
风电的大量接入改变了电网中原有的潮流分布，而且风速的随机性和间歇性导致风力机输出功率不稳定，风电场输出功率的波动性会对电网电压造成严重影响。
因此，深入研究并网风电场对地区电网电压稳定性的影响，对开发和规划风电场都具有重要的现实意义。
1课题的目的及意义风力发电由于其在减轻环境污染、调整能源结构、解决偏远地区居民用电问题等方面的突出作用，越来越受到世界各国的重视并得到了广泛的开发和利用。
风速的随机性和间歇性导致风力发电机功率的不稳定性，风电场并网运行对电力系统电能质量、安全稳定带来诸多负面的`影响，为了更加充分的开发利用风力资源，在风电场建设之前，需要对并网风电场接入电力系统稳定的影响做深入的研究分析，并计算出风电在电力系统中的最佳配置容量，这对风电场的规划设计以及电力系统的稳定运行都有着重要意义。
2风力发电机组的分类风力发电机是一种将风能转换为机械能，再由机械能转换为电能的机电装置。
风力发电过程是：空气流动的动能作用在叶轮上，将动能转换成机械能，叶轮的转轴与发电机的转轴相连，通过传动机构将机械能送至发电机转子，带动着转子旋转发电，实现由机械能向电能的转换，最后风电机组将电能通过风电场变电站升压与电网连接。
在本课题中，我们主要是结合建立的标准风电机组的数学模型，进行各种计算与仿真，分析并网风电场对电网电压稳定的影响。
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短时间闪变值
参考文献
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K f 产生同样视感度的8.8Hz正弦电压波动V％ 产生同样视感度的f Hz正弦电压波动V％
0 引言
风力发电作为目前世界上可再生能源开发利 用中技术最成熟、最具规模开发和商业化发展前 景的发电方式之一，由于其在减轻环境污染、调 整能源结构、解决偏远地区居民用电问题等方面 的突出作用，越来越受到世界各国的重视并得到 了广泛的开发和利用。 风力发电以风作为动力源，有其特殊性[1]。 风电机组的原动力来源于流经风力机的风能，由 于风速和风向具有随机变动的自然特性，因此风 电机组的电能输出也是随机变动的。 这种随机的、 随风速变动的功率注入电网，将引起并网点等系 统电压的波动和闪变，对电网的电能质量造成影 响。随着风电场规模的增大，风电场接入系统引 起的电能质量问题将越来越严重[2]。 本文将以国际电工委员会（IEC）提出的闪 变仪标准为基础，设计和实现 IEC 闪变仪的软件 模拟，进而研究风力发电并网对系统电压闪变的 影响。
2.2 风速特性对闪变值的影响 1、 平均风速对闪变值的影响 设系统等值阻抗 XS＝0.01Ω，在风速模拟中 取 seed＝605、σ＝1，分别在不同的平均风速情 况下进行系统仿真，得到公共并网点电压变化波 形，进行闪变分析，分析结果如图 4 所示。
1.4 1.2 1
短时间闪变值
0.8 0.6 0.4
1
1 IEC 闪变仪原理
1.1 闪变的定义与测量 广义的闪变包括电压波动的全部有害作用， 而通常闪变是指人对照度波动的主观视感。电压 波动引起照度波动对人的主观视觉反应称为瞬时 闪变视感度。 通常以闪变觉察率为 50％作为瞬时 闪变视感度的衡量单位，定为 S=1 觉察单位。与 S=1 觉察单位相应的电压波动值ΔV(%)是 S=1 觉
b4 ＝7.464； b3 ＝9.141； b6 ＝1.0。
3） 灯－眼－脑环节的模拟实际上是用传递函 数 K(s)实现式(1)所示的系统， 逼近觉察率为 50% 的视感度曲线， 式(1)中的参数： ＝2 4.05981；
风电机组
并网点母线
无穷大系统
图 3 风力发电机－无穷大算例系统
1 ＝2 9.15494； 2 ＝2 2.7979；k＝1.7482；
也会增大。 风速的大小和风速变动的范围都是自然条件 决定的，无法为人们控制，而它们又对闪变有着 较大的影响，可能会使得风力发电机组并网的闪 变值超过允许值(Pst=1)，因此需要通过其他利于 控制的手段解决这一问题。 3、 随机数种子 seed 对闪变值的影响 设系统等值阻抗 XS＝0.01Ω，在风速模拟中 取平均风速 v＝10、σ＝1，分别在不同的 seed 情况下进行系统仿真，得到公共并网点电压变化 波形，进行闪变分析，分析结果如图 6 所示。
器的电压数值和发生标准调制波电压作仪器自检 用。 (2)框 2 是模拟灯的作用，用平方检测方法从 工频电压波动中解调出反映电压波动的调幅波。
u(t) 框1 输入适 配和自 检 框2 平方检 测滤波
框3 0.05-35 Hz带通 , 视感加 权滤波
框4 平方一 阶低通 滤波
框5 闪变统 计评价
S(t)进行在线统计分析或将其输出做离线统计分 析求得并输出短时间闪变严重度 Pst。IEC 闪变仪 采用 5 个规定值或百分值，计算短时间闪变的统 计值 Pst， Pst 称为短时间闪变严重度， 可用下式求 出
SCR Sห้องสมุดไป่ตู้PCC / Pwind
(6)
其中，Pwind 为风电机组功率，SPCC 为公共连 接点处的短路容量
S PCC＝
LP ( s )
式中 ＝300ms。 (5)框 5：闪变的统计分析。根据框 4 输出的
2
1 1 s
U2 XS
(7)
(4)
其中，U 为公共连接点处额定电压，XS 为系 统等值电抗。
短时间闪变值
图 5 方差对闪变值的影响
由图 5 可知风速的方差越大，风电机组引起 的电压波动和闪变越大。换言之，随着风速的变 化加剧，风力发电机组所引起的电压波动和闪变
3
1.6 1.4 1.2 1 0.8 0.6 0.4 0.2 0 25 36 72 短路容量比 90 1.20E+02
致谢
本文研究得到上海市教委发展基金项目资助 (05LZ03) 和 上 海 市 重 点 学 科 建 设 项 目 资 助 (P1301)。
Pst 0.0314 P0.1 0.0525 P1 0.0657 P3 0.28P10 0.08P50
(5)
图 2 IEC 闪变仪框图
(3)框 3 是闪变仪的中心环节，是对灯－眼－ 脑环节的模拟，它包含一个高通滤波器、一个低 通滤波器和模拟的灯－眼－脑环节。 1）0.05Hz 高通滤波器的传递函数
HPs
s 1 s
(2)
2 风力发电并网系统闪变分析
2.1 系统简介 本节用一个风力发电并网示例系统来说明上 文提出的模拟闪变仪的算法和模型，这个简化的 风力发电机－无穷大系统如图 3 所示，其中风力 发电机组容量为 1.3MW，额定电压 690V。
系统等值阻抗
式中 2 0.05s 。 2）六阶巴特沃斯 35Hz 低通滤波器系统函为
风力发电并网运行电压闪变分析研究
李东东，钱 经
（上海电力学院电力与自动化工程学院，上海市 杨浦区 200090） 摘 要： 随着能源日益紧缺， 风力发电作为可再生能源中
发展的最快的能源被广利泛用。 由于风力发电很大程度上 受风的影响， 易产生出力波动， 从而带来电网的电压波动 和闪变等电能质量问题， 对于电压波动和闪变的研究显得 越来越重要。在 IEC 闪变仪的原理基础上，本文研究了 其模拟化实现方法，对各环节进行了设计，利用 Matlab 对闪变仪进行模拟。并将模拟的闪变仪应用于某风电系 统，对其短时闪变指标 Pst 值进行了计算，分析风况以及 并网系统状况对闪变值的影响。 关键词：风力发电；电压闪变；电能质量；闪变仪
2 1.8 1.6 1.4 1.2 1 0.8 0.6 0.4 0.2 0 0.5 0.75 1 方差 2 3
图 6 随机数种子对于闪变值的影响
由图 6 可知，seed 对于闪变值的影响是一条 在某一平均值附近波动的曲线。 这是容易理解的， 因为 seed 的不同仅表示不同的风速模拟序列， 而 它们根本的变化特征 （如功率谱特性） 是一致的， 这也在一定程度上反应了本文的风速模拟和闪变 分析程序的正确性。 2.2 风电机组所接入系统的强度对闪变值的影响 在风速模拟中取平均风速 v＝10、 seed＝605、 ＝ 1， 分别在不同的系统阻抗、 即短路容量比的情 况下进行系统仿真，得到公共并网点电压变化波 形，进行闪变分析，分析结果如图 7 所示。 由图 7 可以看出，除去风速特性外，风电机 组所接入系统的电网强度对其引起的电压波动和 闪变也具有较大影响。风电场公共连接点的短路 比是影响风电机组引起的电压波动和闪变的重要 因素，公共连接点短路比越大，风电机组引起的 电压波动和闪变越小。而这一因素是人们可在电 力系统的规划和运行时予以一定控制的，因次也 是改善风力发电闪变问题的主要途径。
1
1 b1s c b2 s c 2 b3 s c 3 BW(s) 4 5 6 b s b s b s 5 c 6 c 4 c
1
1
(3)
式中 ＝2 0.05 s ； b1 ＝ b5 ＝3.864； b2 ＝
式中 5 个规定值 P0.1 、 P 1、P 3 、P 10 和 P 50 分 别 为 在 此 时 间 段 内 瞬 时 时 间 闪 变 度 S(t) 超 过 0.1%、1%、3%,、10%和 50%时间的觉察单位值。 根据上述原理框图，本文的模拟闪变仪利用 Matlab/Simulink 进行实现，并用于下节的风力发 电并网系统研究中。
在研究中考查了各种影响闪变的因素。首先 是风速变化的影响，本文中的模拟风速也在 Matlab 环境下由程序生成，相关的因素包括风速 模型的三个参数[1]：平均风速 v、风速的方差σ、 生成风速的随机数种子 seed；还考虑了系统的影 响，用短路容量比来表示系统的强度。短路容量 比 (SCR) 是 公 共 连 接 点 (Point of Common Connection)处的短路容量和风力发电机组功率的 比值
3 ＝2 1.22535； 4 ＝2 21.9。
(4)框 4：模拟人脑神经对视觉反映和记忆效 应。为反映光照度暂态变化的能见度，增加平方 和滤波两个功能。闪变信号的平方，模拟非线性 的眼－脑觉察过程；闪变信号的平滑平均，模拟 人脑的记忆效应，其积分功能由一阶 RC 低通滤 波器来实现。框 4 的输出 S (t)反映人的视觉对于 电压波动的瞬时闪变感觉水平，其传递函数的时 间常数为 300ms。模拟人脑神经对视觉反映和记 忆效应的低通滤波器传递函数为