基于虚拟同步发电机的风电场并网控制研究
第39卷第21期电力系统保护与控制Vol.39 No.21 2011年11月1日Power System Protection and Control Nov. 1, 2011 基于虚拟同步发电机的风电场并网控制研究
王思耕1，葛宝明1，毕大强2
（1.北京交通大学电气工程学院，北京100044；2.电力系统国家重点实验室，清华大学电机系，北京100084）
摘要：随着风力发电容量占电网容量的比重不断加大，风电场对电网稳定性的影响也越来越大。同步发电机具有调节系统功率平衡，维持电网电压稳定的作用，并具有自同步特性，适于系统并联。通过在风电场交流侧配置储能电池，并对储能系统的逆变器采取基于同步发电机模型的控制策略，将风电场等效为虚拟同步发电机（Virtual Synchronous Generator-VSG），使风电场向电网输送的功率平滑，并对大电网体现同步发电机的特性。根据负荷的波动，调节自身输出功率，维持系统频率与电压稳定，有效提高了大规模风电场并网性能。建立了由风力发电机组、储能电池及汽轮发电机组组成的系统仿真模型，仿真结果验证了控制策略的可行性。
关键词：风电场；储能；虚拟同步发电机；功率平抑；调频调压
Control strategies of grid-connected wind farm based on virtual synchronous generator
WANG Si-geng1，GE Bao-ming1，BI Da-qiang2
（1. School of Electrical Engineering，Beijing Jiaotong University，Beijing 100044，China；
2. State Key Lab of Power System，Dept of Electrical Engineering，Tsinghua University，Beijing 100084，China）Abstract：With the increase of grid-connected capacity of wind power generation the influence of wind farm power fluctuation on
，
the grid stability becomes more and more serious. In power system synchronous generator can adjust system power and stabilize grid
，
voltage and it has the feature of self-synchronization，fitting for system shunt connection. By adding a energy storage battery to wind farm AC side and adopting control strategy based on synchronous generator model to the converter of storge system，this paper makes the wind farm behave like a Virtual Synchronous Generator (VSG) and makes the power sending to power grid from wind farm smooth and makes it embody the feature of the synchronous turbine. According to load fluctuation，it can adjust its output power，stabilize system frequency and voltage，and effectively enhance the grid-connected performance of large-scale wind farm. A detailed model consisting of wind turbine energy storage and steam turbine unit is developed by using MATLAB/Simulink. The simulation results ，
show the feasibility of the control strategy.
Key words：wind farm；energy storage；virtual synchronous generator；power smooth；freguency and voltage regulation
中图分类号： TM341; TM762 文献标识码：A 文章编号： 1674-3415(2011)21-0049-06
0 引言
风能作为一种洁净的可再生能源，符合环境保护计划的要求，风力发电技术产业在世界范围内得到飞速发展。但是由于风能具有随机性和间歇性，随着电网中风力发电装机容量所占的比例逐步提高，大规模风电场对系统的稳定性造成的影响也逐渐加大[1-3]。同时，由于系统负荷变化导致的频率变
基金项目：电力系统国家重点实验室资助项目（SKLD09KZ10）；台达电力电子科教发展计划基金资助项目（DREG2009006，DREG2010001）化也会变得更加剧烈，容易使电网失去稳定性。
同步发电机在电力系统中具有维持系统功率平衡、稳定电压的重要作用。文献[4-6]在微电网领域中提出虚拟同步发电机理论，即通过在分布式发电电源直流侧配置储能系统，并配以基于同步发电机模型的并网逆变器控制算法，使分布式电源对大电网体现同步发电机特性，为系统频率稳定性做出贡献。文献[7-8]通过将储能系统配置于风电场中，可以有效平抑风电场输出功率的波动，提高系统的稳定性，但仍未改变电力电子接口对电网的影响。现有文献的仿真工作多以无穷大电源模拟电网，没能有效体现出风电场及负荷波动对系统频率的影响以
- 50 - 电力系统保护与控制
及储能装置对频率的调整作用，并且在系统无功分配与电压关系上也并未进行深入研究。
本文构建了以实际汽轮发电机组模拟电网的风电并网控制系统，验证了大容量风电场以及系统负荷波动对电网频率稳定性的影响，并采用虚拟同步发电机思想，在风电场出口处配置储能电池，通过对储能电池逆变器控制策略的设计，使该风力发电系统向电网输送平滑功率，减小风电场对电网频率的影响，同时相对电网具有同步发电机的外特性，即可以根据系统负荷波动，调节自身输出功率，实现同步发电机的调频调压功能，有效提高系统稳定性，利于电网对风电场的接纳。
1 储能型风电场并网系统
1.1 系统结构
风电场并网系统由汽轮发电机组、配置储能电
池的风力发电机组组成，结构如图1所示。其中，
汽轮发电机组由多台同等容量的汽轮发电机组并
联，组成火力发电厂输入电网。
风力发电机组采用直驱永磁同步发电机组[9]，
由风力机、永磁同步发电机（PMSG ）、机侧变流器
以及网侧变流器组成，如图1所示。机组通过对双
PWM 变流器的控制，实现风能的最大功率跟踪
（MPPT ），以充分利用风力资源，提高风能利用率；
通过矢量控制对系统有功功率与无功功率进行解耦
控制，使机组运行于单位功率因数。
储能系统配置在风电场出口并网处，相比于在直流侧配置储能系统，其减少了一级能量变换，经济性更好，并便于集中控制[10]。通过对储能电池逆变器的控制，使风电场与储能系统一起等效为一台虚拟同步发电机，如图1
中虚线框内所示。
图1 储能型风电并网系统
Fig.1 Configuration of the wind farm with energy storage 1.2 系统的虚拟同步发电机特性控制原理
虚拟同步发电机原理如图2所示，主电路采用
三相电压型逆变器，允许能量双向流动；L i 、C i 分别为滤波电感与滤波电容，R i 为线路电阻（i =a ，b ，c ）。下标WT 、Bat 和VSG 分别对应风电场、储能电池和虚拟同步发电机。U abc 为风电场并网电压，即虚拟同步发电机端电压。若得到虚拟同步发电机电枢电压，将其作为逆变器的SVPWM 调制信号波，逆变器输出电压经LC 滤波后可得到具有同步发电
机特性的风电场并网电压。
图2 虚拟同步发电机原理图
Fig.2 Principle of the virtual synchronous generator （VSG ）
1.3 虚拟同步发电机建模
为了实现同步发电机的基本特性，并简化模型，采用同步发电机的二阶机电暂态模型[11]：
0a s
j E U IR IX =++ （1） T e d d J
M M t
Ω
=? （2） 式中：0
E 为激磁电动势；U 为电枢端电压，也即发电机输出电压；R a 、X s 为电枢电阻与同步电抗；J
为转动惯量；?为机械角速度；M T 、M e 分别为原
王思耕，等 基于虚拟同步发电机的风电场并网控制研究 - 51 -
动机的机械转矩与电磁转矩。由电角度与机械角度的关系ω=p ?，取极对数p =1，并以同步旋转轴为参考轴，得到以电角度表示的转子运动方程如式（3）。
N T e T e d()
d 1()d d d d J J M M P P t t t
ωωωωθω??==?=?????=?? （3） 其中：ωN 为同步电角速度；θ为电角度；P T 、P e 分别为原动机的机械功率与发电机的电磁功率。
2 虚拟同步发电机控制器
2.1 功频控制器
在电力系统中，发电机输出的有功功率之和，在任何时刻都同系统的有功功率负荷相等，并且负荷功率的任何变化都立即引起发电机输出功率相应变化，导致作用在发电机机组转轴上的原动机功率（扣除各种损耗）与电磁功率不平衡，从而引起转速变化，影响频率稳定。此时，发电机组的原动机调速系统开始工作，通过改变原动机的进汽（水）量，相应增加或减少发电机的出力，使得功率重新平衡，建立新的稳态，此过程即为电力系统的频率一次调整。参考同步发电机调速器原理，并结合功率平抑控制方法，设计功频控制器如图3所示。
图3 功频控制器
Fig.3 Control principle of speed regulator
1）功率平抑功能：为便于分析，考虑系统负荷没有波动的情况，此时f =f N =50 Hz ，ΔP =0。P N 为风电场并网功率指令值，也作为虚拟同步发电机的额定有功功率值，其取值为风电场由MPPT 控制输出的有功功率经低通滤波后的值，滤除了对电网影响较大的功率高频成份[12]。储能电池的功率指令值P T =P N -P WT 实现了对风电场有功功率的平抑。
2）频率调节功能：引入发电机静态调差系数R
[13]：
2121N N
N N //f f f R P P P f f P R R P P f ??Δ?
=?=???Δ??
Δ?=?=?Δ?
（4）
式中：R *为标幺值；P N 、f N 分别为额定运行时的有功功率与频率。公式（4）引入比例系数K P =1/R ，实现对频率的一次调整，即：当系统负荷波动时，引起频率变化量Δf ，其作用于控制器后，得到原动机出力的指令值P ref ，其减去风电场输出的功率，得到储能电池的功率指令值P T ，即由储能系统承担的功率调节量ΔP 。
在储能电池容量允许的情况下，此功频控制器可以实现功率平抑与调频调压双重功能，当调节量超出储能系统容量时，需采取投入其他发电单元或切除负荷等手段来维持系统频率稳定。 2.2 励磁控制器
电力系统的电压稳定取决于无功功率的平衡。当发电机接于无穷大系统时，通过调节发电机励磁电流的大小就可以控制发电机输出的无功功率的大小，从而维持系统无功功率平衡，实现电压稳定[14]。但是在实际运行中，与发电机连接的电网并非无穷大系统，系统电压将随负荷的变化而变化。因此，本文参考发电机的电压调节特性，设计虚拟同步发电机的励磁控制器，如图4所示。
图4 励磁控制器
Fig.4 Control principle of excitation controller
定义电压调差系数δ：
2121N N
N N //V V V Q Q Q V V Q Q Q V δδδ??Δ?=?=???Δ??
Δ?=?=?Δ?
（5）
式中：δ*为标幺值；Q N 、V N 分别为额定运行时的无
功功率与电压。
通过取比例系数K Q =δ，将电压调差系数引入到励磁控制器中，使发电机无功电流随系统电压下降而增加，有利于维持电力系统稳定运行，并可以通过人为调整调差系数的取值，使得并联的发电机组具有统一的电压——无功特性（δ*取值一致）。这样，并联运行的发电机组便可以按照额定容量合理分配负荷的无功功率，保持系统电压稳定[15]。
图4中，Q 为测得的虚拟同步发电机向电网输
- 52 - 电力系统保护与控制
送的无功功率。当系统无功负荷变动时，Q 偏离额定无功功率Q N ，通过调差系数得到端电压指令值U ref ，与测得的虚拟同步发电机端电压U 比较，经过PI 控制器，得到激磁电动势的幅值E o 作用于虚拟同步发电机，从而实现对端电压的闭环控制。
3 系统仿真验证
利用Matlab/Simulink 仿真软件搭建了风电场并网系统模型，其各部分仿真参数为：
1）汽轮发电机组。额定容量100 kV A ，额定有功80 kW ，额定无功60 kvar ，额定电压380 V ，额定频率50 Hz 。
2）风力发电机组。额定容量25 kW ，额定风速13 m/s ，储能电池容量18 kV A ；配置储能电池后等效为虚拟同步发电机：额定容量25 kV A ，额定有功20 kW ，额定无功15 kvar 。
3）虚拟同步发电机控制算法参数。R a =0.01 ?，X s =0.25 ?，J =0.12 kg·m 2。上述参数参考实际同步发电机参数并根据系统运行工况灵活选取。滤波电感L =4 mH ，滤波电容C =10 μF ，线路电阻R =0.1 ?。 3.1 风电场输出功率平抑
系统带有功负荷100 kW ，无功负荷75 kvar 。图5（a ）为风速波形，图5（b ）为风电场输出有功功率，图5（c ）中P g 、P WT 和P Bat 分别对应风电场并网功率、风电场输出功率和储能电池吞吐功率。
由图5（a ）、（b ）可见，风速在12 m/s 上下波动，风电场采用MPPT 控制策略后，由于风速的变化，导致其输出波动较大的有功功率馈入系统，瞬时功率波动最高可达8 kW ，对电网的稳定性产生较大影响。针对此风速变动情况，并结合虚拟同步发电机控制方法对容量的需求，配置容量为18 kV A 的储能系统于风电场交流侧，可快速吞吐风电场的功率波动，使并网功率波动控制在4 kW 之内，使得风电场注入系统的有功平滑，系统频率稳定。如图5（c ）、5（d ）所示。
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
3.0
3.5
4.0
024********t /s V / (m /s )
(a) 风速
0.5
510152025
30P / k W
t /s
(b) 风电场输出有功功率
-t /s
P / k W
(c) 储能电池平抑风电场有功功率
0.5 1.0 1.5
2.0
2.5
3.0 3.5
4.0
49.0
49.550.050.5
51.0t /s
f /H z
(d) 系统频率
图5 储能电池平抑风电场输出功率
Fig.5 Using energy storage to smooth power of the wind farm
3.2 虚拟同步发电机调节特性
风速设定与3.1节中一致，系统带额定负荷：有功100 kW ，无功75 kvar 。有功负荷在2 s 时刻减少10%，于3 s 时刻恢复。系统仿真结果如图6所示。下标Load 对应向负荷提供的功率，Grid 对应电网（汽轮发电机组）提供功率，VSG 对应虚拟同步发电机提供功率。
通过调整虚拟同步发电机控制环节中比例系数K P 、K Q ，使其对应的发电机静态调差系数R *与电压调差系数δ*分别与汽轮机组一致，可使得虚拟同步发电机与汽轮机组可以按照各自容量合理分配负荷的有功与无功功率[15]。本文参照实际汽轮机组调节特性，选取R *=0.05，δ*=0.03。如图6（a ）、6（b ）所示，虚拟同步发电机与电网始终按各自容量1:4分配负荷；由图6（c ）可见，在2~3 s 时刻内，系统有功负荷减少，频率上升，在3 s 后负荷恢复后，
王思耕，等 基于虚拟同步发电机的风电场并网控制研究 - 53 -
频率也相应回到原值。系统的频率与负荷的有功变动呈现出相反趋势，体现了同步发电机的下垂调整特性，实现了对频率的一次调整，由图6（d ）可见，系统无功功率基本不受影响，系统无功始终平衡，电压幅值稳定。
t /s
P / k W
(a) 系统有功功率
t /s
Q /k v a r
(b) 系统无功功率
0.5
1.0 1.5
2.0 2.5
3.0 3.5
4.0
49.0
49.550.050.5
51.0t /s
f /H z
(c) 系统频率
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
3.0 3.5
4.0
270280290300310320330t /s
U m a g / V
(d) 并网相电压幅值
图6 虚拟同步发电机维持系统稳定性 Fig.6 Contribution of VSG on stabilization of the grid
4 结论
本文通过设计风电场储能电池的控制策略，将配置有储能系统的风电场等效为虚拟同步发电机，
使风电场具备友好的并网接口特性：风电场输出功率平滑，有效减小风电场输出功率波动对电网频率的影响；对电网体现同步发电机的特性，可根据系统负荷的波动而调整自身输出，自动维持系统功率平衡，从而使系统电压频率稳定。仿真结果验证了控制策略的可行性。由于电力电子器件组成的逆变电源响应速度很快，其与实际电网或汽轮发电机组的配合问题，以及暂态过程中的系统负荷功率分配问题还有待于进一步深入研究。 参考文献
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收稿日期：2010-11-25； 修回日期：2010-12-28
作者简介：
王思耕（1987-），男，硕士研究生，研究方向为新能源发电控制技术；E-mail：09121999@https://www.wendangku.net/doc/fc11697535.html,
葛宝明（1971-），男，博士，教授，博士生导师，研究方向为电机及其控制；
毕大强（1973-），男，博士，高级工程师，研究方向为电力系统主设备继电保护、电力电子技术在电力系统中的应用。
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收稿日期：2010-11-22； 修回日期：2011-04-03
作者简介：
王增平（1964-），男，博士，教授，博士生导师，研究方向为电力系统继电保护和变电站综合自动化；
王 雪（1978-），男，博士研究生，讲师，研究方向为电力系统继电保护。E-mail：wangxuedl@https://www.wendangku.net/doc/fc11697535.html,
同步电机课后习题参考答案
14-1水轮发电机和汽轮发电机结构上有什么不同，各有什么特点？ 14-2 为什么同步电机的气隙比同容量的异步电机要大一些？ 14-3 同步电机和异步电机在结构上有哪些异同之处？ 14-4 同步发电机的转速为什么必须是常数？接在频率是50Hz电网上，转速为150r/min的水轮发电机的极数为多少？ 14-5 一台三相同步发电机S N=10kV A，cosφN=0.8（滞后），U N=400V，试求其额定电流I N和额定运行时的发出的有功功率P N和无功功率Q N。 14-6 同步电机在对称负载下稳定运行时，电枢电流产生的磁场是否与励磁绕组匝链？它会在励磁绕组中感应电势吗？ 14-7 同步发电机的气隙磁场在空载状态是如何激励的，在负载状态是如何激励的？ 14-8 隐极同步电机的电枢反应电抗与与异步电机的什么电抗具有相同的物理意义？ 14-9 同步发电机的电枢反应的性质取决于什么，交轴和直轴电枢反应对同步发电机的磁场有何影响？ 答案： 14-3 2p=40 14-4 I N=14.43A，P N=8kW，Q N=6 kvar
15-1 同步电抗的物理意义是什么？为什么说同步电抗是与三相有关的电抗，而它的值又是每相的值？ 15-2 分析下面几种情况对同步电抗有何影响：（1）铁心饱和程度增加；（2）气隙增大；（3）电枢绕组匝数增加；（4）励磁绕组匝数增加。 15-9 (1) * 0E =2.236， (2) *I =0.78（补充条件： Ｘ*S 非=1.8） 15-10 (1) *0E =1.771, 0E =10.74kV ， 4.18=θ 15-11 0 2.2846E * =, 013.85kv E =，32.63θ= 15-12 012534.88v E =，57.42ψ=，387.61A d I =，247.7A q I = 16-1 为什么同步发电机的稳态短路电流不大，短路特性为何是一直线？如果将电机的转速降到0.5n 1则短路特性，测量结果有何变化？ 16-2 什么叫短路比，它与什么因素有关？ 16-3 已知同步发电机的空载和短路特性，试画图说明求取Ｘd 非和Kc 的方法。 16-4 有一台两极三相汽轮同步发电机，电枢绕组Y 接法，额定容量S N =7500kV A ，额定电压U N =6300V ，额定功率因数cos φN =0.8（滞后），频率f =50Hz 。由实验测得如下数据： 空载实验 短路实验测得N k I I =时，A 208fk =I ，零功率因数实验I =I N ，U =U N 时测得A 433fN0=I 试求：（1）通过空载特性和短路特性求出X d 非和短路比；（2）通过空载特性和零功率因数特性求出X σ和I fa ；（3）额定运行情况下的I fN 和u ?。 16-5 一台15000kV A 的2极三相Y 联接汽轮发电机， kV 5.10N =U ，8.0cos N =?（滞 09.2*** （2）额定负载时的励磁电流标么值。
风力发电机并网存在的问题
风力发电机并网存在的问题 因风力发电机为异步发电机，而异步发电机在并网瞬间会产生较大的冲击电流，（约为异步发电机额定电流的4——7倍），并使大雾电压瞬间下降（对大电网影响较小），随着风力发电机组单机容量的不断增大，这种冲击电流，对发电机自身部件的安全及对电网的影响也愈加严重。过大的冲击电流，有可能使发电机与单位连接的回路中的自动开关断开；而电网电压的较大幅度下降，则可能会使低电压保护动作，从而导致根本不能并网。 通过晶闸管软并网： 这种方法是在异步发电机定子与电网之间，通过每相串入一只双向晶闸管连接起来，三相均有晶闸管控制，双向晶闸管的两端与并网自动开关的动合触头并联，接入双向晶闸管的目的，是将发电机并网瞬间的冲击电流控制在允许的限度内。 通过控制晶闸管的导通角，将风机并网瞬间的冲击电流限制在规定的范围内（一般1.5——2倍），从而得到一个平滑的并网暂态过程。 直驱式风力发电机需考虑谐波问题 当前风机并网的方式是：当发电机转速接近同步转速时，与电网直接相连的双向可控硅在门极触发脉冲的控制下按0、15、30、45、60、75、90、120、150、180导通角逐步打开，冲击电流将并网电流限制在2倍电机额定电流以内。可控硅完全导通后，转速超过同步转速进入发电状态。旁路接触器将双向可控硅短接，风机进入稳态运行阶段。 影响风力发电机产生波动和闪变的因素有很多，随着风速的增大，风电机组产生的电压波动和闪变也不断增大。并网风机在启动、停止和发电切换过程中也产生电压波动和闪变。风电机组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。另外，风电机组中的电子控制装置如设计不当，将会向电网注入谐波电流，引起电压波形发生不可接受的畸变，并可能引发有谐振带来的潜在问题。 异步电动机作为发电机运行时，没有独立的励磁装置，并网前发电机本身没有电压，因此，并网必然伴随一个过渡过程，流过5—6倍额定电流的冲击电流。
华北区域风电场并网运行管理实施细则
华北区域风电场并网运行管理实施细则 第一章总则 第一条为保障电力系统安全稳定运行，落实国家可再生能源政策，规范风电并网调度运行管理，依据《中华人民共和国电力法》、《中华人民共和国可再生能源法》、《电力监管条例》、《电网调度管理条例》、《风电场接入电力系统技术规定》GB/T 19963-2011、《风电场功率预测预报管理暂行办法》（国能新能…2011?177号）、《发电厂并网运行管理规定》（电监市场…2006?42号）等制定本细则。 第二条本细则应用范围为已并网运行的，由地级及以上电力调度机构调度的风电场。县电力调度机构及其调度的风电场可参照执行。 新建风电场自第一台风电机组并网当日起，六个月后参与本细则；扩建风电场自第一台风电机组并网当日起，进行参数设臵更新，自动纳入本细则考核管理，免除因扩建期间配合主站调试引起的技术管理考核。 第三条风电场以工商注册公司为基本结算单元参与本细则。 第四条能源监管机构负责对风电场执行本细则及结算情况实施监管。华北区域省级及以上电力调度机构在能源监管机构授 - 1 -
权下按照调度管辖范围具体实施所辖电网内风电场参与本细则的执行与结算，运行结果报能源监管机构批准后执行，依据运行结果风电场承担相应的经济责任。 第二章调度管理 第五条风电场应严格服从所属电力调度机构的指挥，迅速、准确执行调度指令，不得以任何借口拒绝或者拖延执行。接受调度指令的并网风电场值班人员认为执行调度指令将危及人身、设备或系统安全的，应立即向发布调度指令的电力调度机构值班调度人员报告并说明理由，由电力调度机构值班调度人员决定该指令的执行或者撤销。 出现下列事项之一者，定为违反调度纪律，每次按照全场当月上网电量的1%考核，若考核费用不足10万元，则按10万元进行考核。 （一）未经电力调度机构同意，擅自改变调度管辖范围内一、二次设备的状态, 以及与电网安全稳定运行有关的安全稳定控制装臵、AGC、AVC装臵等的参数或整定值（危及人身及主设备安全的情况除外，但须向电力调度机构报告）； （二）拖延或无故拒绝执行调度指令； （三）不如实反映调度指令执行情况； - 2 -
基于虚拟同步发电机思想的微电网逆变电源控制策略
基于虚拟同步发电机思想的微电网逆变电源控制策略 作者：丁明， 杨向真， 苏建徽， DING Ming， YANG Xiangzhen， SU Jianhui 作者单位：合肥工业大学教育部光伏系统工程研究中心,安徽省合肥市,230009 刊名： 电力系统自动化 英文刊名：AUTOMATION OF ELECTRIC POWER SYSTEMS 年，卷(期)：2009,33(8) 被引用次数：12次 参考文献(14条) https://www.wendangku.net/doc/fc11697535.html,SSETTER R;AKHIL A;MARNAY C Integration of distributed energy resources.,the CERTS microgrid concept 2008 2.FIRESTONE R;MARNAY C Energy manager design for microgrids 2008 3.WANG Zhutian;HUANG Xinhong;JIANG Jin Design and implementation of a control system for a microgrid involving a fuel cell power module 2007 4.KATIRAEI F;IRAVANI R;HATZIARGYRIOU N Microgrids management 2008(03) 5.KROPOSKI B;LASSETER R;ISE T Making microgrids work 2008(03) 6.BARSALI S;CERAOLO M;PELACCHI P Control techniques of dispersed generators to improve the continuity of electricity 2002 7.LOPES J A P;MOREIRA C L;MADUREIRA A G Defining control strategies for microgrids islanded operation[外文期刊] 2006(02) 8.CONTI S;GRECO A M;MESSINA N Generators control systems in intentionally islanded MV microgrids 2008 9.LOPES J A P;MOREIRA C L;MADUREIRA A G Control strategies for microgrids emergency operation 2005 10.何仰赞;温增银电力系统分析 2002 11.李光琦电力系统暂态分析 1995 12.王兆安;黄俊电力电子技术 2005 13.刘维烈电力系统调频与自动发电控制 2006 14.孙莹;王葵电力系统自动化 2004 引证文献(12条) 1.时珊珊.鲁宗相.闵勇.王阳无差调频过程中微电源功率分配策略设计[期刊论文]-电力系统自动化 2011(19) 2.杨浩.牛强.吴迎霞.罗建.张磊.江宇飞负荷中心含微电网的小干扰电压稳定性分析[期刊论文]-电力系统保护与控制 2010(18) 3.郑竞宏.王燕廷.李兴旺.王忠军.王小宇.朱守真微电网平滑切换控制方法及策略[期刊论文]-电力系统自动化2011(18) 4.余宏桥.陈水明微电网中合闸空载电缆时的过电压[期刊论文]-电力系统自动化 2010(6) 5.陈卫民.汪伟.蔡慧一种智能型光伏发电逆变器设计[期刊论文]-中国计量学院学报 2009(4) 6.时珊珊.鲁宗相.闵勇.王阳微电网孤网运行时的频率特性分析[期刊论文]-电力系统自动化 2011(9) 7.苏建徽.汪长亮基于虚拟同步发电机的微电网逆变器[期刊论文]-电工电能新技术 2010(3) 8.彭铖.刘建华.潘莉丽基于虚拟同步电机原理的微网逆变器控制及其仿真分析[期刊论文]-电力科学与技术学报
风电场模型并网控制系统实验指导书V1-精品
风电场模型并网控制系统实验指导书V1-精品 2020-12-12 【关键字】情况、方法、环节、条件、文件、质量、模式、监控、运行、系统、机制、有效、平衡、合理、快速、配合、保持、建立、掌握、了解、规律、位置、关键、安全、稳定、网络、基础、需要、环境、能力、方式、作用、标准、结构、主体、总体布局、速度、关系、设置、分析、调节、形成、保护、满足、严格、管理、确保、服务、指导、带动、方向、巩固、扩大、实现、提高、中心、核心、重要性 风电场模型并网控制系统 实验指导书 主编 XX 上海浪腾工业自动化有限公司
2014年5月
实验一了解风电场模型并网控制系统试验平台 一、实验目的 对风电场模型并网控制系统进行剖析，通过对照使用说明书与实物，了解本试验平台的主体结构及各细节，巩固、扩大课堂所学知识，并从中体会学习风电场模型并网控制系统试验平台的实验方法。要求： 1、了解试验平台的用途，总体布局，以及试验平台的主要性能和技术指标； 2、对照试验平台使用说明书，分析仿真器、控制器和SCADA工作原理； 3、了解和分析试验平台主要部件的工作原理。 二、实验原理及方法 本实验利用并网控制系统试验平台中的仿真器、控制器和SCADA讲解真实环境下风电场并网的工作原理。主要方法是打开仿真器、控制器和SCADA，参照使用说明书，并配以实物进行观察，通过联合操作仿真器、控制器和SCADA，观察试验平台的各个动作。 三、风电场模型并网控制系统用途及布局 1、风电场模型并网控制系统用途 风场模型并网控制系统试验平台，构建了一个采用风速、温度及海拔等参数为依据的虚拟风况环境模型，以单台风力发电机组在风场特定微观位置为目标而建立的一个风电场群，用于测试风力发电机组工况运行状态。学生可通过本试验台了解风场侧风力发电机主控以及中控侧SCADA的工作原理，并可在试验台进行相关地风力发电机工况的模拟实验，本试验台同时可供电气专业学生了解学习基于工业现场的电气控制、数据采集及网络通讯等知识。 2、风电场模型并网控制系统的主要技术指标 仿真器输入额定电压 AC220V 仿真器PLC额定电压 DC24V 仿真器PC额定电压 AC220V 控制器输入额定电压 AC220V 控制器PLC额定电压 DC24V 控制器PC额定电压 AC220V SCADA网络通讯板额定电压 AC220V SCADA串口服务器额定电压 AC220V SCADA串多模转换器额定电压 DC24V SCADA数据交换机额定电压 DC24V SCADA客户机额定电压 AC220V SCADA服务器额定电压 AC220V 3、风电场模型并网控制系统的主体结构 图1是风电场模型并网控制系统试验台原理结构图，图2是风电场模型并网控制系统试验台现场布置图。风电场模型并网控制系统主要由仿真控制系统、主控制系统和SCADA系统组成。仿真控制系统包含风模型系统软件、力模型系统软件、温度和湿度及海拔系统模型
关于印发风电并网运行反事故措施要点的通知
国家电网公司文件 国家电网调〔2011〕974号 关于印发风电并网运行反事故措施要点的通知 各分部,华北电网有限公司,各省（自治区、直辖市）电力公司,中国电科院,国网电科院,国网经研院： 为落实《国家能源局关于加强风电场并网运行管理的通知》（国能新能〔2011〕182号），公司在总结分析风电并网运行故障原因和存在问题的基础上，组织制定了《风电并网运行反事故措施要点》，现予印发，请各单位严格执行。 风电机组低电压穿越能力缺失是当前风电大规模脱网故障频发的主要原因。为防止类似故障再次发生，各单位要督促网内风力发电企业对风电机组低电压穿越性能进行改造、调试，并通过国家有关部门授权的有资质的检测机构按《风电机组并网检测 管理暂行办法》（国能新能〔2010〕433号）要求进行的检测验证。对此，特别强调： 1. 新建风电机组必须满足《风电场接入电网技术规定》等相关技术标准要求，并通过按国家能源局《风电机组并网检测管理暂行办法》（国能新能〔2010〕433号）要求进行的并网检测，不符合要求的不予并网。 2. 对已并网且承诺具备合格低电压穿越能力的风电机组，风电场应在半年内完成调试和现场检测，并提交检测验证合格报告。同一型号的机组应至少检测一台。逾期未交者，场内同一型号的机组不予并网。 3. 对已并网但不具备合格低电压穿越能力的容量为1MW及以上的风电机组，风电场应在一年内完成改造和现场检测，并提交检测验证合格报告。报告提交前，场内同一型号的机组不予优先调度。逾期未交者，场内同一型号的机组不予并网。 附件：风电并网运行反事故措施要点
二○一一年七月六日 主题词：综合风电反事故措施通知 国家电网公司办公厅2011年7月6日印发
虚拟同步发电机并网运行适应性分析及探讨附录
,f f L C 分别为滤波电感和电容；g L 为电网与VSG 之间的电感 图A1 电压控制型VSG 等效电路 Fig.A1 Equivalent circuit of voltage-controlled VSG 图A2 电压控制型VSG 控制框图 Fig.A2 Control scheme of voltage-controlled VSG 图A3 电流控制型VSG 等效电路 Fig.A3 Equivalent circuit of current-controlled VSG 图A4 电流控制型VSG 控制框图 Fig.A4 Control scheme of current-controlled VSG
Fig.B1 Fault currents of conventional renewable energy and voltage-control VSG Fig.B2 Fault currents of conventional renewable energy and current-control VSG
图C1 风电VSG-同步电机仿真系统示意图 Fig.C1 Wind VSG and synchronous generator system 图C2 8m/s） Fig.C2 Comparisons of frequency nadirs under different penetration levels with and without wind frequency support 图C3不同风速情况下，风电VSG和风电不调频系统频率偏差最低点对比（新能源占比20%） Fig.C3 Comparisons of frequency nadirs under different wind speeds with and without wind power frequency support
风电并网技术标准(word版)
ICS 备案号: DL 中华人民共和国电力行业标准 P DL/Txxxx-200x 风电并网技术标准 Regulations for Wind Power Connecting to the System (征求意见稿) 200x-xx-xx发布200x-xx-xx实施中华人民共和国国家发展和改革委员会发布
DL/T —20 中华人民共和国电力行业标准 P DL/Txxxx-2QQx 风电并网技术标准 Regulations for Wind Power Connecting to the System 主编单位:中国电力工程顾问集团公司 批准部门:中华人民共和国国家能源局 批准文号:
前言 根据国家能源局文件国能电力「2009]167号《国家能源局关于委托开展风电并网技术标准编制工作的函》，编制风电并网技术标准。《风电场接入电力系统技术规定》GB/Z 19963- 2005于2005年发布实施，对接入我国电力系统的风电场提出了技术要求。该规定主要考虑了我国风电尚处于发展初期，风电机组制造产业处于起步阶段，风电在电力系统中所占的比例较小，接入比较分散的实际情况，对风电场的技术要求较低。根据我国风电发展的实际情况，各地区风电装机规模和建设进度不断加快，风电在电网中的比重不断提高，原有规定已不能适应需要。为解决大规模风电的并网问题，在风电大规模发展的情况下实现风电与电网的协调发展，特编制本标准。 本标准土要针对大规模风电场接入电网提出技术要求，由风电场技术规定、风电机组技术规定组成。 本标准由国家能源局提出并归口。 本标准主编单位:中国电力工程顾问集团公司 参编单位:中国电力科学研究院 本标准主要起草人：徐小东宋漩坤张琳郭佳李炜李冰寒韩晓琪饶建业佘晓平
上海交大电机学实验+三相同步发电机并网运行
电机学实验报告 实验五 三相同步发电机并网运行 班级：姓名：学号： 同组成员： 实验时间： 实验地点： 一、 实验目的 1掌握三相同步发电机投入电网并联运行的条件与操作方法。 2.掌握三相同步发电机并联运行时有功功率与无功功率的调节。 二、 实验内容 1. 用准确同步法将三相同步发电机投入电网并联运行。 2. 三相同步发电机与电网并联运行时无功功率调节。 (1) 测取输出功率等于零时三相同步发电机的 V 形曲线。 (2) 测取输出功率等于0.5倍额定功率时三相同步发电机的 V 形曲线。 三、 实验接线图 1. 图5-1三相同步发电机与电网并联运行接线图 四、实验设备 1. T 三相感应调压器 2. G 同步发电机 P N =2kW U N =400V I N = 3.61A I fN =3.6A n N =1500r/min 3. M 直流电动机 P N =2.2kW U N =220V I N =12.4A U N =220Vn N =1500r/min * 1 A J * W A1 电+ 枢 G 电 C A2 B2 A B1 B2 +励磁电源 B 相 交 流 断 电 源 V A A W A 并车开关 1 A B o B 闭 C g 合 开C o
4.变阻器励磁变阻器Rf1 0/500 Q 1A 5.并车开关 6.直流电流表30A（电枢） 7.直流电流表4A（励磁） 8.直流电压表400V 9.交流电压表500V 10.交流电流表10A 11.功率表 五、实验数据记录 1.P2~0时无功功率调节实验数据 2P2=0.5PN 六、计算及问题分析 1.根据实验操作过程，简要说明发电机与电网并联运行时无功功率调节的方法。 在保持同步发电机的有功功率不变的情况下，调节同步发电机的励磁电流I f，改变了功率因数角，调节电机的无功功率输出。在励磁电流变化的过程中, 在励磁电流取某一值的时候，定子电流会出现一个最小值，这时功率因数角为
风力发电并网方式的
科技信息 ＳＣＩＥＮＣＥ＆ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹＩＮＦＯＲＭＡＴＩＯＮ2013年第7期0引言 当今石化能源的日益匮乏，社会的发展对能源的需求不断增加。 风能作为一种清洁可再生能源越来越受到世界各国的重视。近年来风 力发电在国内外都得到了突飞猛进的发展。但由于风能的随机性和不 稳定性，在其发展的过程中也出现很多问题，其中风力发电并网难最 为突出。风电并网技术成为风力发电领域研究的重难点问题。如何将 并网瞬时冲击电流降低到最小规范值，进一步保证并网后系统电压稳 定是当今研究的重点方向。本文对并网技术问题进行相关研究，提出 并网运行方式并进行分析比较。1风力发电并网运行的分析随着风力发电的快速发展，风电场的并网已成为必然的途径。从风电问世以来，风力发电经历了独立运行方式、恒速恒频运行方式、变速恒频运行方式。当今变速恒频发电系统已成为主流，但风力发电并 网仍是热点的研究话题。 不管是哪一种发电类型，并网总是以保证电力系统稳定性为基本 原则。风力发电相比于火力发电和水力发电，由于其不稳定性需要更 精确的并网控制技术。并网运行时，需满足：（1）电压幅值与电网侧电 压幅值相等；（2）频率与电网侧频率相同；（3）电压相角差为零；(4)电压 波形及相位与电网侧的电压波形及相位保持一致。这样保证了并网时 冲击电流理想值为零。否则，若并网产生很大的瞬时冲击电流，不仅损 坏电力设备，更严重的是使电力系统发生震荡，威胁到电力系统稳定 性。 从大的方向看，风力发电系统并网分为恒速恒频风力发电机并网 和变速恒频风力发电机并网。恒速恒频并网运行方式为风力发电机的 转子转速不受风速的影响，始终保持与电网频率相同的转速运行。虽 然其结构简单、运行可靠，但是对风能的利用率不高，机械硬度高，而 且发电机输出的频率完全取决与转速，如控制不好，并网时会发生震 荡、失步，产生很大的冲击电流。所以恒速恒频系统已逐渐退出人们的 视线。随着电力电子技术的日益成熟，以变速恒频并网运行方式取而 代之。变速恒频风力发电并网系统是发电机转速随着风速的变化而变 化，系统通过电力电子变化装置，使机组输出的电能频率控制在与电 网频率一致。变速恒频并网方式减少了机组的机械应力，充分的利用 风能源，使发电效率大大提高；并网时通过精确合理地控制电力电子 变换器，使得并网更加稳定，降低系统因冲击电流过大使电网电压降 低从而破坏电力系统稳定性。2变速恒频双馈发电机并网 目前，并网型的变速恒频风力发电机组主要采用双馈发电机和永 磁同步发电机。 变速恒频双馈发电机的并网原理图如图1所示。 双馈发电机并网的工作原理为当风速变化时，发电机的转子励磁回路由双PWM 变频器控制转子励磁电流的频率，转子转速与励磁电流频率合成定子电流频率。调节励磁电流频率，使定子电流频率始终与电网频率保持一致。电机转动频率、定、转子绕组电流频率的关系式为：f 1=pn 60±f 2式中：f 1为定子电流频率，f 2为转子电流频率，n 为转子转速。双馈发电机既可以同步运行也可以异步运行，通过精确地控制双PWM 变频器，可以实行“柔性并网”，大大提高并网的成功率。一般双馈发电机 并网的结构相对复杂，大多采用多级齿轮箱双馈异步风力发电机组。 当自然风速使得风力发电机转子转速频率与电网频率相同时，风力发 电机同步运行；当风力发电机的转速小于或者大于电网频率时，风力 发电机异步运行，通过双向变频器实现发电机组转子与电网的功率交 换，保证输出频率与电网侧保持一致。在异步运行程中，不仅有励磁损 耗，而且还要从电网吸收无功功率，所以需在并网侧安装无功补偿器。图1变速恒频双馈发电机的并网原理图3直驱式永磁同步发电机并网变速恒频永磁同步发电机并网原理图如图2所示。图2变速恒频永磁同步发电机并网原理图 直驱式永磁同步发电机并网的原理为当风速改变时，发电机输出不同频率的交流电，经过不可控整流电路将交流电变成直流电，再经过DC/DC 直流斩波让直流电压幅值保持压稳定。以逆变器为核心，采用IGBT 作为开关器件构成全桥逆变电路，将整流器输出的直流电逆变成与电网侧电压相角、幅值、相位、频率相同的交流电。逆变有时会产生一定的电压谐波污染和冲击电流，这时必须有效（下转第92页）风力发电并网方式的研究 张伟亮潘敏君韦大耸陈富玲 （贺州学院机械与电子工程学院，广西贺州542800） 【摘要】通过分析风力发电系统并网方式的原理，针对风力发电并网难的问题，提出利用直驱式永磁同步发电机实现风力发电并网。直驱式永磁同步发电机并网比传统的恒速恒频并网方式更加稳定。 【关键词】风力发电；并网运行；恒速恒频；变速恒频 Study on wind Power Grid-connected Mode ZHANG Wei-liang PAN Min-jun WEI Da-song CHEN Fu-ling （School of Mechanical and Electronics Engineering,Hezhou Univ.Hezhou Guangxi,542800,China ） 【Abstract 】By analyzing the theory of grid-connected wind farms,the paper presents using direct-driven permannet magnet synchronous generator to achieve grid-connerted wind power according to the problem in wind power grid-connected difficult.Direct drive permanent magnet synchronous generator than traditional way of constant speed constant frequency grid interconnection is more stable. 【Key words 】Wind power generation ；Parallel operation ；Constant speed constant frequency ；Variable speed constant frequency ※项目基金：此文为贺州学院大学生创新项目研究成果，项目编号2013DXSCX08。 作者简介：张伟亮（1982—），男，硕士，讲师，从事电气工程及其自动化的教学及高压设备的生产研发。 潘敏君，男，贺州学院电气工程及其自动化专业在读学生 。 ○本刊重稿○4
风电并网对电网的影响及其策略
风电并网对电网的影响及其策略-机电论文 风电并网对电网的影响及其策略 李梦云 （武汉理工大学自动化学院，湖北武汉430070） 【摘要】目前，中国风电已超核电成为第三大主力电源。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，比如改变了电力网络中能量传递的单向性，对现有配电网的稳定性产生较大的影响（尤其是对电网电压稳定性的影响）。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。介绍了风力发电目前的发展状况和风电接入电网后对电力系统带来的影响，尤其是针对风电场并网后对电网的稳态电压的稳定性，以风速和风电机组的功率因数作为影响因素，从原理上，分别分析其对含风电场的电网的稳态电压的影响。最后在此基础上，提出初步的应对策略。 关键词风力发电；电网；稳态电压；影响；策略 0 前言 随着日益增长的电力负荷、能源的短缺、环境恶化的愈发严重，以及用户要求电能质量的提高，大家越来越关注DG（分布式发电）。研究表明，分布式发电的发展可以反映能源的综合运用、电力行业的服务程度和环境保护的提升。尤其是其中的风力资源，因为其是可再生能源、开发潜力大、环境和经济效益好，因此得到了广泛的应用，使风力发电成为分布式发电中重要的发展方向，同时也使其成为一种当今新型能源中发展迅速的发电方式。 1 风电并网对电力系统的影响
风电场并入配电网，使输电网对部分地区的电力输送压力得到缓解和电力系统的网损得到改善的同时，也对电力系统产生了许多不好的影响如电压波动、闪变等。 同时由于风具有随机性，其输入电网的有功和无功有很大的波动性。风速的不可预测这一特性，使我们不能对风电进行准确而又可靠地出力预测，我们需要更加注重负荷跟踪、备用容量等，提高了风电场的运行成本。 风电并网增加电力系统调峰调频的难度，不仅需要风电场容量，而且需要风电场快速响应负荷变化；风电机组并网时，会不可避免的对电网有冲击电流。风电场与电网的联络线的潮流的双向性，使并网后的电网的继电保护的保护配置提高了要求。 2 风电并网对电网电压的影响 配电网的电压分布情况由电力系统的潮流所决定，当电力网络中电源功率和负荷发生变化时，将会引发电力网络各个母线的节点产生变化。对风电并网的配电网来说，风电场的功率的波动会影响电网电压出现偏移。由于风电场接入配电网后，风电场的接入点的变化、有功功率和无功功率的不平衡等，会导致无功功率从无功源流向负荷。风电场的电压偏移会影响风电场的接入容量和风电并网后电力系统的安全运行。 2.1 风速变化对配电网电压的影响 将接入风电场的配电网系统的供电线路作等值电路，则风电场并网点至无限大系统两端的电压降落为： U1-U2=I(R1+R2+jX1+ jX2) （1） 上式中，U1为风电场的输出电压，U2为电网电压，R1、X1表示风电场的电
三相同步发电机的并联运行实验报告
实验报告四 实验名称：三相同步发电机的并联运行实验 实验目的：1.掌握三相同步发电机投入电网并联运行的条件与操作方法。 2.掌握三相同步发电机并联运行时有功功率与无功功率的调节。 实验项目：1.用准确同步法将三相同步发电机投入电网并联运行。 2.三相同步发电机与电网并联运行时有功功率的调节。 3.三相同步发电机与电网并联运行时无功功率调节。 →测取当输出功率等于零时三相同步发电机的V形曲线。（一）填写实验设备表
（二）三相同步发电机与电网并联运行时有功功率的调节 填写实验数据表格 表4-1 U=220V （Y ） f f0I =I = 0.85 A （三）三相同步发电机与电网并联运行时无功功率的调节 填写实验数据表格 表4-2 n=1500r/min U=220V 2P 0≈W
（四）问题讨论 1.三相同步发电机投入电网并联运行有哪些条件？不满足这些条件将产生什么后果？ 答：1.发电机的频率和电网的频率相同。 2.发电机和电网的电压大小相等，相位相同。3.发电机和电网的相序相同。 不满足这些条件将产生：1.频率不同，引起系统功率下降，进而导致系统解列。2.电压不同，引起系统损耗加大。相位不同不但会使有功和无功的冲击外，还会有一个电磁力矩冲击，会导致传动部分冲击。 3.相序不同.将会发生短路，造成人身伤亡和损坏设备事故。 2. 三相同步发电机与电网并联的方法有哪些？ 答：1.直接并网，2.有电动机带动至电网电压和频率时并网。3.发电机先做电动机，再转向发电机状态。 3. 实验的体会和建议 答：熟悉了三相同步发电机并网运行的条件与操作方法，知道了如何对三相同步发电机并联运行时有功功率与无功功率的调节，明白了三相同步发电机投入电网并联条件的重要性。
发电机并网设计
东北石油大学 电力系统综合设计 2017年11月17 日
电力系统综合设计任务书 题目发电机自动准同期并入电网 专业电气工程及其自动化姓名阿力木江·吐孙学号140603140133 主要内容： 根据发电机自动准同期并入电网所需的条件基本要求，完成额定容量为200MVA的发电机并网操作，要求无振荡，无冲击电流，0.2s后系统稳定运行。 1)发电机并网条件分析； 2)发电机并网模型的建立； 3)分别对发电机端电压电压与电网电压幅值、频率和初相位在各种匹配情况下， 发电机并网过程的仿真； 参考资料： [1] 刘介才.工厂供电[M] ．北京：机械工业出版社，2003.44-48. [2] 王先彬.电力系统及其自动化[M].北京：中国电力出版社，2004． [3] 何仰赞，温增银．电力系统分析[M] ．武汉：华中科技大学出版社，2004． [4] 刘平，李辉.基于Matlab的发电机并网过程仿真分析[J].2010． [5] 李光琦.电力系统暂态分析[M].北京：中国电力出版社，2007． 完成期限2017.11.6至2017.11.17 指导教师高金兰徐建军 专业负责人徐建军 2017年11 月6 日
目录 1 设计要求 (1) 2 发电机并网条件分析 (1) 2.1 并网的理想条件 (1) 2.2 相位差、频率差和电压差对滑差的影响 (1) 3 发电机并网模型建立 (3) 3.1 仿真模型 (3) 3.2 系统仿真模型的建立 (4) 3.3 发电机并网仿真分析 (6) 3.4 仿真结果及分析 (6) 4 结论 (8) 参考文献 (9)
1 设计要求 通过发电机并网模型的建立与仿真分析，掌握发电机并网方法和 Matlab/Simulink中的电力系统模块（PSB），深化对发电机并网技术的理解，培养分析、解决问题的能力和Matlab软件的应用能力。 4)发电机并网条件分析； 5)发电机并网模型的建立； 6)分别对发电机端电压电压与电网电压幅值、频率和初相位在各种匹配情况下， 发电机并网过程的仿真； 7)理论分析结果与仿真分析结果的比较。 2 发电机并网条件分析 2.1 并网的理想条件 同步发电机组并列运行，并列断路器合闸时冲击电流应尽可能的小，其瞬时最大值一般不宜超过1-2倍的额定电流；发电机组并入电网后，应能迅速进入同步运行状态，其暂态过程要短，以减少对电力系统的扰动。 为了减小电网与发电机组组成的回路内产生的瞬时冲击电流，需保证同步发电机电压与电网并网瞬时电压相等，所以发电机并网的理想条件为： ●应有一致的相序。 ●方应有相等的电压有效值。 ●方应有相同或者十分接近的频率和相位。 若满足理想条件，则并列合闸冲击电流为零，且并列后发电机与电网立即进入同步运行，无任何扰动现象。但在实际操作中，三个条件很难同时满足，而并列合闸时只要冲击电流较小，不危及电气设备，合闸后发电机组能迅速拉入同步运行且对电网影响较小，因此实际并列操作允许偏离理想条件一定范围时进行合闸操作。 2.2 相位差、频率差和电压差对滑差的影响 利用Matlab绘图工具可得到各种情况下滑差电压波形，设电网电压为=wt U，图2-1为频差为0.5Hz、电压差和相位差为零的滑差电压波形。 ) + 100α sin( 图2-2为频差为0.5Hz、相位差为60°、电压差为零的滑差电压波形。图2-3为电压差为10V、频差为0.5Hz相位差为零的滑差电压波形。
国家电网风电场接入电网技术规定(试行)
国家电网风电场接入电网技 术规定（试行） 1 范围 本规定提出了风电场接入电网的技术要求。 本规定适用于国家电网公司经营区域内通过110（66）千伏及以上电压等级与电网连接的新建或扩建风电场。 对于通过其他电压等级与电网连接的风电场，也可参照本规定。 2 规范性引用文件 下列文件中的条款通过本规定的引用而成为本规定的条款。凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单（不包括勘误的内容）或修订版均不适用于本规定；凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用范围于本规定。 GB 12326－2000 电能质量电压波动和闪变 GB／T 14549－1993 电能质量公用电网谐波 GB／T 12325－2003 电能质量供电电压允许偏差 GB／T 15945－1995 电能质量电力系统频率允许偏差 DL 755－2001 电力系统安全稳定导则 SD 325－1989 电力系统电压和无功技术导则 国务院令第115号电网调度管理条例（1993） 3 电网接纳风电能力 （1）风电场宜以分散方式接入系统。在风电场接入系统设计之前，要根据地区风电发展规划，对该地区电网接纳风电能力进行专题研究，使风电开发与电网建设协调发展。
（2）在研究电网接纳风电的能力时，必须考虑下列影响因素： a）电网规模 b）电网中不同类型电源的比例及其调节特性 c）负荷水平及其变化特性 d）风电场的地域分布、可预测性与可控制性 （3）在进行风电场可行性研究和接入系统设计时，应充分考虑电网接纳风电能力专题研究的结论。为便于运行管理和控制，简化系统接线，风电场到系统第一落点送出线路可不必满足“N－1”要求。 4 风电场有功功率 （1）基本要求 在下列特定情况下，风电场应根据电力调度部门的指令来控制其输出的有功功率。 1）电网故障或特殊运行方式下要求降低风电场有功功率，以防止输电线路发生过载，确保电力系统稳定性。 2）当电网频率过高时，如果常规调频电厂容量不足，可降低风电场有功功率。 （2）最大功率变化率 最大功率变化率包括1min功率变化率和10min功率变化率，具体限值可参照表1，也可根据风电场所接入系统的电网状况、风力发电机组运行特性及其技术性能指标等，由电网运营企业和风电场开发运营企业共同确定。 表1 风电场最大功率变化率推荐值
同步发电机的并网运行
同步发电机的并网运行 本章概述： 单机供电的缺点： ①不能保证供电质量(电压和频率的稳定性)和可靠性(发生故障就得 停电); ②无法实现供电的灵活性和经济性。这些缺点可以通过多机并联来改善。 通过并联可将几台电机或几个电站并成一个电网。现代发电厂中都是把几台同步发电机并联起来接在共同的汇流排上，一个地区总是有好几个发电厂并联起来组成一个强大的电力系统(电网)。 并网运行(Parallel Operation)优点： ①提高了供电的可靠性，一台电机发生故障或定期检修不会引起停电事故。 ②提高了供电的经济性和灵活性。 ③提高了供电质量，同步发电机并联到电网后，它的运行情况要受到电网的制约，也就是说它的电压、频率要和电网一致而不能单独变化。
17-1 并联条件及其方法 一、并网条件 把同步发电机并联至电网的过程称为投入并联，或称为并列、并车、整步。 在并车时必须避免产生巨大的冲击电流，以防止同步发电机受到损坏、电网遭受干扰。 并网条件： ①电压有效值应相等即U=U1； ②频率和相位应相等f=f1、j =j1； ③双方应有一致的相序。 若以上条件中的任何一个不满足则在开关K的两端，会出现差额电压，如果闭合K，在发电机和电网组成的回路中必然会出现瞬态冲击电流。上述条件中，除相序一致是绝对条件外，其它条件都是相对的，因为通常电机可以承受一些小的冲击电流。 二、并联方法 并车的准备工作是检查并车条件和确定合闸时刻。通常用电压表测量
电网电压，并调节发电机的励磁电流使得发电机的输出电压U=U1。再借助同步指示器检查并调整频率和以确定合闸时刻。 同步指示器法 (1) 灯光明暗法(看动画） 将三只灯泡直接跨接于电网与发电机的对应相之间。 并车方法为： ①通过调节发电机励磁电流使得发电机的端电压等于电网电压； ②电压调整好后，如果相序一致，灯光应表现为明暗交替，如果灯光不是明暗交替，则说明相序不一致，这时应调整发电机的出线相序或电网的引线相序，严格保证相序一致； ③通过调节发电机的转速改变其频率，直到灯光明暗交替十分缓慢时，
大型风电场运行的特点及并网运行的问题
大型风电场运行的特点及并网运行的问题 时间：2011-2-25 来源：<电器工业> 广东电网公司茂名电白供电局区邓恩思 近年来,我国风电已经迈向快速发展的步伐。按装机总容量计算,我国已经超过意大利和英国,成为世界第6大风电大国。大规模的风力发电必须要实现并网运行，然而由于风电自身的特点,大规模风电接入会对电网产生负面影响。由于风力资源分布的限制，风电场大多建设在电网的末梢，网络结构相对薄弱，风电场并网运行必然会影响到电网的电压质量和电压稳定性。由于风电本身具有不可控、不可调的特征，造成风电出力的随机性和间歇性。而电网必须按照发、供、用同时完成的规律，连续、安全、可靠、稳定地向客户提供频率、电压合格的优质电力。风电场并网的研究内容涉及到电能质量、电压稳定性、暂态功角稳定性及频率稳定性等。本文主要介绍大型风电场并网对电力系统的影响及对策。 一、大型风电场运行的特点 1、风能的能量密度小，为了得到相同的发电容量,风力发电机的风轮尺寸比相应的水轮机大几十倍。 2、风能的稳定性差。风能属于过程性能源,具有随机性、间歇性、不稳定性,风速和风向经常变动,它们对风力发电机的工况影响很大。为得到较稳定的输出电能,风力发电机必须加装调速、调向和刹车等调节和控制装置。 3、风能不能储存。对于单机独立运行的风力发电机组,要保证不间断供电,必须配备相应的储能装置。 4、风轮的效率较低。风轮的理论最大效率为59.3%,实际效率会更低一些,统计显示,水平轴风轮机最大效率通常在20%~50%,垂直轴风轮机最大效率在 30%~40%。 5、风电场的分布位置经常偏远。例如,我国的风电资源虽然比较丰富,但多数集中在西北、华北和东北“三北地区”。 由于风能具有以上特点,使得利用风能发电比用水力发电困难得多。 总之,风电的最大缺点是不稳定,风电系统所发出的电能若直接并入电网将影响局部电网运行的稳定性。 二、大型风力发电场并网运行引起的问题分析 风电场接入电网一般有两种方式，一种是传统的并网方式，单个风电场容量均比较小，作为一种分布式电源，分散接入地区配电网络，以就地消纳为主；另一种是在风能资源丰富区域集中开发风电基地，通过输电通道集中外送，如欧美国家规划中的海上风电和我国正在开发的内蒙古、张家口、酒泉和江苏沿海千万千瓦级风电基地。风电机组单机容量和并网运行的风电装机规模越来越大，对系统的影响也越来越明显。与小型风电场不同，大型风电场接入电网后，风电场对电网