基于TCSC-STATCOM控制对风电并网系统电压稳定性的改善研究

由于常规能源的日渐枯竭和环境污染的问题,以风电为代表的新能源并网技术受到人们广泛的关注。具有波动性的风电功率注入电网,会给原系统的正常运行造成严重的威胁。因此,如何提高并网系统暂态稳定性是当前风电并网所面临的重要问题之一。本文首先分析比较三种风电机组的优缺点,选取了含双馈型风力发电机的变速恒频风力发电系统作为本课题的主要研究对象。建立了双馈型风力发电机的数学模型,并基于矢量控制技术搭建转子侧变换器控制系统和电网侧变换器控制系统。其次,对可控串联补偿装置TCSC与静止同步补偿器STATCOM两种FACTS装置的原理进行了理论分析和建模仿真,研究两种补偿装置各自在简单的三相电力系统中的补偿作用。STATCOM在电力系统中作为并联补偿装置,能够快速平滑地调节系统的无功功率,对维持系统电压、改善系统动态特性及提高系统暂态稳定性有积极作用。TCSC作为串联补偿装置,通过控制触发角来改变TCSC所在线路上的等效阻抗,从而调节线路有功功率和无功功率的分配,有效地抑制系统的振荡,提高了系统的暂态稳定性。最后,针对风电并网系统电压稳定性的问题,提出一种可控串联补偿装置和静止同步补偿器联合控制的方法。将该方法应用于风电并网系统中,保证了系统在运行过程中有足够的无功功率维持其正常工作。同时在Matlab/Simulink仿真软件中建立相应的仿真模型。通过分析比较只含TCSC、只含STATCOM以及含TCSC-STATCOM几种工况下的运行算例波形,表明了TCSC和STATCOM联合控制能快速有效恢复故障后风电并网处电压,提高电压的稳定性及风电场的故障穿越能力。且比TCSC或STATCOM单独控制所取得的效果更好。