张建春含风电场的电力系统静态电压稳定性研究

问题三：使用matlab进行潮流计算时的问题
在进行潮流计算时，通过每一步的编程增加了对 matlab的了解，由于在编程过程中需要用到常规潮流 计算和连续潮流计算的公式。在老师的推荐下，又将 卢远老师编写的《含风电场的电力系统最优潮流算法》 在老师的讲解下得到了理解，通过在程序中编写雅克 比矩阵等，最终，汇编出了包括常规潮流计算和连续 潮流计算在一起的程序。
课题：
含风电场的电力系统静态电压稳定性研究
专业：电气工程及其自动化 年级：09级电力四班 导师：王珺 姓名：张建春
学号：090103030199
研究进展 已完成任务情况 存在的问题和拟解决的方案 课题进度安排
毕业论文的撰写安排
一 研究进展
1.已完成部 分:
(1). 双馈风电机组稳态计算模型已完成；(2).含双 馈风电机组的电力系统潮流计算在matlab程序中已 完成；(3). Matlab的学习和算例的编程已完成。 （4）.初步了解p-v曲线法的含义
问题四：编程时用到的主要参考文献
开始编程时并不知道如何进行，如编程中的公式和部分原 理以及获取p-v曲线的具体过程都不太了解。老师介绍了周双喜 老师编的《电力系统电压稳定性及其控制》这本书，其中介绍了 一些得到p-v曲线的一些方法及部分算例。并提到p-v曲线需要通 过连续潮流计算得到。
1 tan2
rr
Us xm2
2
1
2rr xss tan xm2
s
Ps
(7) (8)
（9）
(3). p-v曲线法的学习
P-V曲线：选定负荷和发电机出力的增加方式和方向，决定基态与电压失 稳的距离. 通过增加负荷和发电机出力是评价电压稳定最常用的方法.
完整的P-V曲线可以通过两种方法产生：第一种是通过研究的区域中不断增 加负荷并不断增加外部的发电量。第二种方法是不断增加传输界面潮流，即把发 电量从受电区域移到外部区域。
V 预测 A
B 垂直校正 C
ED 临界点 水平校正
P
P1
P2
Pmax P
连续潮流计算过程示意图
由式（1）~（5）可以推出，转子绕组的有功功率可用定子绕组有功功率 和无功功率来表示，如下式：
rr xs2s Ps2 Qs2
Pr
xm2 Us 2
2rr xss xm2
Qs
sPs
rr
Us xm2
2
(6)
问题二：如何获得p-v曲线图
由于自身的能力有限，编程中的部分程序是参考网上 的类似程序通过修改并通过导师的帮助来完成的。开始的时 候并不知道P-V曲线是要通过潮流计算得到的，经过老师的提 示与参考文献周双喜老师编的《电力系统电压稳定性及其控 制》这本书 的阅读与理解，最终，绘制出p-v曲线。但程序 还有待进一步完善。
n
(3).算例的编程。(注：从开题报告到中期答辩的主要任务)
通过文献查阅和老师的解答并选择了一个9节点多机系统作为算例进行研究， 编写出了连续潮流部分的计算过程，并且成功仿真出了含双馈风电机的三机九节点 的系统模型，如图2所示。并成功绘制出了p-v曲线，如图3所示。但是,由于自身的 能力有限, 因此, p-v曲线部分的程序还有待于改善。
式中， xss xs xm
则双馈感应发电机注入系统总有功功率为：
Pe Ps Pr
rr xs2s Ps2 Qs2
xm2 U s 2
2rr xss xm2
Qs
1 s
Ps
rr
Us xm2
2
若风电机组功率因数设定值为，则有：Qe Qs Ps tan
从而得
Pe Ps Pr
rr xs2s Ps2 xm2 Us 2
本次编程是通过不断增加负荷的方法来建立P一u曲线的，其基本步骤如下：
1）选择 一个研究 区域，这 个区域中 负荷将逐 步地增加。
2）研究的 区域中负 荷模拟起 始大约在 预期峰荷 的20%左右。
3）调节 点组的电 压进行监 视和记录。
5)选择 要仿真 的系统 条件。
2.未完成部分: (1) 应用P-V曲线法研究含风电场的电力系统静态
电压稳定性；（2）计算结果的分析与p-v曲线的进 一步学习。
n
双馈风电机组稳态计算模型
二
已完成任务情况
(1). 双馈风电机组稳态计算模型；
双馈感应发电机的静态模型定子回路和转子回路电压方程分别为
Us
Is
rs
jxs
Is Ir
(2).含双馈风电机组的电力系统潮流计算
通过对参考文献周双喜老师编的《电力系统电压稳定性及其控制》这 本书了解了连续潮流和常规潮流。
连续潮流法计算步骤如图所示。从已 知的解（A）开始，以一个切线预报来估计对 于一个规定P增长方式的解（B），然后校正 步，利用常规潮流法（系统P值不变）解出准 确解（C）；当P进一步增长时,根据新的切线 预报电压值。如果新的估计P值超出了准确解 的，则以P值固定的校正计算就不会收敛。因 此采用固定监控点电压的校正（水平校正） 计算来求准确解（E）。当接近电压稳定极限 时，为了确定准确的，在连续预报期间，应 逐步减少。
由图可知：
rg
Is U s
Xg
Xr
Im
X m E
Ir
rr s
U r
s
E Us Is Rs jX s （2）
Im E / jX m
（3）
Ir Im Is
（4）
Ur sE Ir Rr jsX r （5）
（式中，定子电压、定子电流与转子电压、转子电流有关，通过控制转子侧的电压、 电流可以控制定子的有功功率与无功功率。 ）
2
7
8
9
3
5
6
4
1
图2 三机九节点的系统模型
曲线图
图3 节点的p-v
图4常规输出各节点的电压值 图5 常规潮流计算各节点的输出电压
三 存在的问题和拟解决的方案
问题一：matlab的编程是如何进行的
因为这是在大学期间第二次使用matlab，所以比较生疏。在拿到课题 有了大概的了解之后，刚开始以为是通过建立仿真模型得出仿真结果。 但是，通过询问老师知道是通过matlab的编程而得到。一开始我觉得 很棘手，最后经过不断地询问老师，并自己上网观看matlab的基础教 程和《matlab基础》来进一步了解matlab的编程。慢慢进行摸索，得 到了初步的了解。
jxm
(1)
U
r
s
Ir
rs s
jxr
Is Ir
jxm
(其中，Us为定子端电压，Is为定子电流，Ur为转子绕组外接电源 的电压，Ir为转子电流，rs和xs分别为定子绕组的电阻和电抗， rr和xr分别为转子绕组的电阻和电抗，s为转差率。）
n
根据式（1）可得双馈感应发电机 稳态等值电路 ，如右图所示。