【翻译】波动转矩下风电厂的短路研究 外文文献.doc

毕业设计（论文）外文文献翻译 毕业设计（论文）题目 复杂电网的短路电流计算 翻译题目 波动转矩下风电厂的短路研究 系 自动控制系 专 业 电气工程与自动化 姓 名 班 级 学 号 指导教师 波动转矩下风电厂的短路研究 摘要：出于对环保的要求，风电站受到越来越多的关注。由于风电站有时距离其他电场很远，故当短路后短路电流的分布与以往不同。感应发电机作为风电站的主要部分，尽管没有独立的反电压，它们在关键时刻却是一个暂态短路电流源。从这一点看来，考虑风电厂的影响短路分析中是个很重要的课题。 近来来很多风力发电场都采用了风场的形式，许多风力发电源的组合，来补偿风力波动中不确定的随机变化。但大多数有关风电厂电气特性的研究都没有考虑这种影响。本文考虑了风的随机波动和组合补偿情况下，感应发电机的短路电流。 关键词：风电场，短路电流计算，电力系统，随机变化 Ⅰ、绪论 风电由于其环保受到越来越多的关注，它们大多建在风场丰富的地区如海岸，岛屿等。根据日本国土资源和基建与运输部在2005年三月的统计，其海港附近风电总装机容量已达76MW。 为了适应这种趋势，有风电关方面的研究正在加紧进行。一般来讲，电力系统的分析与控制主要关注在以下两个方面。一个是起动问题，另一个是它们的稳态特性。起动问题出现在当风电机投入系统时，它需要很大的无功，导致系统电压严重跌落。一种使用外加电阻从而对电网友好的接入法，使得恒速风机可以接入弱系统。对于风电接入稳态电力系统的最大难题就是其波动性。主要的动力源－风的不断变化使得其输出功率也不断变化，在弱连接系统中电压质量也严重恶化。文献[3]基于仿真研究了变速风机对于弱配电网运行的影响，得出了变速风机能在电压波动和谐波含量方面能改善电能质量的结论。 除了保护和机械角度的疲劳寿命校验外，对风电站在短路分析方面做的工作不多。据作者所知，目前以电力系统的观点来对风电站短路电流进行阐述的工作不多。造成此的一方面原因可能是主要风电场大都远离负荷中心，它们之间的电气距离或者它们和电力系统其他部分的电气距离都相当远。毫无疑问，长电气距离使得电压变化问题比短路问题更受关注。 然而，风电对将来的电力系统短路电流的计算会有更大的影响。原因是双重的，一个就是上面所说过的，风电远离传统的负荷中心，这意味着短路电流会发生很大的变化，导致一个完全不同的短路容量图。另一个原因是越来越多的风力发电站以风场的形式建立。在风场中，很多独立的发电单元被连在一起，总容量会变的越来越大。 本文研究了风电场提供的短路电流。尽管变速或双馈型和同步电机交流连接型已经被越来越多的采用，本论文仍旧研究感应发电机，因为大多数的风电场还是采用这种类型的。不像感应发电机的常规短路计算一样，应该考虑每台风电机组的机械功率输入变化的影响。通常认为风电场总的输出质量要比单台机组输出质量好很多。然而，在短路情况的研究中，上边提到的影响（本论文中称为组效应）不是确定的。本论文也研究了如何以及在什么情况下可以在短路电流中观察到这种效应。计算是以仿真为基础的，但是一些实际的功率变化数据也被采用。在本文中，为了重点研究发电机的电特性，忽略了机械控制如节距控制，假定轴输入转矩是给定的。 II 感应发电机中的短路电流 A模型系统 本论文采用如图1所示的三节点系统模型。该风电场有n个电气常数一样的独立感应发电机组成。每台感应发电机都安装在升压变压器（漏抗为Xt,容量为0.08，为感应发电机总容量的1.1倍）的低压端。变压器通过线路阻抗为Rs+jXs的联络线连入主系统。假设短路故障发生在变压器的高压端，因为这是对于风电场来说发生在电力传输系统中的最严重的故障，并且把故障点设置在变压器高压端可以满足本论文的分析目标（研究组行为）。 在很多场合，为了满足无功需求，像并联电容器这样的无功补偿装置被安装在异步发电机附近，但是本论文中把这些无功补偿装置简单的忽略了。忽略这些装置并不会造成可观的影响，除非这会引起不稳定，比如电谐振。 B 单个感应发电机的短路电流 为了研究短路电流情况（最大值和时间常数），首先研究单个异步发电机的情况。 图1 模型系统（注意到Vs是个常数,因为电力系统是非常庞大的） 图2 关于单个感应发电机短路电流的一个例子 在变压器电压可以忽略的情况下，根据双反应理论下面的方程可以计算短路电流。 （1） 其中iR和iX表示感应发电机的定子电流，后两个方程描述了发生在感应发电机内部的电气动态行为。得到的结果如图2所示，最大的短路电流是3.5，这个值等于内部电压0.89（见图3）除以串联阻抗得到，根据表1提供的数据可以简单计算出串联阻抗大小为0.251。