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国际先进研究期刊》的研究在电子、电子、仪表工程

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控制策略稳定固定速度快风力涡轮机坐落分布式系统

Nekkanti年代年代钱德拉1,Dr.P.Somasundaram2
  1. PG学生,EEE称,圭因迪,工程学院安娜大学,钦奈,印度
  2. 副教授,EEE称,圭因迪,工程学院安娜大学,钦奈,印度
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文摘

由经济、技术和环境的原因,能源行业正进入一个时代,电力需求将通过广泛的安装满足分布式资源或所谓的分布式发电系统。摘要分布式发电系统(DGS)以固定速度基于异步发电机风力涡轮机(FSWTs)很敏感,容易受到干扰电压和无功功率不足。因此,应该及时和精确的控制和保护策略,以避免不受欢迎的风力发电机关闭。本文分布式发电系统有三个结合热力和电力发电机(热电厂)和三个固定速度(FSWTs)最初是基于异步发电机的风力涡轮机连接到电网和喂养动载荷组。快速控制策略提出了稳定系统在分布式发电系统(DGS)坐落于电网三相故障发生后。这包括调速器和励磁机控制热电厂无功功率补偿,和甩负荷。模拟在PSCAD / EMTDC和结果进行了分析。

关键字
热电厂FSWTs DGS,州长控制、无功补偿、负载脱落

介绍
由于温室气体的排放,环保法规的电力业务重组,以及最近发展小规模发电的主要驱动因素是能源领域的一个新时代,大部分增加电能需求满足通过分布式资源的广泛安装或所谓的“分布式发电系统”。DGS促进发电在接近负荷中心。因此,DGS可以给商业消费者各种选项在更大范围的高可靠性,低价格的组合。DGS在短时间可以操作模式或在一个坐落在微电网模式。在坐落的操作模式,DG单元由一个分布系统的集群形成保持临界荷载的可靠性,主要是当公用事业供应不可用。
电力系统的行为主要是由发电机连接到它的行为和交互。当风力发电普及率的增加其对电力系统的影响也会增加。这导致仔细研究风力发电机的电力系统的稳定性。不仅可再生发电单元,而且增加利用DGS的电力电子设备改变了电力系统特征。一些文献表明,最近越来越多的大型系统停电,因为电压崩溃引起的无功功率不足,而不是频率下降[1]。除了风力涡轮机(WTs)的感应发电机更敏感比传统同步发电机电压,所以一个感应发生器WT更容易受到电压扰动。
传统的系统防护方案,如频率下甩负荷(UFLS)或低压loadshedding (UVLS),可能不够快速响应扰动后改变电力系统[1,2]。提出了一些自适应策略在文献[3]。然而,这样的自适应策略可能还存在一些问题,例如,在[3]中,集中UFLS控制系统遇到的问题控制命令传输延迟。此外,这种传统的减载方案不适合稳定定速异步发电机在干扰(FSIG)的出世。理想DGS应具备兼容性和灵活性的特点,确保系统可以在网格连接或独立操作。
尽管变速双馈感应发电机(DFIG)——基于风力涡轮机是最受欢迎的现在,许多定速induction-generator-based风力涡轮机(FSWTs)早期仍在安装操作,因此它仍值得研究固定速度基于异步发电机风力涡轮机。
本研究提出了一种快速的控制和保护策略,使FSWTs涉及dgs反应及时,避免不受欢迎的断开连接的出世,这可能是由于发电机超速保护。

坐落DGS的速度控制策略
速度控制策略打算维持平衡的生成和加载在一个坐落DGS提示的方式。主要代单位FSWTs和热电厂。

答:快速控制策略
在这项研究中,最初DGS热电厂和三个和三个FSWTs连接到网格,如图1所示。发生后的故障在电网方面,DGS坐落永久。稳定在孤岛的DGS, DG单元和加载需要重新调整,根据系统状态恢复平衡。
图像
这个快viz.控制策略主要包括两个方面一代控制和甩负荷。一代的活跃和无功功率控制由控制热电厂和FSWTs。如果这是不可避免的,我们必须去卸载。甚至这应该基于一个优化的优先表。这些方面的详细描述在以下部分中给出。

b .代控制
代控制一个坐落DGS热电厂的控制主要的一代。它包含三个关键操作:

我控制模式转变:
因为FSWTs没有进一步的有功功率和无功功率控制能力,热电厂发电控制中的主要控制对象。一旦发现DGS的孤立化,热电厂的控制模式应该从控制方式1转向控制模式2,如图2所示
图像
控制方式1是实现当DGS集成与主电网。控制模型,有功功率控制是功率高频下垂控制;无功功率控制是功率因数控制。
控制方式实现2当DGS坐落从主电网。控制方式2,有功功率控制是π(比例积分器)控制、无功功率控制电压控制,但是如果有一个以上的有功功率可控的发电机,这些发电机可以利用的只有一个PI控制器,其他的可以选择PI反馈控制器[4]。

二世。热电厂的释放保留一代:
DGS孤岛效应后,由于损失从主电网有功功率和无功功率交换,DGS保留一代应该立即调整自适应和能力。保持电压和频率在所需的范围内,生成的有功功率和无功功率应该与消费平衡。因此,可调单位应该释放保留代满足DGS的可能的力量不足。
有功功率控制实现热电厂的州长控制,如图3中所描绘的一样,参数公关的参考单位,Kc是环境温度负载极限及其最大值都是1.0。
如果保留一代被释放,公关和Kc需要增加,甚至成1.0释放最大化代预订。
图像
对于热电厂无功功率控制,IEEE交流发电机整流器励磁系统提供# 2 (AC2A)[5]简化在图4中,是利用。参考电压调节器(Vr)从1.0调整控制模式1 - 1.2控制模式2,为了释放热电厂的无功功率。
图像

三世。无功补偿:
尽管热电厂的调整代DGS孤岛效应检测后立即执行,调整过程仍然需要一定时间,也就是说,几秒钟。假设有几个FSWTs DGS的汽车,他们都是基于感应电机,对无功功率不足,他们都敏感。在这段时间里,只要一看到WTs”和电动机的端电压可能不会恢复足够稳定FSWTs和电动机。因此一旦检测到电压不足,无功补偿操作应该执行,也就是说,并联电容器共产党应该打开。中国共产党的实现位置位于网格和DGS的断开点。实施时间是决定的时候FSWTs的终端电压恢复到一个峰值,这可能仍低于1.0聚氨酯。的无功补偿量,实现中国共产党,由无功功率不足,决定的QDef DGS,因为孤岛效应。

c .卸载
如果备用功率容量总统小于电力不足Pdef,然后卸载命令必须发布。的负荷总量来摆脱请给出
图像
如果不止一个负载脱落,负载的优先级是由客户决定的信息管理系统(LMS),例如,客户的付款,他们的社会的重要性,他们的经济特点等。具有相同优先级的负载,负载脱落的顺序取决于负载特性。负载较小的dP / dV, dQ / dV, dP / df, | dQ / df |可能提早脱落,负荷更大的dP / dV, dQ / dV, dP / df、| dQ / df |以后可能会脱落。这样一个甩负荷序列应预设。

PSCAD / EMTDC实现
为了演示快速控制策略的有效性,PSCAD / EMTDC[6]用于电力系统仿真。
FSWT模型:
三个FSWTs都额定为600千瓦,0.69 kV。机械转矩[7]制定如下
图像
ρ是公斤/立方米的空气密度,R是m的风力涡轮机半径,风力涡轮机转子面积平方米,vwindis米/秒的风速和Cq扭矩系数[7]。
图像
Cp是功率系数,可以由(4)表示,[8]泵比λ
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图像
CHP模型:
在3.3 MW热电厂三个都是额定,4.5 MVA, 20 kv。调速是通过结合pf下垂控制模型和PI控制(CHP)或PI反馈控制(对所有其他热电厂)控制模式2。
图像
在这里,我们可以看到,在孤岛效应随着pf下垂控制另外PI控制的想法出现在我脑海里。同样,热电厂为其他我们可以看到πFig7反馈。
图像
励磁机,我们使用AC2A类型模型与电力系统稳定器PSS2B可用。CHP生成器可以Fig.8所示。
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加载组:
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负载group1由八个负载如图9所示。他们命名为1.1到1.8从左到右他们有不同的动态特性,给出了在表3。
总体DGS PSCAD / EMTDC:
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仿真结果和讨论
在研究场景中,假设风速在额定风速16 m / s,和three-phase-ground故障发生在12个年代,在主电网。故障持续150毫秒后,DGS是坐落在12.15 s。然后,DGS会支持其本地负载与自己的后代,也就是三个WTs热电厂和三。快速控制策略应用于稳定DGS。仿真运行约30砂各节点电压和力量。
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的结果,很明显,系统的电压稳定非常快速(< 1秒)。在这里最后的稳定电压小于1 pu、电压敏感负荷减少和甩负荷情况下不考虑。我们只考虑最简单的情况下,验证控制策略。

结论和未来的工作范围
速度控制策略,提出了DGS的各种组件在PSCAD / EMTDC模型和系统模拟演示快速控制策略。在这个场景中,我们还没有开始卸载操作。未来的工作可以包括详细的卸载操作,我们可以寻找协调控制,自动化系统稳定。

引用









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