Inhalt
- DFIG Windkraftanlagenmodell
- Einfluss der Windkraft auf die Stabilität des Stromversorgungssystems
- Abbildung 3: Der Einfluss von Windkraftanlagenvariationen auf die Parameter des Windgenerators G8
- Fazit
Ich habe einen Master of Science in Elektrotechnik und ich liebe es, über das Stromnetz und die Auswirkungen der Windenergie darauf zu schreiben.
In letzter Zeit hat die Nutzung von Windkraft auf der ganzen Welt stark zugenommen. Zusammen mit der Entwicklung und der verbesserten Produktionstechnologie wird die Leistung von Windkraftanlagen drastisch verbessert.
Angesichts der Tatsache, dass Windkraftanlagen in Stromnetzen weltweit an Größe und Anzahl zunehmen, stellen sich viele Fragen zu den möglichen Auswirkungen auf das Stromnetz, und es besteht die Notwendigkeit, Antworten auf diese Fragen sowie Lösungen für die potenziellen Probleme zu geben.
Laut der Studie sind die Hauptthemen, die untersucht werden müssen, eine hervorragende Windkraftprognose, eine zuverlässige Entwicklung von Speichersystemen, ein Reaktionsmanagement, eine Analyse und ein Design des Strommarkts und letztendlich die Übergangsstabilität bei abnormalen Prozessen.
Heutzutage leiden die dynamische Stabilität und der Frequenzgang unter den Auswirkungen bei hohen Durchdringungen der Windkraft, da die Windgeneratoren tatsächlich nicht synchron sind und keine direkte Trägheitsreaktion liefern können, wenn sich die Netzfrequenz ändert, weil sie elektrisch von der Windkraft entkoppelt sind Stromnetz.
In diesem Artikel haben wir das modifizierte IEEE-14-Bustestsystem vorgestellt. Wir haben drei verschiedene Arten von Windkraftanlagen hinzugefügt, die in Knoten 8 angeschlossen sind, damit wir untersuchen können, wie sich die Integration der Windkraftanlage in das System auf die Übergangsstabilität des Stromversorgungssystems auswirkt.
DFIG Windkraftanlagenmodell
Der Windkraftgenerator und die Steuerungen sind komplexe elektrische und mechanische Systeme. Ein typisches Windkraftsystem besteht aus einem Generator, einem Getriebe, einem Dreiblattrotor und Steuergeräten für Spannung, Windgeschwindigkeit und Blattwinkel.
Das Windkraftanlagenmodell besteht aus sechs Modulen:
- Asynchrones Maschinenmodell
- Windkraftanlagenmodell
- Pitch Control System
- Steuersystemmodell für die Geschwindigkeit
- Steuersystem für die Wechselspannung
- Steuersystemmodell für die Brechstange
In einem doppelt gespeisten Induktionsgenerator kann die Spannung oder der Rotorstrom unter Verwendung einer Leistungselektronik gesteuert werden, was eine bessere Steuerbarkeit des Induktionsgenerators ergibt. Abbildung 1 zeigt das Blockschaltbild des Doppeleinspeisungs-Induktionsgenerators mit Turbinen vom Typ C.
Einfluss der Windkraft auf die Stabilität des Stromversorgungssystems
Eine erhöhte Durchdringung der Windkraft führt zu einer verringerten Trägheit innerhalb des Systems, was tatsächlich zu Problemen mit der Stabilität des Rotorwinkels führen kann. Diese Probleme treten bei Störungen wie Busfehlern, Leitungsentfernungen usw. im Stromnetz auf.
Übergangsstabilität ist die Fähigkeit des Stromversorgungssystems, während dieser Störungen seine Synchronität aufrechtzuerhalten. Der interessierende Störungszeitraum beträgt 3–5 Sekunden.
Die Trägheit zwischen Generator und Turbine spielt eine wichtige Rolle bei der Bereitstellung der Synchronisationsfähigkeit für den Synchrongenerator, falls eine Störung eine Nichtübereinstimmung zwischen der mechanischen Leistungsaufnahme und der elektrischen Leistungsabgabe des Generators verursacht.
In diesem Artikel zum IEEE-Testnetzwerk (siehe Abbildung 2) wurden mehrere Szenarien untersucht.Das erste Szenario ist, wenn wir einen Einfluss auf den Generator in der Nähe der Windkraftanlage haben. Der zweite Fall ist, wenn wir auf der 3 - 4-Übertragungsleitung mit Ausfällen konfrontiert sind, und der letzte Fall ist, wenn wir einen dreiphasigen Fehler auf der 3 - 4-Übertragungsleitung haben.
In Abbildung 3a haben wir die Änderung der Windgeschwindigkeit und den Einfluss der Windkraftanlagenproduktion auf die Busspannung, die Leistungsänderung von G8 und den Rotorwinkel. In Abbildung 3b sind die Variation der Spannungsregelung und die Variation der Windgeschwindigkeit sowie die Blindleistung des Synchron- und Windgenerators dargestellt.
Abbildung 3: Der Einfluss von Windkraftanlagenvariationen auf die Parameter des Windgenerators G8
In Abbildung 4 sind die Auswirkungen der Variation der Windkraftanlage auf den Rotorwinkel, die Blind- und Wirkleistung von G8 und die Spannung während des Ausfalls der Übertragungsleitung 03-04 dargestellt. In Abbildung 5 ist der Einfluss der Änderung der Windkraftanlage auf den Rotorwinkel, die Wirk- und Blindleistung von G8 und die Spannung während eines dreiphasigen Fehlers auf die betroffene Übertragungsleitung 03-04 und den Ausfall der fehlerhaften Leitung 03-04 dargestellt. Wir haben die Auswirkungen beobachtet, indem wir das Verhalten des Stromversorgungssystems ohne Windkraftdurchdringung verglichen haben, und der andere Fall ist mit Windkraftdurchdringung. Wir können sehen, dass bei Durchdringung der Windenergie durch das System eine erhöhte Variation des Rotorwinkels auftritt, wenn die Windenergieanlagen an das Stromnetz angeschlossen werden. Die relativen Rotorwinkel erzielen größere Schwingungen während Transienten nach einem Fehler, wenn die Windkraft vorhanden ist. In einem anderen Testfall wird der gleiche dreiphasige Fehler in verschiedenen Übertragungsleitungen angelegt. Wir machen diesen Testfall nur, um den CCT-Wert des elektrischen Systems zu bewerten. Wenn die Synchrongeneratoren durch Windkraftanlagen ersetzt werden, verringert sich die Trägheit des Systems und führt zu einer Verringerung des CCT-Werts.
Fazit
Wir können daraus schließen, dass die Windkraftanlage das Verhalten des Synchrongenerators in der Nähe der Windkraftanlage beeinflusst, indem sie Änderungen der Parameter und unnötige Aktionen von Steuerungssystemen verursacht. Relative Rotorwinkel neigen immer dazu, größere Schwingungen während des Einflusses von Transienten nach dem Fehler zu erzielen, wenn die Windkraftanlage im System vorhanden ist.
Durch den Austausch der Synchrongeneratoren gegen Windkraftanlagen verringert sich die Trägheit des Gesamtsystems, was zu einer Verringerung des CCT-Werts führt. Wenn wir zwei Systeme vergleichen (eines mit einem Antriebsaggregat und das zweite ohne Windkraftaggregat), kann die Differenz zwischen dem CCT bis zu 15% des CCT-Werts des Stromversorgungssystems reduziert werden, ohne dass ein Windkraftaggregat im System installiert ist .
Aus den Simulationsergebnissen können wir bestimmen, dass die Durchdringungsgrade der Windkraft, die Art der Systemtopologie, die Art der Störung und am Ende der Fehlerstelle sehr wichtige Faktoren sind, wenn wir die Art der Auswirkungen des Windes bestimmen Eindringen des Netzteils in das elektrische System.
Dieser Artikel ist genau und nach bestem Wissen des Autors. Der Inhalt dient nur zu Informations- oder Unterhaltungszwecken und ersetzt nicht die persönliche Beratung oder professionelle Beratung in geschäftlichen, finanziellen, rechtlichen oder technischen Angelegenheiten.
