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摘要：本文以PSS/E和风机软件程序包为平台，建立含有Vestas风机模型的IEEE14节点模型和IEEE9节点模型。运用PSS/E（Power System Simulator /Engineering）軟件的PV分析功能，结合功率裕度指标，从恒功率负荷模型和ZIP负荷模型两方面和不同种故障扰动下，对电网电压静态稳定性和动态稳定性进行分析。
关键字：风电场，稳定性分析，PSS＼E
【中图分类号】TM614
0 前言
风能是洁净的可再生能源，但风能受自然因素影响较大，具有随机性、间歇性和不可控性等特点，加之风电一般远离负荷中心和在电网相对比较薄弱地区，因此，研究大规模风电接入对系统安全稳定运行具有重要意义。
电压稳定最初被认为是一个静态问题，因此对电压失稳的机理也是从静态的观点来加以解释，认为系统中有功和无功功率的不平衡造成了系统的电压失稳，而没有考虑系统中的各种动态元件的影响，本文在此基础上加入风电模型，分析在风电扰动时，对于系统电压的影响。
1 基于PSS/E的风电场模型
应用PSS/E风机软件包仿真步骤为：
图1 PSS/E进行风电仿真步骤
本文研究采用丹麦的Vestas 0.66 MW（VS47）绕线式异步发电机组、变桨距风力机控制方式，用于模拟大型恒速恒频风电场。该风力机的切入运行风速为3m/s，切出风速为25m/s。
1.1 PSS/E中ieee14节点模型的建立
有IEEE14节点模型如下：
图2 IEEE-14节点模型
1.2 风电模块
在IEEE14节点模型中进行自定义编辑，加入风电模块，在10母线节点加入一风电场，风电场由150台丹麦的Vestas 0.66 MW（VS47）绕线式异步发电机组组成，自然风速设定为7m/s。其自定义过程中要先调用vswinda.IRF程序，对汇流母线进行编辑，汇流母线文件为ieee14collect.dat。输入每个汇流母线风机的风速计算数据ieee14wind.dat。
增加的汇流母线为90010号母线，其通过变压器接到10号母线。
2 电压稳定性静态分析
2.1 PSS/E进行电压稳定性静态分析过程如图3所示：
图3 电压稳定性静态分析过程
2.2 对IEEE14节点模型进行PV曲线分析
对加入风电场的系统进行潮流计算，平衡母线节电结果为：
在pv分析中系统共建立了三种状态：正常运行状态，bus2-4母线间断线运行状态和bus12-13母线间断线运行状态。
在正常状态对bus1、bus3、bus14和bus90010进行pv曲线分析图形为：
图4 正常下bus1、bus3、bus14和bus90010 pv曲线
由图4可以看出平衡节点和发电机节点，当有功逐渐增加时，电压变化较小，而负荷节点则变化较大，容易出现电压崩溃。
在三种状态下对bus12进行pv曲线分析：
图5 正常运行状态，bus2-4母线间断线状态和bus12-13母线间断线状态下bus12的pv曲线
由图5可以看出故障运行状态比正常运行状态更容易出现电压崩溃，发电区系统故障比负荷区系统故障更容易出现系统崩溃。
3 电压稳定性动态分析
利用PSS/E进行电力系统电压稳定性动态仿真的流程分别如图所示：
图6 电压稳定性动态分析过程
建立含风电的IEEE9节点系统，节点90009为汇流母线，风机并入90009母线，系统如图7所示。
图7 IEEE-9节点模型
4号节点母线在1.0s时刻短路，0.1后切除故障的仿真结果如下图：
90009母线端电压为：
图8 90009母线电压
风机转速为：
图9 风机的转速
4 结论
一般来说风电场均处于电网的边缘，并且风电场接入电网的送电线路较长，当风电场出力为零时风电场汇流变电站电压高，风电场出力最大时汇流变电站电压最低。当风电场增加到一定规模时， 由于风电场输出功率的随机波动， 会对局部电网的节点电压产生较大的影响。其中， 电压波动最大的不是风电场出口， 而是与风电场相邻的电网节点电压。风电场并网对电网的影响主要是由风电场的功率波动引起的， 所以抑制风电场输出功率的随机波动是解决风电场接入规模的有效方法。
参考文献
[1] 韩祯祥.电力系统稳定[M].中国电力出版社.1995：1-10.
[2] 蔡晔，徐政.基于PSS/E的电力系统节点静态电压稳定极限的计算[J]，华东电力，2002年，第9期.
关键字：风电场，稳定性分析，PSS＼E
【中图分类号】TM614
0 前言
风能是洁净的可再生能源，但风能受自然因素影响较大，具有随机性、间歇性和不可控性等特点，加之风电一般远离负荷中心和在电网相对比较薄弱地区，因此，研究大规模风电接入对系统安全稳定运行具有重要意义。
电压稳定最初被认为是一个静态问题，因此对电压失稳的机理也是从静态的观点来加以解释，认为系统中有功和无功功率的不平衡造成了系统的电压失稳，而没有考虑系统中的各种动态元件的影响，本文在此基础上加入风电模型，分析在风电扰动时，对于系统电压的影响。
1 基于PSS/E的风电场模型
应用PSS/E风机软件包仿真步骤为：
图1 PSS/E进行风电仿真步骤
本文研究采用丹麦的Vestas 0.66 MW（VS47）绕线式异步发电机组、变桨距风力机控制方式，用于模拟大型恒速恒频风电场。该风力机的切入运行风速为3m/s，切出风速为25m/s。
1.1 PSS/E中ieee14节点模型的建立
有IEEE14节点模型如下：
图2 IEEE-14节点模型
1.2 风电模块
在IEEE14节点模型中进行自定义编辑，加入风电模块，在10母线节点加入一风电场，风电场由150台丹麦的Vestas 0.66 MW（VS47）绕线式异步发电机组组成，自然风速设定为7m/s。其自定义过程中要先调用vswinda.IRF程序，对汇流母线进行编辑，汇流母线文件为ieee14collect.dat。输入每个汇流母线风机的风速计算数据ieee14wind.dat。
增加的汇流母线为90010号母线，其通过变压器接到10号母线。
2 电压稳定性静态分析
2.1 PSS/E进行电压稳定性静态分析过程如图3所示：
图3 电压稳定性静态分析过程
2.2 对IEEE14节点模型进行PV曲线分析
对加入风电场的系统进行潮流计算，平衡母线节电结果为：
在pv分析中系统共建立了三种状态：正常运行状态，bus2-4母线间断线运行状态和bus12-13母线间断线运行状态。
在正常状态对bus1、bus3、bus14和bus90010进行pv曲线分析图形为：
图4 正常下bus1、bus3、bus14和bus90010 pv曲线
由图4可以看出平衡节点和发电机节点，当有功逐渐增加时，电压变化较小，而负荷节点则变化较大，容易出现电压崩溃。
在三种状态下对bus12进行pv曲线分析：
图5 正常运行状态，bus2-4母线间断线状态和bus12-13母线间断线状态下bus12的pv曲线
由图5可以看出故障运行状态比正常运行状态更容易出现电压崩溃，发电区系统故障比负荷区系统故障更容易出现系统崩溃。
3 电压稳定性动态分析
利用PSS/E进行电力系统电压稳定性动态仿真的流程分别如图所示：
图6 电压稳定性动态分析过程
建立含风电的IEEE9节点系统，节点90009为汇流母线，风机并入90009母线，系统如图7所示。
图7 IEEE-9节点模型
4号节点母线在1.0s时刻短路，0.1后切除故障的仿真结果如下图：
90009母线端电压为：
图8 90009母线电压
风机转速为：
图9 风机的转速
4 结论
一般来说风电场均处于电网的边缘，并且风电场接入电网的送电线路较长，当风电场出力为零时风电场汇流变电站电压高，风电场出力最大时汇流变电站电压最低。当风电场增加到一定规模时， 由于风电场输出功率的随机波动， 会对局部电网的节点电压产生较大的影响。其中， 电压波动最大的不是风电场出口， 而是与风电场相邻的电网节点电压。风电场并网对电网的影响主要是由风电场的功率波动引起的， 所以抑制风电场输出功率的随机波动是解决风电场接入规模的有效方法。
参考文献
[1] 韩祯祥.电力系统稳定[M].中国电力出版社.1995：1-10.
[2] 蔡晔，徐政.基于PSS/E的电力系统节点静态电压稳定极限的计算[J]，华东电力，2002年，第9期.