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摘要：在DIgSILENT软件中建立异步风电机组和双馈感应风电机组模型，以新疆某地区实际电网为例，分析比较了两种不同风机并网对电力系统电压和频率稳定的影响，同时，研究了两种风机并网前后对电力系统紧急控制策略的影响。仿真结果表明：当电网发生扰动时，双馈感应风机频率响应不明显；但在电网扰动影响电压稳定时，双馈感应电机能够提高一定的电压稳定性；当电网发生大扰动，采取紧急控制策略后电网的稳定性不如电网未接入风电时电网采取紧急控制策略后的稳定性。
关键词：异步风电机组；双馈风电机组；电压稳定；频率稳定；紧急控制策略
：ADoI: 10.3969/j.issn.1003-6970.201
情况三：同步机代替风电机组接入电网频率动态特性：图6 同步电机频率动态响应曲线Fig.6 Synchronous motor frequency dynamic response curve
如图6所示，当电网中200MW的同步机退出电网运行后，
当电网的发电功率大于负荷功率时，系统频率迅速降低，无论是同步电机，还是双馈感应电机和异步电机的转速都会随着频率的降低而降低，通过增发有功来抑制频率的降低。但是，无论是异步电机，还是双馈感应电机，它所贡献的有功功率很有限，并且持续的时间很短，在短时间内无法对电网的频率起到支持作用。相比而言，异步电机的转子转速变化比双馈感应电机变化更明显，增发的有功功率更多，并且持续的时间更长，因此起到频率支持的作用更大；但其作用都不及同步机组，同步机组在其“惯量”及调速系统的作用下，对频率变化起到了积极作用，频率变化的稳态值也有所提高。从电压稳定性的角度来说，双馈感应电机比异步电机吸收的无功功率更少，几乎不吸收，甚至可以提供一定的无功功率。它能够更好的提高电网的电压稳定性。
如图7所示，在风电未接入的情况下，当两台装机容量为200MW的同步电机突然跳闸退出电网运行时，系统的发电功率小于负荷功率，系统的电压及频率随之下降。母线电压由1s时的1.01.u.经过2.5s，下降到0.958p.u.左右。频率偏差由1s时的0p.u.下降到1.7s时的-0.2.u.。
情况二：异步风机接入电网的频率电压动态响应：
如图8所示，在异步电机接入电网的情况下，当两台装机容量为200MW的同步电机突然跳闸退出电网运行时，系统的电压频率响应的总体趋势和风电未接入时基本一致，但是变化的初始值、幅值和最终的稳态值不同。异步电机接入时，母线电压由1s时的
与图8比较可知：通过采取紧急控制策略，母线电压和系统频率有了明显的提高，母线电压的最低值也由采取控制策略前的0.94p.u.上升到采取控制策略后的0.975p.u.，并且到达最低电压值时间也由3.5s缩短到2.5s。与无风电并入电网不同的是，电网频率到达最低值的时间变化了，由1.5s缩短到1s，频率变化最大值也由采取控制策略前的-0.27Hz上升到采取紧急控制策略后的-0.12Hz左右。
与图10比较可知：在采取相同紧急控制策略的前提下，异步风机接入电网母线电压变化值（0.035p.u.）比无风电接入电网母线电压变化值(0.017p.u.)要大，同时到达最低电压值的时间（0.25s）比无风电接入电网时间（0.2s）要短。并且异步电机接入后，到达最低频率值的时间也缩短了。
步电机和双馈感应电机的转速也都随着频率的变化而变化。在扰动变化的初始阶段，三种电机的变化趋势基本一致，但由于三种电机的运行方式及特点不同，相比较而言，恒速异步风机可以对频率稳定提供更好的支持作用，而双馈感应风机在有功功率、无功功率解耦控制之下，其频率响应不明显；但在电网扰动影响电压稳定时，双馈感应电机比异步电机提供更多的无功功率，从而能够提高一定的电压稳定性。
（2）当电网发生大扰动，在采取相同紧急控制策略的前提下，无论是双馈感应电机还是异步电机，都会增大电压和频率变化的最大值，使得采取策略后的的效果不如未接入风电时采取策略的效果。同时，风电接入会缩短母线电压和频率到达最大变化值的时间。
关键词：异步风电机组；双馈风电机组；电压稳定；频率稳定；紧急控制策略
：ADoI: 10.3969/j.issn.1003-6970.201
2.05.011
如图5所示，当电网中200MW的同步机退出电网运行后，系统的发电功率小于负荷功率，双馈感应电机通过对有功和无功的解耦控制，使得机组具有一定的无功调节能力。感应电机不仅几乎没有在有功缺额的一段时间从电网吸收无功功率，而且在瞬间给电网提供了0.5MW的无功功率。因此，双馈感应能够实现与系统间无功功率交换为零，甚至向电网提供一定的无功功率，提高了电网的电压稳定性。情况三：同步机代替风电机组接入电网频率动态特性：图6 同步电机频率动态响应曲线Fig.6 Synchronous motor frequency dynamic response curve
如图6所示，当电网中200MW的同步机退出电网运行后，
源于：科技论文写作www.udooo.com
系统的发电功率小于负荷功率，频率下降过程中，同步机组能提供频率支持作用，且作用时间比异步感应电机和双馈感应电机都长。同时，同步电机提供的有功功率既大于异步电机提供的有功功率，也大于双馈感应电机提供的有功功率；在系统频率变化的开始阶段，同步机组的转速也随着频率的降低而降低，但是同步机组在其调速系统作用下，能提供更加持续的有功出力，从而能更好的改善频率稳定性。当电网的发电功率大于负荷功率时，系统频率迅速降低，无论是同步电机，还是双馈感应电机和异步电机的转速都会随着频率的降低而降低，通过增发有功来抑制频率的降低。但是，无论是异步电机，还是双馈感应电机，它所贡献的有功功率很有限，并且持续的时间很短，在短时间内无法对电网的频率起到支持作用。相比而言，异步电机的转子转速变化比双馈感应电机变化更明显，增发的有功功率更多，并且持续的时间更长，因此起到频率支持的作用更大；但其作用都不及同步机组，同步机组在其“惯量”及调速系统的作用下，对频率变化起到了积极作用，频率变化的稳态值也有所提高。从电压稳定性的角度来说，双馈感应电机比异步电机吸收的无功功率更少，几乎不吸收，甚至可以提供一定的无功功率。它能够更好的提高电网的电压稳定性。
如图7所示，在风电未接入的情况下，当两台装机容量为200MW的同步电机突然跳闸退出电网运行时，系统的发电功率小于负荷功率，系统的电压及频率随之下降。母线电压由1s时的1.01.u.经过2.5s，下降到0.958p.u.左右。频率偏差由1s时的0p.u.下降到1.7s时的-0.2.u.。
情况二：异步风机接入电网的频率电压动态响应：
如图8所示，在异步电机接入电网的情况下，当两台装机容量为200MW的同步电机突然跳闸退出电网运行时，系统的电压频率响应的总体趋势和风电未接入时基本一致，但是变化的初始值、幅值和最终的稳态值不同。异步电机接入时，母线电压由1s时的
1.02p.u.经过2.5s，下降到0.938p.u.左右。
除负荷的瞬间有明显的提高，母线电压的最低值也由采取控制策略前的0.96p.u.上升到采取控制策略后的0.997p.u.，并且到达最低电压值时间也由3.5s缩短到3s。电网频率到达最低值的时间虽然没有变化，但频率变化最大值也由采取控制策略前的-0.22Hz上升到采取紧急控制策略后的-0.044Hz左右。与图8比较可知：通过采取紧急控制策略，母线电压和系统频率有了明显的提高，母线电压的最低值也由采取控制策略前的0.94p.u.上升到采取控制策略后的0.975p.u.，并且到达最低电压值时间也由3.5s缩短到2.5s。与无风电并入电网不同的是，电网频率到达最低值的时间变化了，由1.5s缩短到1s，频率变化最大值也由采取控制策略前的-0.27Hz上升到采取紧急控制策略后的-0.12Hz左右。
与图10比较可知：在采取相同紧急控制策略的前提下，异步风机接入电网母线电压变化值（0.035p.u.）比无风电接入电网母线电压变化值(0.017p.u.)要大，同时到达最低电压值的时间（0.25s）比无风电接入电网时间（0.2s）要短。并且异步电机接入后，到达最低频率值的时间也缩短了。
步电机和双馈感应电机的转速也都随着频率的变化而变化。在扰动变化的初始阶段，三种电机的变化趋势基本一致，但由于三种电机的运行方式及特点不同，相比较而言，恒速异步风机可以对频率稳定提供更好的支持作用，而双馈感应风机在有功功率、无功功率解耦控制之下，其频率响应不明显；但在电网扰动影响电压稳定时，双馈感应电机比异步电机提供更多的无功功率，从而能够提高一定的电压稳定性。
（2）当电网发生大扰动，在采取相同紧急控制策略的前提下，无论是双馈感应电机还是异步电机，都会增大电压和频率变化的最大值，使得采取策略后的的效果不如未接入风电时采取策略的效果。同时，风电接入会缩短母线电压和频率到达最大变化值的时间。