摘要：本文推导和建立了风电场3节点系统的ODE模型，运用基于MATLAB的数值分岔分析软件MATCONT对风电场系统电压稳定性进行分岔分析，研究分岔现象并求取鞍结分岔点。

    0 引言
    2014年苏州首座风力发电站投人运行，对合理改善能源结构、缓解区域用电紧张提供了有力支撑，也为苏州新能源发展注入了新的活力。风能作为一种可再生能源，被各国广泛认可并用来发电。随着风力发电的迅速发展，风电场并网容量的不断增长，对常规电力系统造成的影响也日益突出。风电并网存在的电压稳定性问题值得深人研究，是电力系统电压稳定性课题的又一个新内容。

    1 风电场系统模型
    含风电场3节点系统由一条无穷大母线、一个风电场和一条负荷母线组成，如图1所示。

    若为恒速恒频异步发电机，已经有很成熟的模型，在此不做详细介绍。取风电场参数，代入恒速恒频异步发电机方程，得出系统常微分状态方程组（ODEs）为：

    2 电压稳定分岔分析
    运用数值分岔分析工具箱MATCONT对式（1）所示的常微分状态方程组（ODES）进行电压稳定性分岔分析。
    在风电系统中，一般可取注人机械功率PM和无功负荷Q1为分岔参数进行分岔分析，求取系统的平衡点Q1 -V曲线，如图2所示。

    由图2可知，系统随着Q1的逐渐增大，在LP点出现鞍结分岔。仿真曲线表明，随着无功负荷的持续增加，风电场的无功补偿不足，引起电压下降。当系统的无功负荷过重，系统的无功缺失严重时，电压持续下降，最终系统电压会失稳或发生崩溃。
    以鞍结分岔点（LP点）为初始点，在t=0. 2s时刻，Q1分别突然增加0. 001P. u.、0. 002p. u.、0. 003p. u．时的时域仿真图如图3所示。

    由图3可知，当Q产生一个小扰动时，负荷侧母线电压V将迅速发生单调崩溃，而且扰动的程度越大，系统发生电压崩溃的时间越短。

    3 分岔控制
    电压稳定性分岔控制主要是通过各种分岔控制手段来延缓或消除分岔现象。在含恒速恒频异步发电机风电系统中，负荷侧母线安装一个静止无功补偿器（SVC），运用MATCONT对系统进行单参数分岔分析，如图4所示。

    由图4可知，LP1滞后于LP0点，显然对系统进行SVC丰卜偿后，能有效延迟鞍结分岔的发生。
    在系统的负荷侧母线安装一个静止无功发生器（STATCOM），运用MATCONT对系统进行单参数分岔分析，如图5所示。

    由图5可知，对系统进行STATCOM补偿后，其鞍结分岔点LP2滞后于用SVC补偿后系统的鞍结分岔点LP1；取相同增益时，用STATCOM补偿的系统Q1极限值较大，更有效地延迟了系统的鞍结分岔。由此可得，STATCOM作为无功补偿设备较SVC性能更为优越。

    4 结束语
    风电场系统是一个非线性动态系统，将分岔理论引人电压稳定性问题的研究，对解释电压失稳和崩溃的机理、制定预防和控制措施有着重要的意义。本文运用数值分岔分析软件MATCONT对风电场系统电压稳定性进行分岔分析。研究结果表明：对于风电场系统，当系统无功负荷Q1过重、无功缺失严重时，电压持续下降，系统将发生鞍结分岔，最终系统电压会失稳或发生崩溃。在鞍结分岔点，当Q1产生一个小扰动时，负荷侧母线电压V将迅速发生单调崩溃，而且扰动的程度越大，系统发生电压崩溃的时间越短。对系统进行SVC补偿后，能有效延迟鞍结分岔的发生。与用SVC补偿的系统进行比较可得，STATCOM作为无功补偿设备较SVC性能更为优越，更能有效延迟系统的鞍结分岔。