[發明專利]利用風機附加控制器提高火電機組SSO阻尼的方法

有效

• 申請號: 201210044345.8
• 申請日: 2012-06-18
• 公開（公告）號: CN102684209A
• 公開（公告）日: 2012-09-19
• 發明（設計）人: 鄭超;雷虹云;宋云亭;馬世英
• 申請（專利權）人: 中國電力科學研究院
• 主分類號: H02J3/24
• 分類號: H02J3/24;H02J3/18;H02P21/14
• 代理公司: 北京安博達知識產權代理有限公司 11271
• 代理人: 徐國文

技術領域

本發明屬于電力系統領域，具體涉及一種利用風機附加控制器提高并網火電機組次同步振蕩(Subsynchronous?Oscillation，SSO)阻尼的方法。

背景技術

風能利用的潛力巨大，陸地和海上風能的可開發裝機總容量達到大約7～12億千瓦，最新評估報告提出的數據甚至可達25億千瓦以上。隨著風電場的大規模發展，風電機組的研究、制造與應用水平也在不斷發展，從過去對風能利用效率不高的恒速風機發展到追求風能最大轉換效率的變速恒頻風電機組。其中，基于雙饋感應發電機的兆瓦級風電機組因其在運行方面表現的諸多優點，已成為當前風電市場的主流機型。

在地域幅員遼闊的國家中，風電一般采用“大規模、高集中”的開發模式和“大容量、高電壓、遠距離”的輸送模式?？蓪⒕哂胸S富的風力資源的地區的風電與火電打捆外送，這樣可以彌補風功率出力的不確定性所造成的大容量外送輸電通道設備利用效率偏低的不利影響，保證了能源供應的穩定性和電力系統運營經濟性。但是，目前風資源豐富地區的電力系統主網架較為薄弱，通過外送通道加裝串聯補償，提升風火打捆外送能力和輸電效率，是一種可行的技術措施。

將風火打捆串補外送，在提高新能源外送能力和輸電效率的同時，會增大送端火電機組次同步振蕩的威脅，并對電網安全穩定運行帶來不利影響。

發明內容

為克服上述缺陷，本發明提供了一種利用風機附加控制器提高火電機組SSO阻尼的方法，利用附加控制器調制雙饋風電機組無功出力，提高了外送系統中火電機組次同步振蕩阻尼的效果。

為實現上述目的，本發明提供一種利用風機附加控制器提高火電機組SSO阻尼的方法，其改進之處在于，所述方法包括以下步驟：

(1).建立風電機組與火電機組經串聯補償的外送仿真系統，所述并網外送系統包括火電機組、雙饋風電機組以及串聯補償輸電線路，所述雙饋風電機組包括轉子無功功率控制回路；

(2).在所述轉子無功功率控制回路中輸入信號ΔQ，進行數值仿真直到所述外送系統進入穩態，記錄所述火電機組的電磁轉矩擾動信號ΔT_e，并得到ΔT_e與ΔQ之間的相頻特性曲線；

(3).在所述風電機組中設置阻尼控制器，用于消除所述外送系統的次同步振蕩；

(4).校驗抑制發電機次同步振蕩的效果；

(5).微調所述阻尼控制器的參數，優化所述火電機組次同步振蕩阻尼特性。

本發明提供的優選技術方案中，在所述步驟1中，采用電力系統電磁暫態仿真計算工具，建立所述風電機組與所述火電機組的外送系統。

本發明提供的第二優選技術方案中，在所述步驟2中，利用傅里葉分解得到ΔTe與ΔQ間的相頻特性曲線；所述信號ΔQ為次同步頻率的無功參考指令信號。

本發明提供的第三優選技術方案中，在所述步驟3中，所述阻尼控制器，通過對所述風電機組中的發電機轉速偏差信號進行放大和移相，產生控制信號來調節所述風電機組的無功出力，使所述風電機組在次頻域內為所述火電機組提供正電氣阻尼，消除次同步振蕩。

本發明提供的第四優選技術方案中，在所述步驟4中，對所述風火打捆外送系統施加擾動，校驗所述阻尼控制器抑制發電機次同步振蕩的效果。

本發明提供的第五優選技術方案中，在所述步驟1中，所述風電機組包括風功率系統、風力發電機及風力發電機控制系統；所述火電機組計及軸系多質量塊動態特性；風力發電機控制系統包括：并列設置的轉子側控制系統和定子側控制系統。

本發明提供的第六優選技術方案中，所述風電機組為雙饋變速恒頻率風電機組。

本發明提供的第七優選技術方案中，所述轉子側控制系統采用基于定子磁鏈定向的功率解耦控制器；所述定子側控制系統采用基于電網電壓定向的功率解耦控制器。

本發明提供的第八優選技術方案中，在所述步驟2中，在風電機組的無功功率控制回路中，將頻率范圍為5至55Hz、增量為1Hz的次頻域振蕩信號ΔQ疊加至參考指令值Q_ref上，即：

啟動仿真計算直至系統進入穩態，提取公共周期內ΔQ變化數據和發電機組電磁轉矩Te數據，對ΔQ和Te進行傅里葉分解，得到不同頻率下的無功參考指令相量信號和火電機組電磁轉矩相量信號計算出相頻特性，即：

根據相頻特性，確定發電機次同步振蕩威脅頻率點f_x以及所述阻尼控制器在該頻率下的補償相位應用參數整定公式，確定阻尼控制器相關時間常數，所述參數整定公式如下：