[發(fā)明專利]一種適用于雙饋風(fēng)機的電力系統(tǒng)穩(wěn)定器設(shè)計方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410151002.0
• 申請日: 2014-04-15
• 公開（公告）號: CN103904665B
• 公開（公告）日: 2017-06-13
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 牛玉廣;李曉明;李曉龍;孫辰軍;汪寧渤;丁坤;趙子昂;康俊杰;魏明磊;孔凡偉;路亮;周識遠;羅真;王永;李津;擺念宗
• 申請（專利權(quán)）人: 華北電力大學(xué)
• 主分類號: H02J3/24
• 分類號: H02J3/24;G06F19/00
• 代理公司: 北京眾合誠成知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司11246
• 代理人: 陳波

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于新能源電力系統(tǒng)自動控制技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種適用于雙饋風(fēng)機的電力系統(tǒng)穩(wěn)定器設(shè)計方法。

背景技術(shù)

近年來，以風(fēng)電為代表的新能源電力系統(tǒng)已經(jīng)成為增長速度最快的能源來源。隨著越來越多的大規(guī)模風(fēng)電場的接入電網(wǎng)，風(fēng)電的裝機容量已經(jīng)到了不可忽略的地步。理論和實踐表明，風(fēng)電的運行狀態(tài)，特別是在電力系統(tǒng)發(fā)生故障后的暫態(tài)狀態(tài)，直接關(guān)系電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運行。雙饋風(fēng)機因其制造成本低、控制方式靈活，已經(jīng)在接入電網(wǎng)的風(fēng)電場中占據(jù)主導(dǎo)地位。目前，雙饋風(fēng)機轉(zhuǎn)子側(cè)常見的控制方式是串級PID有功、無功解耦控制，但是PID控制器參數(shù)是根據(jù)某一工況下的近似線性模型整定的，在電力系統(tǒng)受到大擾動的情況下，其動態(tài)控制效果很難保證。

目前，已有的可應(yīng)用于雙饋風(fēng)機的電力系統(tǒng)穩(wěn)定器全部都是沿用以前同步機的設(shè)計方式，并未考慮雙饋風(fēng)機的特性。因此，設(shè)計一種適用于雙饋風(fēng)機的電力系統(tǒng)穩(wěn)定器，是提高雙饋風(fēng)機暫態(tài)穩(wěn)定性，進而提高電網(wǎng)消納風(fēng)電能力的有效方法。

發(fā)明內(nèi)容

針對背景技術(shù)中提到的已有的可應(yīng)用于雙饋風(fēng)機的電力系統(tǒng)穩(wěn)定器未考慮雙饋風(fēng)機的特性，動態(tài)控制效果很難保證的問題，本發(fā)明提出了一種適用于雙饋風(fēng)機的電力系統(tǒng)穩(wěn)定器設(shè)計方法。

一種適用于雙饋風(fēng)機的電力系統(tǒng)穩(wěn)定器設(shè)計方法，其特征在于，所述方法具體包括以下步驟：

步驟1：對全網(wǎng)節(jié)點、線路統(tǒng)一編號并建立系統(tǒng)參數(shù)表；

步驟2：建立雙饋風(fēng)機增廣關(guān)聯(lián)測量模型；

步驟3：設(shè)計各選定工況點下的電力系統(tǒng)穩(wěn)定器；

步驟4：計算模型切換權(quán)值并得到控制器輸出。

所述步驟1中，對全網(wǎng)節(jié)點、線路統(tǒng)一編號的過程為：

風(fēng)電場節(jié)點的編號從1開始到N₁；同步發(fā)電機節(jié)點的編號從N₁+1到N；其他節(jié)點從N+1到m，m為節(jié)點總數(shù)；對全網(wǎng)電力線路進行編號，從1到n，n為總支路數(shù)。

所述系統(tǒng)參數(shù)表包括系統(tǒng)導(dǎo)納矩陣Y_B、雙饋風(fēng)機參數(shù)和同步發(fā)電機參數(shù)：

所述系統(tǒng)導(dǎo)納矩陣

其中：Y_Bi(i=1,2,…,n)為各支路導(dǎo)納，電力負荷以恒定導(dǎo)納表示且并入支路導(dǎo)納；

所述雙饋風(fēng)機參數(shù)包括定子電抗X_s、轉(zhuǎn)子電抗X_r、互抗X_m、等效暫態(tài)電抗X′、轉(zhuǎn)子慣性時間常數(shù)H、電磁轉(zhuǎn)矩T_e、機械轉(zhuǎn)矩T_m、定子電阻R_s、轉(zhuǎn)子電阻R_r和阻尼系數(shù)F；

所述同步發(fā)電機參數(shù)包括d軸同步電抗X_d和q軸同步電抗X_q。

所述步驟2中，建立雙饋風(fēng)機增廣關(guān)聯(lián)測量模型的過程為：

步驟201：電網(wǎng)調(diào)度中心利用風(fēng)電場現(xiàn)有通訊設(shè)備RTU，將關(guān)聯(lián)矩陣M_A傳送到風(fēng)電場監(jiān)控設(shè)備端以確定電網(wǎng)接線圖，從而根據(jù)全系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)方程得到網(wǎng)絡(luò)小信號方程；

所述關(guān)聯(lián)矩陣M_A為m×n階矩陣，關(guān)聯(lián)矩陣的行號與節(jié)點號相對應(yīng)，列號與支路號相對應(yīng)；關(guān)聯(lián)矩陣只含1，0，-1三種元素，具體意義為：矩陣每一行非零元素的個數(shù)表示與該節(jié)點相連接支路的個數(shù)，其中1表示相應(yīng)支路電路電流的規(guī)定方向是離開節(jié)點；0表示該支路與該節(jié)點未連接；-1表示相應(yīng)支路電路電流的規(guī)定方向是流入節(jié)點；矩陣每一列的非零元素所在位置表示相應(yīng)支路兩端的節(jié)點號；m為總節(jié)點數(shù)，n為總支路數(shù)；

所述全系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)方程為：

式中，

寫出僅包含發(fā)電機節(jié)點的網(wǎng)絡(luò)方程并按V_Ti=V_Xi+jV_Yi,I_Ti=I_Xi+jI_Yj,Z_ij=R_ij+jX_ij展開得到：

式中：V_i，I_i分別表示第i個節(jié)點的電壓、電流矢量；R_ij，X_ij分別表示第i個節(jié)點到第j個節(jié)點阻抗、電阻和電抗；V_xi，V_yi，I_xi和I_yi表示第i個節(jié)點電壓、電流的x軸，y軸分量；

將上式偏差化并寫為緊湊形式，得到網(wǎng)絡(luò)小信號方程為：