[發明專利]一種適用于雙饋風機的電力系統穩定器設計方法

有效

• 申請號: 201410151002.0
• 申請日: 2014-04-15
• 公開（公告）號: CN103904665B
• 公開（公告）日: 2017-06-13
• 發明（設計）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）人: 華北電力大學
• 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權代理有限公司11246
• 代理人: 陳波

技術領域

本發明屬于新能源電力系統自動控制技術領域，尤其涉及一種適用于雙饋風機的電力系統穩定器設計方法。

背景技術

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

目前，已有的可應用于雙饋風機的電力系統穩定器全部都是沿用以前同步機的設計方式，并未考慮雙饋風機的特性。因此，設計一種適用于雙饋風機的電力系統穩定器，是提高雙饋風機暫態穩定性，進而提高電網消納風電能力的有效方法。

發明內容

針對背景技術中提到的已有的可應用于雙饋風機的電力系統穩定器未考慮雙饋風機的特性，動態控制效果很難保證的問題，本發明提出了一種適用于雙饋風機的電力系統穩定器設計方法。

一種適用于雙饋風機的電力系統穩定器設計方法，其特征在于，所述方法具體包括以下步驟：

步驟1：對全網節點、線路統一編號并建立系統參數表；

步驟2：建立雙饋風機增廣關聯測量模型；

步驟3：設計各選定工況點下的電力系統穩定器；

步驟4：計算模型切換權值并得到控制器輸出。

所述步驟1中，對全網節點、線路統一編號的過程為：

風電場節點的編號從1開始到N₁；同步發電機節點的編號從N₁+1到N；其他節點從N+1到m，m為節點總數；對全網電力線路進行編號，從1到n，n為總支路數。

所述系統參數表包括系統導納矩陣Y_B、雙饋風機參數和同步發電機參數：

所述系統導納矩陣

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

所述雙饋風機參數包括定子電抗X_s、轉子電抗X_r、互抗X_m、等效暫態電抗X′、轉子慣性時間常數H、電磁轉矩T_e、機械轉矩T_m、定子電阻R_s、轉子電阻R_r和阻尼系數F；

所述同步發電機參數包括d軸同步電抗X_d和q軸同步電抗X_q。

所述步驟2中，建立雙饋風機增廣關聯測量模型的過程為：

步驟201：電網調度中心利用風電場現有通訊設備RTU，將關聯矩陣M_A傳送到風電場監控設備端以確定電網接線圖，從而根據全系統網絡方程得到網絡小信號方程；

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

所述全系統網絡方程為：

式中，

寫出僅包含發電機節點的網絡方程并按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個節點的電壓、電流矢量；R_ij，X_ij分別表示第i個節點到第j個節點阻抗、電阻和電抗；V_xi，V_yi，I_xi和I_yi表示第i個節點電壓、電流的x軸，y軸分量；

將上式偏差化并寫為緊湊形式，得到網絡小信號方程為：