[發明專利]一種風電場次同步振蕩抑制方法和系統

有效

• 申請號: 201610127088.2
• 申請日: 2016-03-07
• 公開（公告）號: CN105703382B
• 公開（公告）日: 2019-05-21
• 發明（設計）人: 趙書強;張學偉;宋瑞華;楊大業;李忍;高本鋒;孫辰君;魏明磊
• 申請（專利權）人: 華北電力大學（保定）;中國電力科學研究院;國家電網公司;國網河北省電力公司
• 主分類號: H02J3/24
• 分類號: H02J3/24;H02J3/38
• 代理公司: 北京眾合誠成知識產權代理有限公司 11246
• 代理人: 張文寶

一種風電場次同步振蕩抑制方法和系統，所述方法包括步驟：A、檢測風電場出口母線電流，獲取母線電流各次同步頻率的電流分量；B、當某一次同步頻率分量超過預定閾值時，啟動風電場次同步振蕩抑制；C、對母線電流信號進行模態濾波、放大環節和相位補償，調整晶閘管控制串聯電容的關斷延遲角，調節晶閘管控制串聯電容的容抗。利用本發明的風電場次同步振蕩抑制方法和系統，能夠適應風電場靈活多變的運行工況，更加適合抑制風電場次同步振蕩。

技術領域

本發明涉及電力系統控制技術領域，尤其是涉及到可再生風電領域的控制技術。

背景技術

近年來，我國大力發展可再生能源，特別是在風電能源的開發與利用領域有了長足發展。由于風電資源一般位于遠離負荷中心的偏遠地區，因此遠距離外送成為風電消納的主要方式。為提高輸電效率，在遠距離輸電時常采用串聯補償技術。但是串聯補償技術容易引發風電機組的次同步振蕩問題，威脅風電場安全穩定運行。實際中已發生多次因次同步振蕩導致的風電場切機事故。

次同步振蕩現象最早發現于火電機組，包括次同步諧振(SubSynchrousResonance，SSR)與裝置引起的次同步振蕩(SubSynchrous Torsional InteractionSSTI)，二者均與發電機軸系自然扭振頻率有關。風電機組的次同步振蕩是隨著風力發電快速發展而產生的新的振蕩形式，主要是由于風電機組的快速調節特性可能導致系統在次同步頻率下出現負阻尼。這種振蕩形式被稱為次同步控制相互作用(SubsynchronousControl Interaction，SSCI)。與傳統SSR與SSTI不同的是，SSCI沒有發電機軸系參與。同時，隨著風電場運行方式的改變振蕩模態也發生變化，沒有固定的振蕩模態。傳統的火電機組次同步振蕩抑制方法多采集轉速作為輸入信號，然而風電場內風電機組較多，每臺機組運行狀態不一致，難以采集發電機轉速作為輸入信號。因此，用于抑制火電機組次同步振蕩的方法無法直接用于風電場次同步振蕩的抑制。

晶閘管控制串聯電容(GCSC)由兩個反串并聯全控型的GTO形成的等效開關閥與一個固定電容并聯構成(如圖1所示)，可實現增大線路輸送能力、優化潮流、降低網損等功能。GCSC通過改變GTO關斷延遲角可連續控制電容電壓，由于流過GCSC的電流不變，其串入線路的容抗可實現連續調節，如圖2所示。本發明利用GCSC容抗控制模式可以靈活調節容抗的特性，提出一種基于GCSC的風電場次同步振蕩抑制方法。

發明內容

有鑒于此，本發明的目的旨在克服現有技術中傳統的火電機組次同步振蕩抑制方法多采集轉速作為輸入信號，然而風電場內風電機組較多，每臺機組運行狀態不一致，難以采集發電機轉速作為輸入信號，因此，用于抑制火電機組次同步振蕩的方法無法直接用于風電場次同步振蕩的抑制的問題，提出一種基于GCSC的風電場次同步振蕩抑制方法，利用晶閘管控制串聯電容GCSC能夠靈活調節串入線路的容抗的特點，并加入附加控制，干擾次同步振蕩自然建立過程，實現對風電場次同步振蕩的抑制。

為了實現此目的，本發明采取的技術方案為如下。

本發明請求保護一種風電場次同步振蕩抑制方法，包括如下步驟：

A、檢測風電場出口母線電流，獲取母線電流各次同步頻率的電流分量；

B、當某一次同步頻率分量超過預定閾值時，啟動風電場次同步振蕩抑制；

C、對母線電流信號進行模態濾波、放大環節和相位補償，調整晶閘管控制串聯電容的關斷延遲角，調節晶閘管控制串聯電容的容抗。

其中，步驟C中，對母線電流信號進行模態濾波、放大環節和相位補償，調整晶閘管控制串聯電容的關斷延遲角包括：

C1、確定不同運行工況對于風電場次同步振蕩頻率和振蕩幅值的影響；

C2、利用振蕩頻率確定模態濾波的參數，利用振蕩幅值確定放大環節的參數，利用運行工況決定相位補償環節的參數，對母線電流信號進行調整。