[發明專利]雙饋風電機組的并網次同步振蕩的穩定性判斷方法和裝置

有效

• 申請號: 201711422699.0
• 申請日: 2017-12-25
• 公開（公告）號: CN108347058B
• 公開（公告）日: 2020-07-28
• 發明（設計）人: 葛維春;張艷軍;高凱;葛延峰;李鐵;劉凱;錢華東;梁新艷;趙偉華;畢天姝;張鵬
• 申請（專利權）人: 國網遼寧省電力有限公司;北京四方繼保自動化股份有限公司;華北電力大學
• 主分類號: H02J3/24
• 分類號: H02J3/24;H02J3/38
• 代理公司: 北京林達劉知識產權代理事務所(普通合伙) 11277
• 代理人: 劉新宇

本發明涉及雙饋風電機組的并網次同步振蕩的穩定性判斷方法和裝置，該方法包括：根據雙饋風電機組的定子a相電壓、定子a相電流以及轉子a相電流，來設置雙饋風電機組的定子的正序諧波電壓和正序諧波電流；根據正序諧波電壓和正序諧波電流來確定電流調節環節的輸出電壓表達式；根據正序諧波電壓、正序諧波電流、以及輸出電壓表達式來建立雙饋風電機組的定子側阻抗解析表達式，以得到雙饋風電機組側阻抗特性；建立電網側阻抗模型，以得到電網側阻抗特性；建立雙饋風電機組側阻抗特性和電網側阻抗特性的特征函數方程；以及對特征函數方程進行求解，以定量判斷雙饋風電機組的振蕩頻率和阻尼水平。根據該方法和裝置能夠定量判斷振蕩頻率和阻尼水平。

技術領域

本發明涉及新能源電力系統次同步振蕩分析領域，具體涉及一種雙饋風電機組的并網次同步振蕩的穩定性判斷方法和裝置。

背景技術

雙饋風電機組(DFIG，Double-Fed Induction Generator)作為一種清潔能源發電技術獲得了廣泛應用，其并入電網后在一些特殊工況下會發生次同步功率振蕩，這會嚴重威脅電網及風電機組的安全，這種事故在國內外屢有發生。

為了解決上述問題，研究了如下這些方法。

狀態空間分析法以互聯系統在時域中的小信號狀態空間模型為基礎，分析模型的根軌跡，從而判斷互聯系統的穩定性。

阻抗分析法是將互聯系統簡化成理想電壓源與端口等效阻抗串聯的戴維南電路模型、以及理想電流源與端口等效阻抗并聯的諾頓電路模型，然后根據互聯子系統之間的輸出阻抗關系來進行穩定性和穩定裕度分析。這種基于阻抗的分析方法只要求互聯系統端口的兩端的等效阻抗特性已知，并且等效阻抗特性可經過計算或測量得到。與復雜的狀態空間分析法的信息需求相比，利用阻抗分析法進行穩定性判斷更簡便，并且更適用于控制復雜的風電機組并網系統。

在三相交流互聯系統等效阻抗模型的基礎上利用奈奎斯特(Nyquist)判據即可對互聯系統的穩定性進行判定。互聯子系統可分別等效為電壓源子系統和電流源子系統，從而得到各子系統的等效輸出阻抗、以及電壓源子系統與電流源子系統的輸出阻抗之比。如果該輸出阻抗比滿足Nyquist判據，即輸出阻抗比的Nyquist曲線軌跡不繞過復平面上的點(-1,0)，則三相交流互聯系統穩定；如果輸出阻抗比的Nyquist曲線軌跡離點(-1,0)越遠，則穩定裕度越大，越難失穩；靠近點(-1,0)的部分，離得越近，則越容易失穩，并且在三相交流互聯系統耦合點容易發生諧波諧振。已有的Nyquist判據僅適用于簡化系統(等效的單機無窮大系統)的穩定性分析，并且只能給出定性的結果(穩定或者不穩定)，而不能給出定量的穩定性指標。

發明內容

有鑒于此，本發明提出了一種雙饋風電機組的并網次同步振蕩的穩定性判斷方法和裝置。

根據本發明的一方面，提供了一種雙饋風電機組的并網次同步振蕩的穩定性判斷方法，包括：根據所述雙饋風電機組的定子a相電壓、定子a相電流以及轉子a相電流，來設置所述雙饋風電機組的定子的正序諧波電壓和正序諧波電流；根據所述正序諧波電壓和所述正序諧波電流來確定電流調節環節的輸出電壓表達式；根據所述正序諧波電壓、所述正序諧波電流、以及所述輸出電壓表達式來建立所述雙饋風電機組側阻抗解析表達式，以得到雙饋風電機組側阻抗特性；建立電網側阻抗模型，以得到電網側阻抗特性；建立所述雙饋風電機組側阻抗特性和所述電網側阻抗特性的特征函數方程；以及對所述特征函數方程進行求解，以定量判斷所述雙饋風電機組的振蕩頻率和阻尼水平。

對于上述方法，在一種可能的實現方式中，分別根據以下公式(1-1)、(1-2)和(1-3)來確定所述定子a相電壓、所述定子a相電流以及所述轉子a相電流，