[發明專利]一種海上風電VSC-HVDC輸出系統的交流電力系統低頻振蕩阻尼控制方法

有效

• 申請號: 201810962582.X
• 申請日: 2018-08-22
• 公開（公告）號: CN109217335B
• 公開（公告）日: 2020-07-10
• 發明（設計）人: 雷憲章;楊杰;吳亞楠;周嘯;孔明;韓叢達;胡家兵;章曉杰
• 申請（專利權）人: 華中科技大學;全球能源互聯網研究院有限公司;國網山東省電力公司電力科學研究院
• 主分類號: H02J3/24
• 分類號: H02J3/24;H02J3/38;H02J3/36
• 代理公司: 華中科技大學專利中心 42201
• 代理人: 廖盈春;曹葆青

本發明公開了一種海上風電VSC?HVDC輸出系統的低頻振蕩阻尼控制方法；具體為在海上風電經VSC?HVDC輸出系統中，交直流混聯系統中，直流系統運行在額定功率狀態下，交流系統受大擾動引起低頻振蕩，需要添加阻尼控制器來抑制低頻振蕩。本發明只需要在VSC?HVDC換流站的直流電壓控制加上基于頻率的前級控制，只需一個比例環節和濾波環節；在交流電網發生擾動后產生低頻振蕩時將頻率信號的變化傳遞到直流電壓上，直流電壓在變化時會相應的引起有功功率變化，阻尼交流系統的低頻振蕩，不僅能夠保持換流站的穩定運行，同時對其所連接的交流系統低頻振蕩提供了較好的阻尼效果，保障了VSC?HVDC直流系統的安全穩定運行以及電網友好性。

技術領域

本發明屬于電力系統安全運行領域，更具體地，涉及一種海上風電 VSC-HVDC(基于電壓源換流器的高壓直流輸電，Voltage Source Converter based High VoltageDirect Current Transmission)輸出系統的交流電力系統低頻振蕩阻尼控制方法。

背景技術

低頻振蕩是電力系統的固有屬性，持續的振蕩會限制輸電線路的傳輸容量，嚴重時甚至會導致系統解列。低頻振蕩的頻率范圍一般為0.1～2Hz，其中涉及一個發電廠內發電機與電網其他部分之間的振蕩，稱為局域振蕩 (約1～2Hz)；涉及區域之間多臺發電機之間的振蕩，稱為區間振蕩(約 0.1～0.7Hz)。

抑制低頻振蕩最常采用的措施是為同步發電機的勵磁調節器加裝電力系統穩定器(power system stabilization，PSS)為發電機提供正阻尼轉矩。隨著近年來電力電子技術的快速發展以及風電和光伏的加入，高壓直流輸電系統(high voltage DC，HVDC)被廣泛用于增加線路傳輸容量、降低線損，改善電力系統穩定性和安全性。隨著這種變化，傳統阻尼控制手段將難以獨立應對電力系統運行特性出現的新變化。為充分發掘新能源發電在參與阻尼低頻振蕩方面的潛力，需要對海上風電VSC-HVDC輸出系統的電網提供新的阻尼控制方案。

發明內容

針對現有技術的改進需求，本發明提供了一種海上風電VSC-HVDC輸出系統的交流電力系統低頻振蕩阻尼控制方案，利用風機的輸出功率調節能力，通過在風力發電經VSC-HVDC輸出系統的增加的附加阻尼控制，增加系統阻尼，提高系統的安全穩定運行能力。

本發明提供了一種海上風電VSC-HVDC輸出系統的交流電力系統低頻振蕩阻尼控制方法，包括如下步驟：

(1)采集直流輸電系統逆變側換流站的并網點三相電壓U_abc、三相電流i_abc和直流電壓U_dc；

(2)對于所述并網點三相電壓U_abc，通過鎖相環獲取直流輸電系統逆變側換流站所連接的交流電網頻率ω_g；

對于所述并網點三相電壓U_abc和所述三相電流i_abc，通過瞬時功率計算獲取直流輸電系統逆變側換流站輸出的無功功率Q；

(3)根據所述交流電網頻率ω_g獲得直流輸電系統逆變側換流站的直流電壓參考值U_{dc_ref}；

(4)根據所述直流電壓參考值U_{dc_ref}、所述直流電壓U_dc、直流系統逆變側換流站的無功功率參考值Q_ref、無功功率Q以及對三相電流i_abc進行dq 變換得到的電流d軸檢測值i_d和q軸檢測值i_q計算得到驅動信號S_abc，并驅動VSC-HVDC逆變側換流站的變流器以實現低頻振蕩的阻尼控制。

更進一步地，步驟(3)具體包括：