[發明專利]一種基于源網協同控制的雙饋風電場次同步振蕩抑制方法

在審

• 申請號: 201811502666.1
• 申請日: 2018-12-10
• 公開（公告）號: CN109473997A
• 公開（公告）日: 2019-03-15
• 發明（設計）人: 徐衍會;耿雨柔
• 申請（專利權）人: 華北電力大學
• 主分類號: H02J3/24
• 分類號: H02J3/24
• 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

本發明公開的一種基于源網協同控制的雙饋風電場次同步振蕩抑制方法，所述次同步振蕩抑制方法包括以下步驟：步驟1：建立雙饋風電場并網系統小擾動分析模型；步驟2：計算不同電網結構和運行方式下系統電氣阻尼特性；步驟3：實測風電機組的定子電流，并進行濾波；步驟4：應用優化算法，協調優化靜止同步補償器控制參數和風機轉子側附加阻尼控制器的比例系數。

技術領域

本發明涉及風電并網技術領域，特別是涉及基于源網協同控制的雙饋風電場次同步振蕩抑制方法。

背景技術

近年來，我國風電裝機容量不斷增加，由于風能具有地域性的特點，風能資源與負荷中心整體呈逆向分布，因此我國的風電開發模式主要為集中式的大規模風電場形式，并且多個陸上風電基地均遠離負荷中心,需經遠距離輸電接入電網,大容量、遠距離風電外送勢在必行。因此，串補技術與高壓直流輸電技術是大規模風電基地遠距離送出的主要技術手段。

次同步振蕩是兩個功率系統之間在一個或多個低于系統同步頻率的自然頻率下進行顯著能量交換的相互作用。風電并網引發的次同步振蕩問題愈發突出，通過研究發現，風力發電場與串補線路、HVDC或者弱交流系統的連接有可能會導致次同步振蕩問題，對風機和電網系統產生較大的危害，影響整個電網的安全穩定運行。2009年10月，美國德克薩斯州的345kV輸電系統中，因斷線導致風電場直接經串補電路送出，引起雙饋風電場20Hz左右的次同步諧振，造成大量機組跳機以及crowbar電路損壞。2012年12月，我國華北地區的大型風電場也多次發生了串補引發的次同步諧振現象，振蕩頻率6-8Hz。我國的新疆哈密地區發生了更為復雜的大規模雙饋和直驅風電機組經弱交流和天中特高壓直流系統送出的次同步振蕩問題。風電場次同步振蕩已經成為制約風電場并網的關鍵科技問題，迫切需要研究有效風電場次同步振蕩的抑制措施，以保證大規模新能源消納和電力系統的安全穩定運行。

因此需要建立基于源網協同控制的雙饋風電場次同步振蕩抑制方法以解決現有技術中存在的問題。

發明內容

本發明公開的一種基于源網協同控制的雙饋風電場次同步振蕩抑制方法，所述次同步振蕩抑制方法包括以下步驟：

步驟1：建立雙饋風電場并網系統小擾動分析模型；

步驟2：計算不同電網結構和運行方式下系統電氣阻尼特性；

步驟3：實測風電機組的定子電流，并進行濾波；

步驟4：應用優化算法，協調優化靜止同步補償器控制參數和風機轉子側附加阻尼控制器的比例系數。

優選地,所述步驟1的系統小擾動分析模型包括：雙饋風機模型、風力機軸系模型、變換器控制系統模型、靜止同步補償器模型和輸電線路模型，所述步驟1將元件連接成系統并進行線性化，形成小擾動分析模型。

優選地,所述步驟1的雙饋風機模型通過以下步驟建立：雙饋異步風力發電機中的定子和轉子都選用了電動機慣例，正方向為電流流入方向，旋轉方向與電磁轉矩的正方向一致，將雙饋異步風力發電機的定子和轉子中的電流電壓和磁通變量從ABC坐標變換到dq0坐標系，得到dq0坐標中定子和轉子的電壓、磁鏈及轉矩的相關方程如公式(1)-(4)：