[發明專利]一種抑制風電系統次同步振蕩的方法及系統

有效

• 申請號: 201910256025.0
• 申請日: 2019-04-01
• 公開（公告）號: CN110086178B
• 公開（公告）日: 2023-09-22
• 發明（設計）人: 趙大偉;王西田;錢敏慧;楊冰燈;姜達軍;劉時雨;陳寧;吳福保;居蓉蓉
• 申請（專利權）人: 中國電力科學研究院有限公司;上海交通大學;國家電網有限公司;國網江蘇省電力有限公司檢修分公司
• 主分類號: H02J3/24
• 分類號: H02J3/24;H02J3/36
• 代理公司: 北京安博達知識產權代理有限公司 11271
• 代理人: 徐國文

本發明提供了一種抑制風電系統次同步振蕩的方法及系統，包括：將預先設計好的局部變增益控制器串聯接入變流器控制的輸入端；基于風電系統的拓撲結構和局部變增益控制器接入的位置確定所述局部變增益控制器的參數值；基于所述局部變增益控制器減小變流器控制輸入端的增益從而抑制系統次同步振蕩；其中，所述局部變增益控制器是根據接入位置、結構和參數進行設計的。本發明易于實現，實用性強；可以有效改善系統次同步阻尼，減少次同步振蕩的發生，同時避免了次同步阻尼控制器的參數設計依賴模型，由于模型誤差等原因可能導致魯棒穩定性問題。

技術領域

本發明涉及電力系統安全穩定技術領域，具體涉及一種抑制風電系統次同步振蕩的方法及系統。

背景技術

近年來，隨著環境保護的意識逐漸增強，依靠新能源發電已經成為一種方式，由于大部分地區的風力發電基地和負荷中心相距較遠，所以面臨著大容量風電遠距離外送的問題。串聯電容補償可顯著提高線路輸送能力，在遠距離風電外送中得以應用，但同時也存在著誘發次同步振蕩的風險。2009年10月，美國德州的一處風電場發生了由串補電容引起的次同步振蕩事故，造成了大面積的切機跳閘和撬棒電路損壞。2012年底，中國華北地區某風電場發生了多起次同步振蕩現象，通過對現場相量測量單元和故障錄波數據分析后得到振蕩頻率為6～8Hz。系統次同步振蕩不僅會影響系統的穩定性還會影響新能源的消納。因此，大規模電力系統的次同步振蕩研究成為了本領域的研究熱點，隨著次同步振蕩問題研究的深入，大規模電力系統設計也開始考慮次同步振蕩的抑制效果。

目前，在風機串補系統的次同步振蕩抑制方面，已取得一些研究成果，包括：通過裝FACTS裝置進行抑制和通過風機自身控制進行抑制。相比加裝FACTS裝置，通過風機自身控制抑制次同步振蕩可以降低成本，且具有較好的抑制效果和響應速度。采用次同步阻尼控制器(Supplementary?Sub-synchronous?Damping?Controller，SSDC)抑制次同步振蕩是風機通過自身控制抑制次同步振蕩的其中一種方式。次同步阻尼控制器是在變流器控制環節引入包含振蕩信息的輸入信號，控制變流器控制產生的電壓，增強雙饋風機的次同步阻抗，是一種經濟有效的次同步振蕩抑制方式。然而現有技術中已經提出的次同步阻尼控制器的參數設計依賴模型，由于模型誤差等原因可能導致魯棒穩定性問題。

發明內容

為了解決現有技術中所存在的上述不足，本發明提供一種抑制風電系統次同步振蕩的方法及系統，通過在變流器控制前加入局部變增益控制器以抑制系統次同步振蕩，避免了現有的次同步阻尼控制器的參數設計依賴模型、由于模型誤差等原因導致魯棒穩定性的問題。

本發明提供的一種抑制風電系統次同步振蕩的方法，包括：

將預先設計好的局部變增益控制器串聯接入變流器控制的輸入端；

基于風電系統的拓撲結構和局部變增益控制器接入的位置確定所述局部變增益控制器的參數值；

基于所述局部變增益控制器減小變流器控制輸入端的增益從而抑制系統次同步振蕩；

其中，所述局部變增益控制器是根據接入位置、結構和參數進行設計的。

優選的，所述局部變增益控制器的設計，包括：

基于局部變增益控制器的原理，設置局部變增益控制器的接入位置，并設置局部變增益控制器的增益表達式；

基于局部變增益控制器的增益表達式，確定輸入輸出關系表達式；

基于增益表達式和輸入輸出關系表達式確定局部變增益控制器的結構；

基于所述局部變增益控制器的結構設計局部變增益控制器的參數。

優選的，所述設置局部變增益控制器的增益表達式，包括：

基于局部變增益控制器的輸入量與增益之間的關系，繪制局部變增益控制器的增益特性曲線；