[發明專利]基于DIgSILENT實現風電場附加阻尼控制的方法

在審

• 申請號: 201910400302.0
• 申請日: 2019-05-15
• 公開（公告）號: CN111952988A
• 公開（公告）日: 2020-11-17
• 發明（設計）人: 馬燕峰;霍亞欣;李鑫;鄭力文;趙書強
• 申請（專利權）人: 華北電力大學（保定）
• 主分類號: H02J3/24
• 分類號: H02J3/24;H02J3/38
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明屬于電力系統數字仿真技術領域，具體涉及一種基于DIgSILENT實現風電場附加阻尼控制的方法。本發明以風電并網系統作為基礎模型，根據系統的模態分析結果，確定待改善的振蕩模式，并作出該模式的轉速模態圖，選取合適的反饋信號，利用DIgSILENT的仿真語言DSL開發出控制器模塊，并將其安裝在等值風電機組的有功功率控制回路上。根據機電模式的阻尼比建立目標函數，將控制器的參數整定問題轉化為一個優化問題，并利用DIgSILENT的編程語言DPL編寫優化算法進行求解，本發明基于DIgSILENT完成雙饋風電場的附加阻尼控制器設計，實現了對低頻振蕩的有效抑制，不必與其它軟件進行聯合仿真，簡化了分析步驟，為研究風電附加阻尼控制器的仿真建模與參數整定提供了一種依據。

技術領域

本發明屬于電力系統數字仿真領域，具體涉及一種基于DIgSILENT實現風電場附加阻尼控制的方法。

背景技術

近年來，我國經濟水平的穩健發展，國民經濟和社會生活領域對電力能源的需求日益增加，為此我國電力事業正以空前的速度和規模不斷擴大，以當前情況來看，煤炭、石油、天然氣等化石能源仍然是當下社會的主要能源支柱，但多年以來化石能源的大量消化導致的環境污染和能源危機等問題逐漸突顯出來。近些年隨著風力發電技術的不斷成熟，并因其具有清潔可再生等優點，逐漸受到學術界和工業界的重視。根據我國風電發展的規劃，2020年時我國的風電裝機容量將達到200GW，風電年發電量將達到390TWH，將占據全國發電量的5％以上。顯然，大規模風電并網將成為我國電力事業的發展趨勢。

風力發電具有間歇性、隨機性、可調度性低等不足，風電發展初期，其裝機容量和規模較小，一般不會影響到原系統的安全穩定運行，但隨著風電滲透率的進一步提高，風電并網帶來的一些問題開始逐漸顯現，特別是對區域性互聯電網的安全穩定產生一定的威脅，影響系統的阻尼條件，增加發生低頻振蕩的風險，從而可能會導致嚴重的用電事故。因此有必要考慮對風電并網系統進行附加阻尼控制，以提高系統穩定性。

DIgSILENT軟件基本涵蓋了常用的電力系統分析的功能，例如潮流、短路計算、機電暫態以及電磁暫態計算、諧波分析、小干擾分析、可靠性分析等，目前被廣泛應用于輸配電網、新能源并網發電和智能電網等領域的分析研究。在動態仿真方面，DIgSILENT不僅具有豐富的元件庫，而且提供面向連續過程的仿真語言DSL和面向程序化的編程語言DPL，可供用戶自定義模型與調用內部分析程序。因此DIgSILENT軟件很合適用于研究新能源并網系統的附加阻尼控制，常喜強、王躍峰、張鋒等人提出一種利用DIgSILENT搭建新疆地區電網仿真模型的方法(專利號：CN201510942898.9)，蒯狄正、李群、劉梅招等人提出了一種基于DIgSILENT的并網型光伏仿真發電系統(專利號：CN201210002657.2)。上述研究均針對于系統模型的搭建與開發，沒有涉及到利用DIgSILENT完成小干擾分析和風電場附加阻尼控制器的設計。

發明內容

本發明基于上述問題，提出了一種基于DIgSILENT實現風電場附加阻尼控制的方法，在DIgSILENT中搭建了含風電的電力系統模型，通過模態分析確定出待改善的機電模式，并篩選出合適的反饋信號。利用仿真語言DSL開發出控制器模塊，將其安裝在等值風電機組的有功功率回路上，以機電模式阻尼比為基礎建立目標函數，并利用DPL語言編寫優化算法對目標函數進行求解，為抑制風電并網系統低頻振蕩提供一個新的途徑。

為了實現上述目的，本發明提供的技術方案如下：

步驟1：確定風電并網系統的基礎數據，其中包括同步發電機組的裝機容量、雙饋風電場的裝機容量、線路阻抗與長度、變壓器的容量和電壓等級、負荷配置等信息，根據以上數據定義同步發電機、雙饋異步風電機組、變壓器以及線路等各個元件的Types，并將其保存在Local Library中；

步驟2：按照系統結構圖在DIgSILENT的操作窗口中搭建測試模型，依次將各個元件的端口連接起來，設置系統頻率、仿真步長等基礎參數，進行初始條件計算，直至結果輸出窗口顯示潮流計算成功；