[發(fā)明專利]一種SVC抑制雙饋風(fēng)電場次同步振蕩方法

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• 申請日: 2021-05-14
• 公開（公告）號: CN113555868A
• 公開（公告）日: 2021-10-26
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 付敏;崔淇
• 申請（專利權(quán)）人: 哈爾濱理工大學(xué)
• 主分類號: H02J3/00
• 分類號: H02J3/00;H02J3/18
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發(fā)明涉及發(fā)電機(jī)組次同步振蕩領(lǐng)域，提出了一種抑制雙饋風(fēng)電場次同步振蕩的方法。所述方法為使用SVC次同步阻尼控制器，是一種基于分模態(tài)控制方式的次同步阻尼控制器參數(shù)設(shè)計方法。可以將包含發(fā)電機(jī)組軸系扭振模式的分量，按各個模態(tài)分離、調(diào)制，從而增強(qiáng)次同步振蕩阻尼的一種方法。本發(fā)明克服了傳統(tǒng)比例控制器針對性差的缺點，各模態(tài)信號之間相互獨立，針對各模態(tài)分量中的不穩(wěn)定分量分別控制。既能抑制發(fā)電機(jī)組的扭振，又能避免與電氣模式相關(guān)的阻尼削弱現(xiàn)象。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種基于SVC抑制雙饋風(fēng)電場次同步振蕩的方法，屬于電力系統(tǒng)次同步振蕩抑制領(lǐng)域。

背景技術(shù)

隨著社會發(fā)展，人們對能源的需求增加。由于傳統(tǒng)能源的局限性，風(fēng)力發(fā)電技術(shù)在我國得到了大規(guī)模的發(fā)展。為了提高大規(guī)模風(fēng)電并網(wǎng)的傳輸功率，會在系統(tǒng)中使用串補(bǔ)電容。然而串聯(lián)電容補(bǔ)償卻容易帶來電力系統(tǒng)次同步振蕩(SSO)問題。影響電力系統(tǒng)穩(wěn)定性。目前應(yīng)用廣泛的風(fēng)電機(jī)組有三種類型：雙饋感應(yīng)型風(fēng)電機(jī)組、鼠籠異步型風(fēng)電機(jī)組和永磁同步型機(jī)組。其中雙饋感應(yīng)型風(fēng)電機(jī)組(DFIG)可實現(xiàn)快速獨立的有功、無功解耦控制，與傳統(tǒng)的定速風(fēng)機(jī)相比，可通過變頻器動態(tài)控制調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速，進(jìn)行最大功率跟蹤控制，以實現(xiàn)高效發(fā)電。但DFIG更容易引起次同步振蕩問題。

從產(chǎn)生機(jī)理上可將電力系統(tǒng)次同步振蕩問題分為三大類：一是無關(guān)軸系，由串補(bǔ)系統(tǒng)自身引起的自激電氣振蕩問題，即感應(yīng)發(fā)電機(jī)效應(yīng)(IGE)；二是與軸系相關(guān)，風(fēng)電機(jī)組軸系與機(jī)組換流器之間扭轉(zhuǎn)矩相互作用而引發(fā)的次同步振蕩，即次同步扭轉(zhuǎn)矩相互作用(SSTI)；三是由輸電線路的串聯(lián)補(bǔ)償電容與機(jī)組換流器之間由于耦合作用而引發(fā)的振蕩，即次同步控制相互作用(SSCI)。工程中由于SSCI沒有機(jī)械系統(tǒng)參與作用，系統(tǒng)對振蕩的阻尼作用較小，導(dǎo)致振蕩發(fā)散速度更快，危害相比其他電力系統(tǒng)次同步振蕩問題更嚴(yán)重。

由于串補(bǔ)技術(shù)的廣泛應(yīng)用，學(xué)術(shù)界和工程界越來越重視對次同步振蕩抑制的研究，并且提出了很多種抑制次同步振蕩的措施。包括使用濾波器及增加系統(tǒng)阻尼；加裝軸系扭振繼電保護(hù)裝置及改造發(fā)電機(jī)組；利用FACTS裝置抑制SSO。其中FACTS裝置包括NGH次同步諧振阻尼器(NGHSSRdamper)；可控串聯(lián)電容補(bǔ)償器(TCSC)；靜止同步串聯(lián)補(bǔ)償器(SSSC)；靜止無功發(fā)生器(STATCOM)；靜止無功補(bǔ)償器(SVC)等。

本發(fā)明使用的SVC次同步阻尼控制器，是一種基于分模態(tài)控制方式的次同步阻尼控制器參數(shù)設(shè)計方法。可以將包含發(fā)電機(jī)組軸系扭振模式的分量，按各個模態(tài)分離、調(diào)制，從而增強(qiáng)次同步振蕩阻尼的一種方法。本發(fā)明克服了傳統(tǒng)比例控制器針對性差的缺點，各模態(tài)信號之間相互獨立，針對各模態(tài)分量中的不穩(wěn)定分量分別控制。既能抑制發(fā)電機(jī)組的扭振，又能避免與電氣模式相關(guān)的阻尼削弱現(xiàn)象。傳統(tǒng)SVC采用電壓控制的方式，由于母線電壓的次同步分量遠(yuǎn)小于工頻電壓分量，發(fā)生嚴(yán)重次同步振蕩時，其產(chǎn)生的次同步電流遠(yuǎn)小于工頻電流，因此抑制次同步振蕩效果差。而本發(fā)明采用對SVC的基頻電納進(jìn)行次同步頻率的調(diào)制的方法，相比傳統(tǒng)電壓控制方式抑制效果更好。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供的是一種基于SVC抑制雙饋風(fēng)電場次同步振蕩的方法。它可以針對各模態(tài)分量中的不穩(wěn)定分量分別控制，通過適當(dāng)?shù)男盘柼幚淼玫酱瓮诫娏鲄⒖夹盘枺瑐魅氲桨l(fā)電機(jī)中，產(chǎn)生阻尼轉(zhuǎn)矩，從而達(dá)到抑制次同步振蕩的目的。

本發(fā)明提供的是一種基于SVC抑制雙饋風(fēng)電場次同步振蕩的方法，通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)：

步驟1、獲取發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速偏差信號，作為SVC控制系統(tǒng)的輸入信號；

步驟2、將輸入信號通過濾波處理，確定各個次同步振蕩模態(tài)的振蕩分量。經(jīng)比例和相移環(huán)節(jié)，確定對應(yīng)模態(tài)的控制信號。將其疊加并限幅后形成總的阻尼控制信號，經(jīng)計算得出總電納控制信號，如圖2所示。

步驟3、利用總控制信號調(diào)節(jié)SVC的基波電納，產(chǎn)生與發(fā)電機(jī)組軸系扭振模態(tài)頻率互補(bǔ)的電流分量。

步驟4、將上述電流信號傳入發(fā)電機(jī)中，產(chǎn)生阻尼轉(zhuǎn)矩，進(jìn)行次同步振蕩抑制。