[發(fā)明專利]一種風電場并網(wǎng)系統(tǒng)的諧振分析方法及系統(tǒng)

有效

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• 申請日: 2021-07-06
• 公開（公告）號: CN113270878B
• 公開（公告）日: 2022-08-30
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 陶順;閆亞楠;管尚書;宋一丹;劉云博
• 申請（專利權(quán)）人: 華北電力大學
• 主分類號: H02J3/24
• 分類號: H02J3/24;H02J3/38
• 代理公司: 北京三聚陽光知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11250
• 代理人: 李靜玉

本發(fā)明公開了一種風電場并網(wǎng)系統(tǒng)的諧振分析方法及系統(tǒng)，方法包括：結(jié)合各種影響因素，建立不同頻率下的多種擾動的直驅(qū)風機單機等效導納模型；將風電場并網(wǎng)系統(tǒng)等效為多個子風電場，基于擾動類型、每個子風電場的直驅(qū)風機的數(shù)量、直驅(qū)風機單機等效導納模型，得到不同擾動頻率下風電場并網(wǎng)系統(tǒng)等效導納網(wǎng)絡(luò)模型；對不同擾動頻率下風電場并網(wǎng)系統(tǒng)等效導納網(wǎng)絡(luò)模型進行特征值分解，并基于分解結(jié)果，采用模態(tài)分析法確定各諧振模態(tài)的諧振頻率及主要諧振節(jié)點；基于特征值分解結(jié)果，采用響應比分析方法對風電場并網(wǎng)系統(tǒng)諧振影響程度進行分析，確定風電場并網(wǎng)系統(tǒng)各節(jié)點的諧振敏感程度，從而實現(xiàn)從多種影響因素出發(fā)，全面分析風電場并網(wǎng)系統(tǒng)的諧振。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及風力發(fā)電并網(wǎng)系統(tǒng)電能質(zhì)量分析領(lǐng)域，具體涉及一種風電場并網(wǎng)系統(tǒng)的諧振分析方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)

高頻諧振問題在電力電子變流器應用場景頻繁發(fā)生，為電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運行帶來了極大挑戰(zhàn)。近年來，直驅(qū)風電場也有相關(guān)事故案例報道，引起國內(nèi)外部分學者關(guān)注。隨著風力發(fā)電裝機容量提高，高頻諧振現(xiàn)象將愈發(fā)顯著，造成更嚴重影響。

有學者基于簡單的單輸入單輸出模型分析了變流器控制參數(shù)對直驅(qū)風電場并網(wǎng)系統(tǒng)高頻諧振穩(wěn)定性的影響，基于說明了變流器延遲和電流控制環(huán)節(jié)的存在會導致系統(tǒng)出現(xiàn)高頻諧振，但場景相對簡單，參數(shù)影響分析不夠全面。有學者進一步通過對大型直驅(qū)風電場并網(wǎng)的控制系統(tǒng)、濾波結(jié)構(gòu)、電纜參數(shù)等的詳細頻域建模，從阻抗模型出發(fā)分析了系統(tǒng)高頻諧振問題，確定高頻諧振頻率，并進行了相關(guān)仿真驗證。但其控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)考慮不全，且僅提出諧振頻率確定方法，未涉及諧振影響程度。

目前相關(guān)機理分析表明該諧振問題是由于機組變流器控制系統(tǒng)與電網(wǎng)交互作用引起。同時，大規(guī)模風電場并網(wǎng)系統(tǒng)，其風電場內(nèi)部機組間交互影響不可忽略，綜合討論上述兩類交互影響，考慮多種擾動源的高頻諧振分析技術(shù)尚存在空白。

發(fā)明內(nèi)容

因此，本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于克服現(xiàn)有技術(shù)中的考慮多種擾動源的高頻諧振分析技術(shù)尚存在空白的缺陷，從而提供一種風電場并網(wǎng)系統(tǒng)的諧振分析方法及系統(tǒng)。

為達到上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：

第一方面，本發(fā)明實施例提供一種風電場并網(wǎng)系統(tǒng)的諧振分析方法，風電場并網(wǎng)系統(tǒng)包括多個直驅(qū)風機，分析方法包括：基于直驅(qū)風機的并網(wǎng)電路拓撲結(jié)構(gòu)、直驅(qū)風機的控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、直驅(qū)風機控制系統(tǒng)的延時，建立風電場并網(wǎng)系統(tǒng)各節(jié)點的不同頻率下的多種擾動的直驅(qū)風機單機等效導納模型；將風電場并網(wǎng)系統(tǒng)等效為多個子風電場，基于擾動類型、每個子風電場的直驅(qū)風機的數(shù)量、直驅(qū)風機單機等效導納模型，得到不同擾動頻率下風電場并網(wǎng)系統(tǒng)等效導納網(wǎng)絡(luò)模型；對不同擾動頻率下風電場并網(wǎng)系統(tǒng)等效導納網(wǎng)絡(luò)模型進行特征值分解，并基于分解結(jié)果，采用模態(tài)分析法確定各諧振模態(tài)的諧振頻率及主要諧振節(jié)點；基于特征值分解結(jié)果，采用響應比分析方法對風電場并網(wǎng)系統(tǒng)諧振影響程度進行分析，確定風電場并網(wǎng)系統(tǒng)各節(jié)點的諧振敏感程度。

在一實施例中，基于直驅(qū)風機的并網(wǎng)電路拓撲結(jié)構(gòu)、直驅(qū)風機的控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、直驅(qū)風機控制系統(tǒng)的延時，建立風電場并網(wǎng)系統(tǒng)各節(jié)點的不同頻率下的多種擾動的直驅(qū)風機單機等效導納模型的過程，包括：對于單個直驅(qū)風機，基于直驅(qū)風機的并網(wǎng)電路拓撲結(jié)構(gòu)、直驅(qū)風機的控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、直驅(qū)風機控制系統(tǒng)的延時，建立直驅(qū)風機控制系統(tǒng)的傳遞函數(shù)模型；基于直驅(qū)風機控制系統(tǒng)的傳遞函數(shù)模型、直驅(qū)風機的并網(wǎng)電路拓撲結(jié)構(gòu)，建立風電場并網(wǎng)系統(tǒng)各節(jié)點的不同頻率下的多種擾動的直驅(qū)風機單機等效導納模型。

在一實施例中，基于直驅(qū)風機的并網(wǎng)電路拓撲結(jié)構(gòu)、直驅(qū)風機的控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、直驅(qū)風機控制系統(tǒng)的延時，建立直驅(qū)風機控制系統(tǒng)的傳遞函數(shù)模型的過程，包括：基于直驅(qū)風機的并網(wǎng)電路拓撲結(jié)構(gòu)、直驅(qū)風機的控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，建立各控制環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)模型；根據(jù)直驅(qū)風機控制系統(tǒng)的各控制環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)模型、延時的傳遞函數(shù)模型及調(diào)制增益，建立直驅(qū)風機控制系統(tǒng)的傳遞函數(shù)模型。