[發明專利]一種直驅風電柔直外送系統的次同步振蕩抑制方法及系統

在審

• 申請號: 202210125851.3
• 申請日: 2022-02-10
• 公開（公告）號: CN114759577A
• 公開（公告）日: 2022-07-15
• 發明（設計）人: 馬靜;楊真繆;邵鴻飛;介賀彤;杜汪洋;趙書強;王增平
• 申請（專利權）人: 華北電力大學
• 主分類號: H02J3/24
• 分類號: H02J3/24;H02J3/38
• 代理公司: 北京天達知識產權代理事務所(普通合伙) 11386
• 代理人: 龔頤雯

本發明涉及一種直驅風電柔直外送系統的次同步振蕩抑制方法及系統，屬于風力發電系統技術領域，解決了現有技術中次同步振蕩抑制方法難以解決直驅風電柔直外送系統的次同步振蕩的問題。包括：獲取直驅風電柔直外送系統的運行數據；基于所述運行數據，得到直驅風電柔直外送系統增加附加能量補償支路后的振蕩發出能量和系統耗散能量的能量變化率，進而得到直驅風電柔直外送系統的穩定性指標；以直驅風電柔直外送系統的穩定性指標取最小值為目標函數約束條件建立控制參數優化模型，確定各附加能量補償支路的控制參數，并啟用參數確定后的各附加能量補償支路，實現直驅風電柔直外送系統的次同步振蕩抑制。

技術領域

本發明涉及風力發電系統技術領域，尤其涉及一種直驅風電柔直外送系統的次同步振蕩抑制方法及系統。

背景技術

隨著高比例風電經柔直外送系統接入，系統呈現顯著的電力電子化特征，次/超同步振蕩事故頻發，引發大規模風機脫網，甚至造成柔直線路停運，嚴重威脅電網安全穩定運行。

目前的研究方法大多僅針對固定振蕩頻率點及單一設備進行控制。當外送系統運行方式改變，控制策略難以自適應振蕩頻率的變化，且并未充分考慮直驅風電及柔直換流站的相關設備協同控制能力。目前，針對直驅風電柔直外送系統的次同步振蕩抑制方法仍缺乏相應的研究。

發明內容

鑒于上述的分析，本發明實施例旨在提供一種直驅風電柔直外送系統的次同步振蕩抑制方法及系統，用以解決現有次同步振蕩抑制方法難以解決直驅風電柔直外送系統的次同步振蕩的問題。

一方面，本發明實施例提供了一種直驅風電柔直外送系統的次同步振蕩抑制方法，包括以下步驟：

獲取直驅風電柔直外送系統的運行數據；

基于所述運行數據，得到直驅風電柔直外送系統增加附加能量補償支路后的振蕩發出能量和系統耗散能量的能量變化率，進而得到直驅風電柔直外送系統的穩定性指標；

以直驅風電柔直外送系統的穩定性指標取最小值為目標函數約束條件建立控制參數優化模型，確定各附加能量補償支路的控制參數，并啟用參數確定后的各附加能量補償支路，實現直驅風電柔直外送系統的次同步振蕩抑制。

進一步地，所述直驅風電柔直外送系統的運行數據包括：柔直內環電流指令值、積分器輸出電壓，柔直換流器電流，網側變流器濾波電感出口的電壓，網側變流器鎖相環輸出的相角擾動量，網側變流器輸出電流，網側換流器出口的濾波電感，網側內環積分器的輸出量。

進一步地，所述增加的附加能量補償支路包括：

附加能量補償支路1：在柔直系統的電流內環控制支路中引入電壓外環輸出的電流指令值，經控制參數k₁輸出至柔直系統的電壓輸出量中；

附加能量補償支路2：在網側內環q軸控制系統中引入鎖相環偏差量，經控制參數k₂輸出至網側內環q軸的電壓輸出量中。

進一步地，所述控制參數優化模型表示為：

式中，h表示穩定性指標，V_i表示第i種振蕩發出能量，W_j表示第j種耗散能量，n表示振蕩發出能量的種類總個數，m表述耗散能量的種類總個數；ξ_i(ω,k)表示第i種振蕩發出能量的能量流變化率，η_j(ω,k)表示第j種耗散能量的能量流變化率，k_min、k_max為控制參數k₁和k₂的取值上、下限，k為控制參數k₁或k₂的取值；ω為dq軸坐標系下系統的振蕩頻率。

進一步地，通過以下方式計算ξ_i(ω,k)、η_j(ω,k)：