[發明專利]一種次同步振蕩抑制方法、系統和裝置

在審

• 申請號: 202210629025.2
• 申請日: 2022-06-06
• 公開（公告）號: CN115021243A
• 公開（公告）日: 2022-09-06
• 發明（設計）人: 顧康慧;查申森;張詩滔;王秋東;王震泉;牛濤;甄宏寧;李金科;楊赟;孫順祥;馮士睿
• 申請（專利權）人: 中國能源建設集團江蘇省電力設計院有限公司
• 主分類號: H02J3/00
• 分類號: H02J3/00;H02J3/38;F03D9/25
• 代理公司: 南京縱橫知識產權代理有限公司 32224
• 代理人: 董建林

本發明公開了一種次同步振蕩抑制方法、系統和裝置，所述方法包括：提取雙饋感應風力發電機的功角偏差信號；根據雙饋感應風力發電機的功角偏差信號，調制生成功角偏差的次同步分量信號；將功角偏差次同步分量信號疊加到雙饋風力發電機轉子側q軸控制回路的電壓處，用于對轉子q軸電壓進行補償控制，抑制次同步振蕩。本發明能夠有效抑制雙饋風電場經串聯補償線路并網引發的次同步振蕩，保證電力系統穩定。

技術領域

本發明涉及一種次同步振蕩抑制方法、系統和裝置，屬于風電系統并網穩定性分析及控制技術領域。

背景技術

近年來，風電系統并網引發的次同步振蕩成為了電力系統安全穩定運行的嚴重威脅之一。早在2003年，就有學者提出了風電系統經串聯補償線路并網后具有引發次同步振蕩的風險，但是并未引起廣泛關注。直到2009年，在美國得克薩斯州的電網中發生了一起線路故障，造成了風電場與串聯補償線路的徑向連接，從而引發了次同步振蕩，自此掀起了對風電系統次同步振蕩的研究熱潮。在此之后的幾年中，隨著越來越多大型風電場的建設和并網運行，世界各地電網也多次發生了次同步振蕩事故。次同步振蕩發散速度快，涉及區域廣，易造成風電機組撬棒電路損壞、機組脫網和風電場全切等后果，嚴重影響了含大規模風電電力系統的安全穩定運行。

根據次同步振蕩抑制機理的不同，通常可采用基于風電場自身變頻器控制系統的方法和基于一次電氣設備的方法，前者主要通過在雙饋風力發電機控制系統中設計附加阻尼控制器抑制次同步振蕩，這些設計的阻尼器主要通過選擇合適的反饋信號作為阻尼控制器的輸入，如轉子轉速、轉子電流或串聯電容電壓等。

從雙饋發電機功角的定義可以看出，功角的大小與雙饋風力發電機轉子和勵磁電流相關，是對雙饋風力發電機本身電氣量和機械量的一個較好地反映，因此其作為阻尼控制信號具有便于控制，檢測靈敏等優勢。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術中的不足，提供一種次同步振蕩抑制方法、系統和裝置，能夠有效抑制雙饋風電場經串聯補償線路并網引發的次同步振蕩，保證電力系統穩定。為達到上述目的，本發明是采用下述技術方案實現的：

第一方面，本發明提供了一種次同步振蕩抑制方法，所述方法包括：

提取雙饋感應風力發電機的功角偏差信號；

根據雙饋感應風力發電機的功角偏差信號，調制生成功角偏差次同步分量信號；

將功角偏差次同步分量信號疊加到雙饋風力發電機轉子側q軸控制回路的電壓處，用于對轉子q軸電壓進行補償控制，抑制次同步振蕩。

結合第一方面，進一步地，所述提取雙饋感應風力發電機的功角偏差信號，包括：

根據雙饋感應風力發電機在d-q坐標系中的5階電磁暫態模型，得到雙饋感應風力發電機的暫態電勢、定子電流和定子電壓、轉子電壓在d-q軸上的分量；

將雙饋感應風力發電機在d-q坐標系中的5階電磁暫態模型轉換到極坐標下，得到以定子電流、暫態電勢的幅值和相位為狀態變量的雙饋感應發電機在極坐標下的5階電磁暫態方程，其中暫態電勢的相位即為雙饋感應風力發電機功角偏差信號。

結合第一方面，進一步地，所述生成功角偏差次同步分量信號，包括：

將雙饋感應風力發電機的功角偏差信號輸入濾波環節，提取得到次同步信號；

將次同步信號依次輸入比例環節和移相環節，調節次同步信號的幅值和相位，生成用于抑制次同步振蕩的功角偏差次同步分量信號。

結合第一方面，進一步地，所述濾波環節采用帶通濾波器提取次同步信號，將特征頻率ω_c設置為次同步振蕩模態頻率，通過調節濾波器的帶寬，提取出次同步頻域段的信號，通過下式的傳遞函數表示：