[發明專利]基于線性自抗擾控制策略的可控串補次同步振蕩抑制方法

在審

• 申請號: 202310228147.5
• 申請日: 2023-03-08
• 公開（公告）號: CN116316691A
• 公開（公告）日: 2023-06-23
• 發明（設計）人: 王寶華;孫曉婷;蔣海峰;呂廣強
• 申請（專利權）人: 南京理工大學
• 主分類號: H02J3/24
• 分類號: H02J3/24;H02J3/38;G05B13/04
• 代理公司: 南京理工大學專利中心 32203
• 代理人: 薛云燕

本發明公開了一種基于線性自抗擾控制策略的可控串補次同步振蕩抑制方法，該方法為：采用動態相量法對可控串補進行數學建模，利用動態向量法的原理及微分特性，以TCSC的電容電壓和TCR支路的電感電流做為狀態變量進行建模，得到可控串補的動態相量模型；設計線性自抗擾TCSC控制器：將線性自抗擾控制原理應用到可控串補的動態相量模型改變串補度，以輸電線路上的功率作為輸入量，分別設計線性自抗擾TCSC控制器的線性擴張狀態觀測器和線性狀態誤差反饋律，來控制可控串補的串補度；在雙饋風電場并網系統中，利用基于線性自抗擾控制策略的TCSC對振蕩進行抑制。本發明提高了雙饋風電場并網系統在發生小擾動和大擾動時的穩定性。

技術領域

本發明涉及電力系統穩定分析與控制技術領域，具體涉及一種基于線性自抗擾控制策略的可控串補次同步振蕩抑制方法。

背景技術

近幾年來，作為環境友好型可再生能源的風力發電，其裝機容量逐年上升，但風電在達到能量最大化利用以及靈活輸出的同時，也給電網的穩定運行帶來嚴峻挑戰。由于其具有比傳統發電系統復雜的動態特性，使風電并入電網出現嚴重的次同步振蕩現象。風電并網的發展進程受到影響，甚至電力系統的穩定運行也受到威脅。因此，迫切需要研究風機并網對系統穩定性的影響以及抑制其負面影響的可行措施。

傳統的通過調節可控串補抑制次同步振蕩措施有兩種：一種通過調節晶閘管的導通角使TCSC在次同步頻率下呈感性可以從根本上消除次同步諧振的問題，但會使晶閘管導通角的調節范圍受限，使TCSC阻抗在工頻時無法正常調節，進而影響其對線路輸送能力的提高；一種是利用TCSC在次同步頻率下呈現正電阻特性只能緩解次同步諧振的問題，而無法從根本上消除。

發明內容

本發明的目的在于提供一種應用于雙饋風電場并網系統的基于線性自抗擾控制策略的可控串補次同步振蕩抑制方法。

實現本發明目的的技術解決方案為：一種基于線性自抗擾控制策略的可控串補次同步振蕩抑制方法，包括以下步驟：

步驟1、采用動態相量法對可控串補進行數學建模，利用動態向量法的原理及微分特性，以TCSC的電容電壓u_C和TCR支路的電感電流i_L做為狀態變量進行建模，得到可控串補的動態相量模型；其中TCSC為可控串聯補償裝置，TCR為晶閘管可控電抗器；

步驟2、設計線性自抗擾TCSC控制器：將線性自抗擾控制原理應用到可控串補的動態相量模型改變串補度，以輸電線路上的功率作為輸入量，分別設計線性自抗擾TCSC控制器的線性擴張狀態觀測器和線性狀態誤差反饋律，來控制可控串補的串補度；

步驟3、在雙饋風電場并網系統中，給系統設置負荷波動、短路故障，利用步驟2所得基于線性自抗擾控制策略的TCSC對振蕩進行抑制。

本發明與現有技術相比，其顯著優點在于：(1)通過對可控串補的串補度進行調節，提高了雙饋風電場并網系統在發生小擾動和大擾動時的穩定性；(2)可對次同步擾動和外界擾動構成的總擾動進行估計和補償，有很強的魯棒性和適應性；(3)通過改進TCSC自身控制實現次同步振蕩現象的抑制，不需要再另外添加裝置。

附圖說明

圖1為本發明基于線性自抗擾控制的可控串補次同步振蕩抑制方法的控制策略圖。

圖2為依據線性自抗擾TCSC控制策略搭建的仿真控制器結構圖。

圖3為本發明實施例抑制次同步振蕩的應用系統結構圖。

圖4為負荷波動時采用傳統TCSC控制與LADRC-TCSC時同步機系統機間功角的變化對比圖。

圖5為負荷波動時采用傳統TCSC與LADRC-TCSC時并網節點6處的電壓變化對比圖。

圖6為負荷波動時采用傳統TCSC與LADRC-TCSC時串補線路上的功率的變化對比圖。