[发明专利]利用风机附加控制器提高火电机组SSO阻尼的方法

说明书

技术领域

本发明属于电力系统领域，具体涉及一种利用风机附加控制器提高并网火电机组次同步振荡(Subsynchronous Oscillation，SSO)阻尼的方法。

背景技术

风能利用的潜力巨大，陆地和海上风能的可开发装机总容量达到大约7～12亿千瓦，最新评估报告提出的数据甚至可达25亿千瓦以上。随着风电场的大规模发展，风电机组的研究、制造与应用水平也在不断发展，从过去对风能利用效率不高的恒速风机发展到追求风能最大转换效率的变速恒频风电机组。其中，基于双馈感应发电机的兆瓦级风电机组因其在运行方面表现的诸多优点，已成为当前风电市场的主流机型。

在地域幅员辽阔的国家中，风电一般采用“大规模、高集中”的开发模式和“大容量、高电压、远距离”的输送模式。可将具有丰富的风力资源的地区的风电与火电打捆外送，这样可以弥补风功率出力的不确定性所造成的大容量外送输电通道设备利用效率偏低的不利影响，保证了能源供应的稳定性和电力系统运营经济性。但是，目前风资源丰富地区的电力系统主网架较为薄弱，通过外送通道加装串联补偿，提升风火打捆外送能力和输电效率，是一种可行的技术措施。

将风火打捆串补外送，在提高新能源外送能力和输电效率的同时，会增大送端火电机组次同步振荡的威胁，并对电网安全稳定运行带来不利影响。

发明内容

为克服上述缺陷，本发明提供了一种利用风机附加控制器提高火电机组SSO阻尼的方法，利用附加控制器调制双馈风电机组无功出力，提高了外送系统中火电机组次同步振荡阻尼的效果。

为实现上述目的，本发明提供一种利用风机附加控制器提高火电机组SSO阻尼的方法，其改进之处在于，所述方法包括以下步骤：

(1).建立风电机组与火电机组经串联补偿的外送仿真系统，所述并网外送系统包括火电机组、双馈风电机组以及串联补偿输电线路，所述双馈风电机组包括转子无功功率控制回路；

(2).在所述转子无功功率控制回路中输入信号ΔQ，进行数值仿真直到所述外送系统进入稳态，记录所述火电机组的电磁转矩扰动信号ΔT_e，并得到ΔT_e与ΔQ之间的相频特性曲线；

(3).在所述风电机组中设置阻尼控制器，用于消除所述外送系统的次同步振荡；

(4).校验抑制发电机次同步振荡的效果；

(5).微调所述阻尼控制器的参数，优化所述火电机组次同步振荡阻尼特性。

本发明提供的优选技术方案中，在所述步骤1中，采用电力系统电磁暂态仿真计算工具，建立所述风电机组与所述火电机组的外送系统。

本发明提供的第二优选技术方案中，在所述步骤2中，利用傅里叶分解得到ΔTe与ΔQ间的相频特性曲线；所述信号ΔQ为次同步频率的无功参考指令信号。

本发明提供的第三优选技术方案中，在所述步骤3中，所述阻尼控制器，通过对所述风电机组中的发电机转速偏差信号进行放大和移相，产生控制信号来调节所述风电机组的无功出力，使所述风电机组在次频域内为所述火电机组提供正电气阻尼，消除次同步振荡。

本发明提供的第四优选技术方案中，在所述步骤4中，对所述风火打捆外送系统施加扰动，校验所述阻尼控制器抑制发电机次同步振荡的效果。

本发明提供的第五优选技术方案中，在所述步骤1中，所述风电机组包括风功率系统、风力发电机及风力发电机控制系统；所述火电机组计及轴系多质量块动态特性；风力发电机控制系统包括：并列设置的转子侧控制系统和定子侧控制系统。

本发明提供的第六优选技术方案中，所述风电机组为双馈变速恒频率风电机组。

本发明提供的第七优选技术方案中，所述转子侧控制系统采用基于定子磁链定向的功率解耦控制器；所述定子侧控制系统采用基于电网电压定向的功率解耦控制器。

本发明提供的第八优选技术方案中，在所述步骤2中，在风电机组的无功功率控制回路中，将频率范围为5至55Hz、增量为1Hz的次频域振荡信号ΔQ叠加至参考指令值Q_ref上，即：

启动仿真计算直至系统进入稳态，提取公共周期内ΔQ变化数据和发电机组电磁转矩Te数据，对ΔQ和Te进行傅里叶分解，得到不同频率下的无功参考指令相量信号和火电机组电磁转矩相量信号计算出相频特性，即：

根据相频特性，确定发电机次同步振荡威胁频率点f_x以及所述阻尼控制器在该频率下的补偿相位应用参数整定公式，确定阻尼控制器相关时间常数，所述参数整定公式如下：