[发明专利]基于STATCOM的风电场次同步与低频振荡抑制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于STATCOM的风电场次同步与低频振荡抑制方法。

背景技术

自2010年中国风电总装机容量达到4470万千瓦以来，我国风力发电装机容量一直居世界首位。随着我国对风力发电的大力投入，风力发电将在我国电力市场中占据更重要的地位。

由于风能分布特点，风电场一般离电力消费地区较远，大规模风电的远距离输送一直是一个急待解决的热点问题。目前在远距离大容量的输电线路中，往往加入串联补偿电容以提高系统的输送能力。该方法取得了较好的经济效益，但是这种远距离、高串补度的点对网输电系统会引起次同步振荡(SubsynchronousOscillation,SSO)，导致机组损坏。同时，风电功率的随机性及强波动性给风电厂带来了较为严重的低频振荡(LowFrequencyOscillation)问题，亦会导致电能质量下降，严重时可能出现机组损坏。

因此针对风电场特点，提出有效的振荡抑制控制策略，对保证发电安全及发电质量有着重要意义。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，针对现有技术不足，提供一种基于STATCOM的风电场次同步与低频振荡控制方法。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种基于STATCOM的风电场次同步与低频振荡控制方法，包括以下步骤：

1)在不投入STATCOM的情况下，通过Simulink仿真测量并计算风电场内风机的两个次同步振荡频率f_SSO1和f_SSO2，以及低频振荡频率f_LFO；

2)根据不同振荡频率设计次同步带通滤波器F_SSO1、F_SSO2和低频带通滤波器F_LFO；

3)将风电场实时监测的风力发电机转子角速度增量分别通过次同步带通滤波器F_SSO1、F_SSO2和低频带通滤波器F_LFO，获得角速度增量的特定频段分量△ω₁、△ω₂和△ω₃；使用Prony方法对获得的角速度特定频段分量进行分析，从而判断是否有振荡信号出现，以及判断振荡的类别；

4)根据风机当前运行状态调整STATCOM控制策略：当风机处于正常运行状态时，STATCOM为基本无功控制模式；当风机处于振荡状态，即次同步振荡模态SSO1、次同步振荡模态SSO2、低频振荡模态LFO时，通过计算式分别计算次同步振荡模态SSO1、次同步振荡模态SSO2、低频振荡模态LFO的参考阻尼D(△ω₁)、D(△ω₂)和D(△ω₃)，其中i＝1,2,3；采用切换控制方法，根据模态识别方法辨识振荡模态，据振荡模态选择对应振荡模态的参考阻尼，并通过限幅环节获得参考阻尼作为STATCOM附加控制的参考量；其中，K_i是控制增益，T_w是滤波器时间常数，T_i1和T_i2是相位补偿环节的时间常数；ω_i表示风力发电机转子的角速度；S表示复数；

5)PWM调制单元输出相应的控制脉冲，控制STATCOM功率开关管的导通与关断，从而实现对风电场侧换流器的控制，使风电场在不发生振荡时采用无功控制方案，在发生振荡时实现对振荡的抑制控制。

所述步骤2)中，对于次同步振荡模态，以风速10m/s时次同步振荡频率f_SSO1和f_SSO2的[90％,110％]分别作为次同步带通滤波器F_SSO1、F_SSO2的频率，低频带通滤波器F_LFO的通过频率为[0.2,3]Hz。

所述步骤4)中，根据Prony模态识别方法辨识振荡模态，据所述振荡模态选择对应振荡模态的参考阻尼。

与现有技术相比，本发明所具有的有益效果为：本发明能够同时对风电场的次同步振荡与低频振荡进行抑制，降低了振荡带来的风险；不需要改变风电机组的控制系统，通过对STATCOM装置控制策略的修改即可实现抑制风电场机组振荡的目的；易于实现。

附图说明

图1为为风电场输电并网系统的结构示意图；

图2为STATCOM控制系统示意图；

图3为低频振荡与次同步振荡抑制策略控制框图。

具体实施方式