[发明专利]一种基于负阻尼贡献的风电场次同步振荡切除方法

说明书

一种基于负阻尼贡献的风电场次同步振荡切除方法，该方法通过采集风电场各条35kV集电线以及升压站出线三相相电压和三相相电流获取时域序列，然后对时域序列通过选择性滤波，滤除工频分量、高频分量，获取其中次同步/超同步振荡分量序列，对次同步/超同步振荡分量序列进行特征信息计算，得到次同步/超同步等效阻抗，接着对每一条集电线的阻抗按照电阻特性进行排序，按照排序切除负阻尼贡献最大的集电线，直至各条集电线都提供正电阻为止。该方法能够根据各条集电线对次同步/超同步振荡贡献的大小，精细化有步骤地切除产生振荡的风电机组，适合对风电机组大规模并网产生次同步/超同步振荡时进行有效防控。

技术领域

本发明属于电力系统监测与控制技术领域，具体涉及一种基于负阻尼贡献的风电场次同步振荡切除方法。

背景技术

与传统发电机不同，风、光等新能源发电均通过电力电子装置并入电网，其多时间尺度的控制特性与电网自身特征相互作用，将可能引发次同步到谐波频段内，从而带来传统电力系统中没有的控制不稳定和振荡问题。近年来，这类问题已经在电网中逐步凸显，且波及范围越来越广，造成的后果也越来越严重。2014年德国北部海上风电场经直流输电送出系统发生200多Hz谐波振荡，谐波电流达到基波的40％以上，导致高压直流整流器的滤波电容爆炸，造成整个风场关断10个月之久，震动了整个风电和高压直流产业界。2011年以来，我国河北沽原地区风电场发生了上百次由风电机群与串补电网相互作用而引发的次同步谐振，其频率在3～10Hz内变化，曾造成变压器异常振动和大量风机脱网。2015年我国新疆哈密风电汇集地区多次发生电网次/超同步振荡现象，甚至引发距离200km以外的多台高压直流配套火电机组扭振保护动作跳机。事后事故分析表明，造成此次次同步振荡的原因是由于大量新能源汇集在电网中引入了大量的次同步谐波，该谐波频率与发电机轴系的自然振荡频率互补时，导致电气-机械扭振互作用现象发生，即次同步振荡。更重要的是，该次同步振荡的形成机理与传统电力系统不一致，是由于大量新能源汇集引入的次同步谐波造成的，已有的监测、保护控制方法已经不再适用。

本发明针对大规模风电场汇集引入次同步谐波问题，通过对风电场升压站35kV集电线的负电阻特性提取，精准、有序地切除产生次同步振荡的风电机组，有效隔离激励源，保障系统安全稳定运行。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于负阻尼贡献的风电场次同步振荡切除方法，能够准确有序地切除产生次同步振荡的风电机组，快速平息风电场的次同步振荡。

一种基于负阻尼贡献的风电场次同步振荡切除方法，该方法主要应用于风电场升压站，通过对集电线的负电阻进行特征排序，来选择要切除的集电线路。首先，采集各集电线以及升压站出线的三相电压和电流，计算升压站出线瞬时功率并以此判断是否发生振荡，若振荡发生，根据振荡频率滤波得到集电线的谐振电压、谐振电流、谐振阻抗；其次，判断谐振阻抗是否呈现负电阻特性，若存在负电阻则选取负电阻最大的集电线路切除，根据切除前后出线瞬时功率的衰减系数变化率，决定后续需要切除的集电线路；再次，若剩余集电线路均不具有负电阻特性而次同步振荡仍持续，则选择次同步振荡电流幅值最大的集电线路进行切除；最后，切除后延时稳定一段时间，重复以上步骤继续选择切除线路，直至次同步振荡消失或线路全部切除。

具体方案包括以下步骤：