[发明专利]基于风机主动耗能运行的风电送出系统紧急功率控制方法

权利要求书

1.基于风机主动耗能运行的风电送出系统紧急功率控制方法，其特征在于，包括如下步骤：

S101、获取双馈风电机组参数及双馈风电交直流送出系统运行参数，当检测到直流输电系统闭锁信号时，计算风电交直流送出系统盈余的有功功率P_ol；双馈风电机组参数包括额定容量、定子额定电压、转子额定电压、定子电阻、转子电阻、定子漏感、转子漏感、激磁电感、升压变压器正序电抗、故障前定子电流、故障前转子电流及故障前运行风速；风电交直流送出系统运行参数包括外送通道数量、每条外送通道过载能力、每条外送通道故障前的传输功率；

S102、基于风电交直流送出系统盈余的有功功率P_ol选择紧急功率控制方案；风电交直流送出系统盈余的有功功率P_ol按下式计算：

式中，n表示风电交直流送出系统外送通道的数量；k_L表示直流输电系统闭锁后降低的传输功率相对于闭锁前的传输功率的比值，单极闭锁时k_L＝1/2，双极闭锁时k_L＝1；k_i表示第i条风电交直流送出系统外送通道的过载能力，P_tⁱ表示第i条风电交直流送出系统外送通道故障前传输的功率，为第i条风电交直流送出系统外送通道的额定功率，其中i＝1,2,3，…，n，P_L表示直流闭锁前传输的有功功率；

若P_ol＞P_tpm，则选择的紧急功率控制方案包括实施双馈风电机组主动耗能运行的控制方法及切除火电机组容量P_ol-P_tpm；若P_ol≤P_tpm，则选择的紧急功率控制方案只包括实施双馈风电机组主动耗能运行的控制方法，P_tpm表示所有亚同步运行的双馈风电机组最大主动耗能功率之和；

所有亚同步运行的双馈风电机组最大主动耗能功率之和P_tpm按下式计算：

P_tpm＝P_tD0+P_tDc

式中，P_tD0为所有亚同步双馈风电机组发电状态下输出功率之和，P_tDc为所有亚同步双馈风电机组主动耗能运行控制下吸收的最大功率之和；

式中，为第j台亚同步风电机组正常运行时输出的有功功率，为第j台亚同步风电机组最大主动耗能能力下吸收的有功功率，

式中，为在安全约束下第j台双馈风电机组的最大虚拟电阻控制系数，和分别为双馈发电机定子等效电感和激磁电感，ω_s为同步转速，为定子电压幅值；

第j台双馈风电机组的最大虚拟电阻控制系数由下式计算：

是第j台双馈风电机组转子电压的调制比约束确定的最大虚拟电阻控制系数，由下式计算：

其中，为第j台双馈风电机组背靠背变流器直流电压，为转差速，为转子等效电感，为漏磁系数，m^j为转子变流器脉宽调制比；

是第j台双馈风电机组最大转子电流约束确定的最大虚拟电阻控制系数，可由下式确定：

其中，为第j台双馈风电机组转子电流的最大允许值；

是第j台双馈风电机组最大转速约束确定的最大虚拟电阻控制系数，可由以下不等式计算：

其中，为函数的极大值，为第j台双馈风电机组虚拟电阻控制系数，取得极大值对应的虚拟电阻控制系数为函数为：

式中，为第j台双馈风电机组初始转速；第j台双馈风电机组计算系数分别为

其中，Δ^j、均为计算系数，ρ为空气密度；λ_opt为最佳叶尖速比，λ_opt＝6.908；和分别为第j台双馈风电机组风力机和发电机转动惯量；和分别为第j台双馈风电机组轴刚度系数和阻尼系数；为第j台双馈风电机组风速；为第j台双馈风电机组扫风面积，为叶片半径；为第j台双馈风电机组电磁功率，由下式计算

是第j台双馈风电机组轴系安全约束确定的最大虚拟电阻控制系数，可由以下不等式计算：

其中，为函数的极大值，取得极大值时的虚拟电阻控制系数为时间其中函数为：

式中，第j台双馈风电机组计算系数分别为：

S103、基于选择的紧急功率控制方案将风电场承担的盈余有功功率按每台双馈风电机组中最大主动耗能能力进行分配；

若紧急功率控制方案包括实施双馈风电机组主动耗能运行的控制方法及切除火电机组容量P_ol-P_tpm，第j台亚同步双馈风电机组分配的盈余有功功率按下式计算：

第j台亚同步双馈风电机组虚拟电阻控制系数取为

若紧急功率控制方案只包括实施双馈风电机组主动耗能运行的控制方法，第j台亚同步双馈风电机组分配的盈余有功功率按下式计算：

则第j台亚同步双馈风电机组主动耗能控制系数按下式计算：

S104、执行选择的紧急功率控制方案；

S105、当检测到故障清除、直流输电系统恢复信号后，对每台主动耗能控制下的双馈风电机组实施恢复控制。