[发明专利]一种应用静止同步串联补偿器的风电机组低电压穿越协调控制方法

说明书

本发明公开了一种应用静止同步串联补偿器(Static Synchronous Series Compensator，SSSC)的风电机组低电压穿越(Low Voltage Ride Through，LVRT)协调控制方法。根据实时监测到的SSSC接入点电压水平，将SSSC与双馈风机的运行状态划分为正常运行、轻度电压跌落运行以及重度电压跌落运行3个运行模式：正常运行模式下，双馈风机通过自身能力来恢复跌落的电压；轻度电压跌落运行模式下，仅采用转子撬棒电路来提高其LVRT能力；而重度电压跌落运行模式下，SSSC采取附加控制策略以减小电压跌落深度，与撬棒电路互相配合，弥补二者单独作用时的短处，更好地提升其LVRT能力。通过划分系统所处运行模式，有效、快速地提高了双馈风电场在电压跌落时的不脱网能力，是一种可应对电网故障时电压跌落的LVRT实现方案。

技术领域

本发明涉及一种应用静止同步串联补偿器(Static Synchronous SeriesCompensator，SSSC)的风电机组低电压穿越协调控制方法，属于风力发电技术领域。所提出的协调控制方法，能够在系统故障、风电机组并网点电压跌落时，灵活切换控制模式，提高风电场的低电压穿越能力。

背景技术

近年来，我国风电快速发展，在电网中的渗透率快速增加，成为仅次于火电和水电的第三大能源。由于我国风资源与负荷逆向分布，即“三北”地区风力资源比较充足，而东南沿海地区负荷需求量又较大，导致了风电大规模、远距离集中外送成为电能输送环节中必需的一环。风电经长距离输电线路连接到电网，给电网的稳定运行带来不利影响，这在电网故障时表现尤为突出。电网故障时，有可能导致风机大规模脱网，严重影响到电网的安全稳定运行。因此，提高风电机组在电网故障时的稳定性问题，是目前风电发展亟待解决的重大问题之一。

为了保证电网的安全稳定运行，各国纷纷对风力发电机低电压穿越(Low VoltageRide Through，LVRT)的能力提出要求，令其在电网故障、风电场并网点电压跌落时，风电机组保持不脱网连续运行。

目前，国内外学者针对双馈风力发电系统的LVRT技术做了大量研究，提出诸多改进方案。一部分文献采取改进风机励磁控制策略来提高双馈风机的LVRT能力，其中比较具有代表性的有限制故障时定子过电流的新型励磁控制策略，以及针对于故障时负序、正序分量而设计的网侧、转子侧变换器比例-谐振电流控制方案，此类方法虽然不增加硬件电路，但仅对于轻度故障以及不对称故障效果较好；另一方面，还可以采取给双馈风机增加辅助穿越设备的LVRT技术来提高其LVRT能力，主要包括基于转子撬棒的LVRT技术和采用无功补偿设备的LVRT技术，前者仅适用于电压跌落较浅的情况，在电压跌落较深时并不适用，后者比较具有代表性的有应用静止同步补偿器(Static Synchronous Compensator，STATCOM)控制风电场无功来提高其LVRT能力，采用串联耦合补偿(serial coupledcompensation，SCC)实现LVRT以及采用静止无功补偿器(Static Var Compensator，SVC)及桨距角控制改善风电场的暂态电压稳定性；此外，有学者在双馈风机出口处串联电阻，在故障发生时，将电阻串入线路中，限制电流从而提高电压跌落水平，但由于电阻的旁路开关动作过慢且安全性较差，使得该方法并未投入实际应用。

静止同步串联补偿器(Static Synchronous Series Compensator，SSSC)作为一种基于电压源逆变器的串联型FACTS控制器，通过输出相角正交于线路电流、幅值可控的电压到输电线路中，从而来改变线路阻抗，达到调整潮流的目的。SSSC响应快速、运行特性优良，且其控制潮流的能力较静止同步补偿器强，是现代化电网中必不可少的FACTS装置。