[发明专利]基于双馈风机端口阻抗特性的次同步振荡抑制方法及装置

说明书

本发明公开基于双馈风机端口阻抗特性的次同步振荡抑制方法及装置，属于电气工程技术领域。包括：根据风机状态空间模型的参与因子分析，建立双馈风机的简化数学模型；结合风机简化模型以及实际控制参数建立双馈风机的端口阻抗表达式模型；基于该表达式中各因式之间的幅值和相位关系，得到双馈风机转子侧变流器新增控制支路的增益系数。本发明只需要调整双馈风机转子侧变流器新增支路的增益系数即可对风机端口阻抗的相位大小进行较好地调节。利用该新增支路，可有效地减小风机与输电网络的相角差，进而抑制系统的次同步振荡。该控制方法相较于传统的虚拟电阻法具有更好的抑制效果。

技术领域

本发明属于电气工程技术领域，更具体地，涉及基于双馈风机端口阻抗特性的次同步振荡抑制方法及装置。

背景技术

风力发电具有可再生、低污染等优点，成为了现代电力产业中不可替代的一部分。大规模风电场站主要分布于偏远地区，为解决远距离输电的难题，固定串补被广泛用于输电网络中。然而，固定串补的引入会给系统带来次同步振荡(Subsynchronousoscillation，SSO)的风险。目前，国内外均已报道过多起次同步振荡事件。美国德州双馈风场曾在2009年发生次同步振荡事故，事故导致大量风机脱网，部分设备被损坏。在2012年至2014年期间，我国沽源地区的风场也曾发生过多起次同步振荡事故。

现有技术中，抑制双馈风机经串补输电线路并网系统次同步振荡的方法共分为两类：其中一类是借助柔性交流输电(FACTS)装备抑制SSO；另一类则是通过改变风机内部的控制方式抑制SSO。

在利用FACTS装备抑制SSO中：可控串补(TCSC)在次同步频率段具有正电阻效应，将线路的部分固定串补由可控串补替代可对次同步振荡具有一定的抑制效果；静止同步补偿器(STATCOM)能改变系统的无功分布，同时也可在STATCOM中添加阻尼控制抑制SSO。但是，添加FACTS装备会增加电力系统额外的建设成本，给实际系统的运营带来负担。

在改变风机内部的控制方式抑制SSO中：已有发明通过借鉴传统火电机组的附加阻尼控制(supplementary sub-synchronous damping controller，SSDC)，设计出应用于双馈风机的次同步振荡抑制策略。SSDC通过对输入的转速信号进行滤波、移相、放大处理，产生附加转矩以抑制SSO。然而，SSDC中的移相环节参数需基于某种特定工况设计，当工况发生改变时，移相参数需要重新整定计算，这给风场的实际运行带来了巨大难度。虚拟电阻法通过在转子侧变流器控制(RSC)中添加新的支路抑制风机SSO，由于支路中不含移相环节，克服了原有SSDC在实际运行中操作复杂的问题。但虚拟电阻法抑制能力有限，当系统阻尼较弱时，单一虚拟电阻法可能无法完全抑制次同步振荡。

发明内容

针对现有技术的缺陷，本发明的目的在于提供一种基于双馈风机端口阻抗特性的次同步振荡抑制方法及装置，旨在在现有抑制技术的基础上进一步提高系统的阻尼，增强系统的稳定性，抑制风机次同步振荡。

为实现上述目的，本发明一方面提供了一种基于双馈风机端口阻抗特性的次同步振荡抑制方法，包括：

(1)采集双馈风机转子电流的dq轴分量，经过隔离直流电流后得到次同步电流分量；

(2)对次同步电流分量引入双馈风机转子侧变流器新增控制支路，基于双馈风机端口阻抗特性得到双馈风机转子侧变流器新增控制支路的增益系数，利用该增益系数减小风机端口阻抗的相角值，完成次同步振荡抑制。

进一步地，步骤(2)的具体实现方式为：

(21)根据风机状态空间模型的参与因子分析，建立双馈风机用于分析次同步振荡问题的简化数学模型；

(22)基于风机实际运行参数，计算出双馈风机端口阻抗的幅值和相角|Z_DFIG(ω)|和θ_DFIG(ω)；