[发明专利]一种应用混合潮流控制器抑制风电次同步振荡的方法

说明书

本发明公开了一种应用混合型统一潮流控制器(Hybrid unified power flow controller，HUPFC)抑制双馈风电场经串补输电系统次同步振荡(Sub‑synchronous oscillation，SSO)的方法。所述方法为：将HUPFC串联接入风电基地外送输电线路中，当系统发生某一频率下的次同步振荡时，HUPFC输出与所在输电线路中次同步振荡电流同相位的次同步电压分量，HUPFC在该次同步振荡频率下等效为一正电阻。通过改变HUPFC输出次同步电压幅值的大小，进而将对应系统振荡频率下的总电阻抬升至正值区间，最终使系统具有正阻尼从而有效抑制风电SSO。本发明所述的应用HUPFC抑制风电SSO的方法，为解决双馈风电场经串补输电系统SSO问题提出一种新方案。

技术领域

本发明涉及电力系统技术领域，具体涉及一种应用混合潮流控制器抑制风电次同步振荡的方法。

背景技术

近年来风力发电在世界范围内的各类发电方式中所占比重快速提升，我国风电装机容量占据世界榜首。输电线路装设串联补偿电容，可以大幅提高双馈风电场电能外送能力。但是，双馈风力发电机(Doubly-fed Induction Generator，DFIG)控制系统与串补输电线路的相互作用，可能引发次同步振荡(sub-synchronous oscillation，SSO)问题。

2009年10月美国德州某风电场由于双馈电机控制系统和串补线路之间的相互作用引起的SSO事件，造成大量风电机组脱网和双馈电机的撬棒损坏；2011年以来我国河北沽源地区多次出现SSO，造成多起风电机组因谐波过量而切机弃风的事故。基于以上事故案例，对双馈风电场经串补输电系统SSO问题的特性分析和抑制措施已经引起工业界和学术界的广泛关注，成为新形势下电力系统稳定分析的重要内容。

双馈风电场经串补输电系统SSO发生的原因是当系统受到小扰动后，电网侧产生频率为f_sub的谐振电流，该谐振电流在转子上感应出相应的次同步电流。由于转子的旋转速度比次同步电流分量产生的次同步旋转磁场的转速高，故转差率为负值，致使转子的等效电阻变为负值。当转子等效电阻的绝对值大于谐振频率f_sub下定子和输电系统的等效电阻之和时，整个系统的等效电阻为负值，系统因缺乏正阻尼而振荡失稳。

目前，针对双馈风电场经串补输电系统SSO的抑制措施研究主要从风机侧和电网侧两方面开展，并取得一定的研究成果。风机侧抑制措施有：优化变流器控制参数、改善控制策略等。论文“王亮，谢小荣，姜齐荣，《大规模双馈风电场次同步谐振的分析与抑制》，电力系统自动化”，通过适当减小转子侧换流器电流环比例系数来抑制系统SSO。论文“董晓亮，谢小荣，田旭，《双馈风机定子侧变流器的附加阻尼抑制次同步振荡方法》，高电压技术”，在定子侧变流器控制策略中引入附加控制，从而产生一个与转速增量反相的附加转矩，为系统提供正阻尼。但大规模风电场中风机型号各异，需要针对所有风机进行参数修改，工程量巨大，对于已经投运且不具备附加阻尼抑制器的风电机组，实施起来较为困难。