[发明专利]一种高压直流输电连续扰动下的双馈风机故障穿越方法

说明书

本发明公开了一种高压直流输电连续扰动下的双馈风机故障穿越方法，包括：S1、在特高压直流风电外送系统中双馈风机机端布设电流源型超导磁储能装置；S2、基于布设的电流源型超导磁储能装置的限流作用以及风机自身的无功输出控制作用，实现双馈风电机组连锁电压扰动穿越。本发明软硬件协同控制策略，解决了现有应用电流源型超导磁储能装置的双馈风机低穿策略在特高压系统换相失败引发的复杂电压扰动下可能不适用的不足，在普通低电压事件和复杂电压扰动下均适用，所提方案结合了风机自身变流器的功率调节能力具备出色的限流性能，提高了风机自身的连锁电压扰动穿越能力。

技术领域

本发明属于风电机组故障穿越技术领域，具体涉及一种HVDC（特高压直流）系统中软硬件结合的DFIG（双馈风电机组）连锁扰动穿越方法。

背景技术

目前在我国特高压交直流混联、电力大规模跨区域输送的典型电网特征下，风电呈现出集中并网远距离传输的趋势。已有研究表明，除常规的交流短路故障外，特高压直流风电外送系统换相失败导致的送端系统连续交替 低电压与高电压扰动已成为直流送端近区的风电阻脱网事故的新原因。直流控制系统异常或交流侧电压异常引发换相失败时，前期由于直流电流和整流侧触发角同时增加，直流需要从系统吸收大量无功。后期直流系统交换的有功功率迅速减小且恢复速度慢，换流站无功需求随着有功功率的降低亦迅速减小。此时滤波器存在大量无功盈余，直流又将向系统释放大量无功，引起近区电压呈现出“先降低后升高”的特性。在风电场暂态电压升高阶段，换流站的大量无功盈余与前述暂态电压降低阶段部分风电低电压穿越或低压脱网引起的风电场无功盈余造成的电压效应叠加，将加剧电网过电压水平，导致大量风电机组高压脱网和连锁脱网事故的风险更大。

目前，有部分研究基于祁韶特高压、哈郑特高压实际电压扰动波形，从系统功率分析角度，分析风机脱网事故成因和解决办法。但从风电系统本身切入，提升风机自身故障穿越能力，充分利用风机自身无功调节能力的方案还比较匮乏。针对风机本身的故障穿越方案主要关注单纯的由交流故障引起的低电压或高电压下的故障穿越，已有研究提出将电流源型超导磁储能装置应用到典型低电压穿越场合，但在换相失败造成的复杂电压扰动下，其运行性能可能受到较大影响，还没有相关研究。

发明内容

针对现有技术中的上述不足，本发明提供的高压直流输电连续扰动下的双馈风机故障穿越方法解决了现有应用电流源型超导磁储能装置的双馈风机低穿策略在特高压系统换相失败引发的复杂电压扰动下可能不适用的问题。

为了达到上述发明目的，本发明采用的技术方案为：一种高压直流输电连续扰动下的双馈风机故障穿越方法，包括以下步骤：

S1、在特高压直流风电外送系统中双馈风机机端布设电流源型超导磁储能装置；

S2、基于布设的电流源型超导磁储能装置的限流作用以及风机自身的无功输出控制作用，实现双馈风电机组连锁电压扰动穿越。

进一步地，所述步骤S1中，在特高压直流风电外送系统中，双馈风电机组的结构为：双馈感应发电机的定子侧通过升压变压器与外部电网连接，所述双馈感应发电机的转子侧连接有两台背靠背的电力电子变流器，所述电流源型超导磁储能装置通过三相串联变压器接入风机机端；

两台所述电力电子变流器分别为转子侧变换器和网侧变换器。

进一步地，所述步骤S2具体为：

S21、基于风机机端电压，实时判断特高压直流风电外送系统中送端的风电系统处于正常状态还是故障状态；

若为正常状态，则进入步骤S22；

若为故障状态，则进入步骤S23；

S22、控制风机自身的无功输出处于正常运行模式，且电流源型超导磁储能装置正常接入风电系统，返回步骤S21；

S23、使风电系统与LCC-HVDC控制站通信，判断当前故障状态是直流故障还是交流故障；