[发明专利]一种双馈风电并网系统次同步振荡诱因判定方法

说明书

本发明公开了电力系统次同步振荡分析研究领域的一种双馈风电并网系统次同步振荡诱因判定方法，包括：首先将双馈风电并网系统划分为双馈风机子系统和输电线路子系统；其次获取双馈风机子系统和输电线路子系统的次同步模态能量平衡方程；然后分析获取的双馈风机子系统和输电线路子系统的次同步模态能量平衡方程，确定次同步模态能量平衡方程中各项的性质；最后根据能量项性质确定双馈风电并网系统引发次同步振荡可能的诱因。本方法能够从能量角度为双馈风电并网系统的次同步振荡问题提供机理解释，为双馈风电并网系统的次同步振荡的溯源定位提供理论支撑，可以为大规模风电场复杂场景、多工况的次同步振荡诱因判定提供支撑。

技术领域

本发明涉及电力系统次同步振荡分析研究领域，具体涉及一种双馈风电并网系统次同步振荡诱因判定方法。

背景技术

风电并网规模日益扩大，由双馈风机经串补并网引起的次同步振荡现象也日渐频繁。美国德州双馈风电场、我国华北沽源双馈风电场、英国Hornsea海上风电场均发生过次同步振荡事故并引发严重后果，对风电场和整个系统的安全稳定运行造成恶劣影响。

目前对风电场经串补送出系统中发生的次同步振荡事故已形成基本共识，认为风电控制系统与串联补偿电容器之间的交互作用是引发振荡的根本原因。然而新疆哈密风电集群在电网不存在串补线路的情况下也多次激发了次同步振荡，电流中出现高幅值的27～33Hz及其互补频率67～73Hz分量，这是国内外首次报道的由于次同振荡分量在多级电网中传播而引起的电网功率振荡事件，其振荡频率和振幅时变且多类型电力电子设备广泛参与。

目前，次同步振荡的传统研究方法以特征值分析法、阻抗法为主，但此类方法仅适用于采用等值风电场对某个运行点或某几个独立平衡点下的系统特性进行分析，难以为大规模风电场复杂场景、多工况的次同步振荡诱因判定提供支撑。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种双馈风电并网系统次同步振荡诱因判定方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

一种双馈风电并网系统次同步振荡诱因判定方法，包括：

首先将双馈风电并网系统划分为双馈风机子系统和输电线路子系统；

其次获取双馈风机子系统和输电线路子系统的次同步模态能量平衡方程；

然后分析获取的双馈风机子系统和输电线路子系统的次同步模态能量平衡方程，确定次同步模态能量平衡方程中各项的性质；

最后根据能量项性质确定双馈风电并网系统引发次同步振荡可能的诱因。

优选地，所述双馈风机子系统的次同步模态能量平衡方程计算方式如下：

先定义存储在双馈风机中的次同步模态能量，如式(1)所示：

式中，

Δx₁＝[Δψ_ds Δψ_qs Δψ_dr Δψ_qr JΔω_r L_gΔi_dg L_gΔi_qg CΔu_dc]^T

然后得出双馈风机子系统存储的次同步模态能量的变化率，如式(2)所示：

将端口变量Δi_d,Δi_q,Δu_ds,Δu_qs由dq坐标系变换到xy坐标系，如式(3)所示：