[发明专利]基于定子无功分级控制的双馈风机次同步振荡抑制方法

说明书

技术领域

本发明涉及电力系统控制领域，具体涉及一种基于定子无功分级控制的双馈风机次同步振荡抑制方法。

背景技术

随着风电装机容量的不断增加和串联补偿技术在大规模风电外送中的运用，国内外多处双馈风电场发生了由串联电容补偿引起的次同步振荡事故，对电力系统安全稳定运行造成严重危害。

现有研究中，风电外送系统次同步振荡抑制方法多基于经典的相位补偿控制理论，设计安装在双馈风电机组控制器中的附加阻尼控制器。虽然附加阻尼控制器属于二次侧控制，投资小于使用一次侧设备，但为了减小对原有控制系统的影响，需要增加滤波器。因此，用于抑制次同步振荡的阻尼控制器一般至少包含滤波环节，控制器增益环节和相位补偿环节，控制器结构相对较为复杂，控制代价较大。此外，风速的变化、系统运行方式的变化、系统中突发的各种故障都会导致系统运行状态发生变化，均有可能对控制器产生一定的影响，从而限制控制器的应用，失去抑制次同步振荡的效果。

发明内容

发明目的：本发明的目的是提供一种控制方法简单，不需要对控制器结构进行改变，无需额外增加设备、控制成本低的基于定子无功分级控制的双馈风机次同步振荡抑制方法。

技术方案：为达到此目的，本发明采用以下技术方案：

本发明所述的基于定子无功分级控制的双馈风机次同步振荡抑制方法，包括以下的步骤：

S1：采用TLS-ESPRIT算法对系统次同步振荡进行辨识和检测，若无次同步振荡，继续监测，若发生次同步振荡，则进入步骤S2；

S2：当检测到系统发生次同步振荡时，每隔一小段时间Δt进行判断，判断系统中的次同步振荡的减小程度是否达到预设值：如果达到预设值，则返回步骤S1；如果未达到预设值，则进行步骤S3；

S3：在进行无功分级控制之前，判断假设双馈风机定子增发一级无功ΔQ后，定子发出的感性无功是否超出当前风速状态下的无功调节能力的极限Q_{s_max}：若不超过，进入步骤S4；若超过，则进入步骤S5；

S4：进行定子无功分级控制，使双馈风机定子增发一级无功ΔQ，之后返回步骤S2继续进行判断；

S5：结束无功分级控制策略，发出“无功增发已到达极限，请采用其他控制手段”的告警。

进一步，所述步骤S2中，次同步振荡的减小程度的预设值根据TLS-ESPRIT算法识别的次同步振荡模式指标进行设定。

进一步，所述步骤S3中，不同风速状态下的无功调节能力的极限Q_{s_max}的求取方法为：根据双馈风机传输功率极限、转子电流限制、转子电压限制、定子电流限制和定子电压限制求取出双馈风机发出的无功功率和有功功率的对应关系；再根据最大风能跟踪控制下，双馈风机发出的有功功率和风速是一一对应的；按以上两个对应关系求出不同的风速运行状态下双馈风机定子能够发出的无功极限Q_{s_max}。

进一步，所述步骤S4中，增发一级无功ΔQ时，只需调节双馈风机转子侧控制器中的定子无功功率参考值，使当前定子无功功率的参考值Q_{s_ref}(i)增加ΔQ，即将定子无功功率参考值变为Q_{s_ref}(i+1)＝Q_{s_ref}(i)+ΔQ，转子侧控制器响应此参考值信号使定子发出的感性无功增加一级，即增加发出ΔQ感性无功。

有益效果：本发明提出的无功分级控制策略使双馈风机定子增发无功可以达到抑制风电场的次同步振荡的目的；采用分级控制可以尽量减小增发无功对原系统运行状态的影响；该方法仅需控制双馈风机定子无功功功率参考值，控制方法简单，不需要对控制器结构进行改变，无需额外增加投资设备，控制成本低。

附图说明

图1为本发明的流程图；

图2为本发明的测试系统结构图；

图3为本发明的测试系统中双馈风机转子侧控制器控制框图；

图4为采用了本发明方法的线路有功功率的仿真结果；

图5为采用了本发明方法的定子发出无功的仿真结果；

图6为采用了本发明方法的线路a相电流的仿真结果；

图7为采用了本发明方法的0.69kV母线电压的仿真结果；

图8为采用了本发明方法的变压器500kV母线电压的仿真结果。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明的技术方案作进一步的介绍。