[发明专利]一种海上风电场的次同步源-网联合阻尼抑制方法

说明书

本发明涉及一种海上风电场的次同步源‑网联合阻尼抑制方法，包括：S1，搭建基于双馈风电机组的海上风电场经VSC‑HVDC并网系统的线性化状态空间模型；S2，辨识系统的次同步振荡模态；S3，通过模态分析计算参与因子，筛选出参与各次同步振荡模态强相关的状态变量；S4，利用根轨迹法分析强相关状态变量对次同步振荡模态阻尼的影响；S5，根据根轨迹分析结果，设计DFIG_SEDC和VSC_SSDC的参数，减小各次同步振荡模态间的相互影响，抑制多个次同步振荡模态。与现有技术相比，本发明解决了加装FACTS装置的成本问题，设计的源‑网联合阻尼控制器能同时抑制多个次同步振荡模态，提高了系统的次同步稳定性，保证新能源电力送出的安全稳定运行。

技术领域

本发明涉及一种海上风电场阻尼控制方法，尤其是涉及一种海上风电场的次同步源-网联合阻尼抑制方法。

背景技术

近些年，风电作为一种可再生的清洁能源，因其发电成本低、资源储量丰富等诸多优点得到迅速发展，尤其是海上风电占比增长迅猛，市场前景广阔。随着海上风电场规模和并网输电距离的增加，传统的交流输电呈现出各种弊端，而基于电压源型的高压直流输电(VSC-HVDC)具有能够独立控制所传输的有功和无功功率以及对无源网络供电等众多优点，是目前实现大规模海上风电场功率外送较为理想的输电方案，但与此同时也带来了不少的问题。其中，第一点是海上风电场经VSC-HVDC并网时，VSC-HVDC控制装置会与双馈风电机组变频器控制装置产生交互作用，使系统呈现弱阻尼或负阻尼，引起一种新型的次同步振荡问题——次同步装置相互作用(sub-synchronous equipments interaction，SSEI)。第二点：由于海上风电机组采用较大型的风力涡轮机导致轴系弹性系数相较内陆风机而言增大，造成轴系的自然扭振频率较高，在风速扰动或电网故障时，将引起风机轴系出现次同步扭转振荡(sub-synchronous torsional interaction，SSTI)风险，轴系扭振将严重影响到轴系各部件的使用寿命，甚至出现轴承断裂，造成长时间的停机。第三点：目前比较流行的抑制次同步振荡的措施是加装FACTs设备，但采用FACTs设备成本昂贵、占地面积大，将增加系统的投资成本，也有文献提出加装阻尼控制器来抑制次同步振荡，但目前已做的研究大多只关注某一种次同步问题，对于某些次同步振荡新问题，其在产生机理、影响指标和抑制方法上还有待深入研究。因此，有必要对海上风电场经VSC-HVDC并网引起的次同步振荡新问题展开进一步地分析，从源网两侧综合考虑，提出一种新的联合控制方法，能够对并网系统中出现的多种次同步现象进行有效的抑制，防止由于次同步振荡造成的大面积风机脱网或者设备故障现象的发生，确保系统的安全稳定运行。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种海上风电场的次同步源-网联合阻尼抑制方法，即设计能够有效抑制海上风电场经VSC-HVDC并网引起的次同步振荡新问题的联合阻尼控制器，同时抑制多个振荡模态，提高系统的阻尼，在保证系统次同步稳定性和抑制效果的情况下，尽可能的减少投资成本。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

S1，搭建基于双馈风电机组的海上风电场经VSC-HVDC并网系统的线性化状态空间模型；

S2，求取所述模型的静态稳定工作点，在静态稳定工作点进行特征值分析，求取模型的各次同步振荡频率f_c、左特征向量、右特征向量和阻尼比ξ，进一步辨识系统潜在的次同步振荡模态；

S3，利用各对共轭特征根的特征属性，分别进行模态分析，求取参与因子，筛选出参与各次同步振荡模态强相关的状态变量；

S4，改变强相关的状态变量的取值，得到模态根轨迹曲线，利用根轨迹法分析上述强相关状态变量对次同步振荡模态阻尼的影响；