[发明专利]基于双馈风电机组加速的风电送出系统故障过载控制方法

说明书

本发明提供了一种基于双馈风电机组加速的风电送出系统故障过载控制方法，包括计算交流输电线路线路潮流过载量ΔP_d，计算双馈风电场最大可控有功出力ΔP_wm，从而提出双馈风电机组加速可控范围；当ΔP_d≤ΔP_wm，计算各台双馈风电机组的有功控制量ΔP_gi；当ΔP_d＞ΔP_wm，设置各台双馈风电机组的有功控制量为其最大可控有功出力ΔP_gmi；根据有功控制量计算各台双馈风电机组的转速控制参考值ω′_ri*；闭锁双馈风电机组转子侧变流器控制外环，直接给定内环有功电流参考值i_rqi*。本发明能够充分发挥双馈风电机组的有功控制能力，迅速降低双馈风电场的有功出力，从而避免交流输电线路过载引发连锁跳闸。

技术领域

本发明涉及风电控制领域，具体地说，涉及一种基于双馈风电机组加速的风电送出系统故障过载控制方法。

背景技术

对于风能资源和负荷中心逆向分布的地区，风电开发一般采取大规模集中式开发，远距离高电压输送的模式。由于电网换相换流器高压直流输电系统具有传输容量大，传输距离远等优点，因此风电经常规直流送出已成为风能资源跨区优化配置的主要方式。但是高压直流输电工程的建设显著超前于高压交流输电工程，使当前交直流混联系统呈现出典型的强直弱交特性。常规直流受逆变站交流电压下降的影响易发生换相失败，连续换相失败甚至可能导致直流闭锁。巴西3·21大停电事故表明，当常规直流发生换相失败或者直流闭锁后，易引发大规模潮流转移，由于交流电网的承载能力较弱，可能导致连锁故障，极大地威胁电力系统的安全稳定运行。

目前为解决风电送出系统在直流换相失败和直流闭锁后引发连锁故障的问题，国内外科研人员已开展了相关的研究。一些研究通过建立含风电的交直流系统简化模型，结合数学推导和仿真实验，分析了故障条件和常规直流控制响应共同约束下的风电机组高压脱网和交流线路相继跳闸等连锁故障特性，揭示了相应的连锁故障机理。一些研究提出通过加强交流同步电网避免连锁故障，但系统稳定特性依然复杂，在大扰动下系统失稳风险仍然存在。一些研究通过制定直流闭锁后的切负荷决策，减少联络线传送的功率防止系统失稳。一些研究提出通过直流背靠背异步互联，将潮流转移引发的功角稳定问题转化为送端电网的频率稳定问题，但是由于大规模风电机组替换常规发电机组，降低了送端电网惯量，无法快速地响应频率变化。一些研究通过改进常规直流整流站控制器，使其参与送端电网频率控制，但是在直流闭锁情况下，常规直流整流站失去控制能力，面对送端电网的大有功冲击，无法继续保证系统稳定。总而言之，上述研究都主要从输电系统耐受能力和消纳能力的角度出发，提出相应的连锁故障阻断方法，尚未考虑对送端电源过剩的有功出力进行控制，也无法充分发挥风电机组的快速功率控制能力。

综上所述，如何提供一种新的技术方案，充分发挥大规模双馈风电场的功率控制能力，实现风电送出系统在直流受端故障时的功率控制，成为了本领域技术人员急需解决的问题。

发明内容

针对上述现有技术的不足，本发明提供了一种基于双馈风电机组加速的风电送出系统故障过载控制方法，考虑了双馈风电机组风能利用系数随机组转速的动态变化规律，通过提升机组转速降低送端电源的有功出力，将过剩风能储存在转子动能中，并通过双馈风电机组控制器的改进实现快速的有功功率控制。该控制方法从源网协调的角度出发，能够充分发挥双馈风电机组的功率控制能力，可以在一定的范围内阻断因送端有功过剩引发的连锁跳闸。

为了解决上述技术问题，本发明采用了如下的技术方案：

一种基于双馈风电机组加速的风电送出系统故障过载控制方法，包括如下步骤：

S1、当故障发生时，基于故障前整流站直流电压U_dr0、故障前整流站直流电流I_d0及故障稳态时常规直流输电系统传输的有功功率P_df计算交流输电线路潮流过载量ΔP_d；