[发明专利]一种风机双通道阻尼控制低频振荡广域阻尼控制方法

说明书

一种风机双通道阻尼控制低频振荡广域阻尼控制方法，属于电力系统稳定控制技术领域，采用发电机功角作为反馈信号，构建的优化约束条件应使得故障后系统发电机的功角振荡快速衰减，尽早回归稳态。在参数优化过程中，主要目标是抑制功率振荡并保持系统的整体稳定性，其次兼顾非机电振荡，为了优化风机的整体动态性能，满足友好型并网，减少轴系扭振与系统的交互，目标函数中考虑风机的电磁转矩特性来加以约束，稳定风机的动态特性。本发明利用粒子群算法对控制器参数寻优，具有不依赖被控对象的数学模型，具有更强的适应性和鲁棒性，为抑制电力系统低频振荡提供了一个新的途径，同时可以兼顾风机的轴系稳定。

技术领域

本发明属于电力系统稳定控制技术领域，特别是涉及到一种利用风机抑制低频振荡同时兼顾自身特性的多通道附加阻尼控制方法。

背景技术

风力发电是可再生能源技术中最成熟的一种技术，随着一次能源的枯竭，风力发电因其环保清洁，无污染等优点受到世界各国的大力发展。双馈风电机组DFIG因控制灵活等被广泛使用。然而，随着风电场规模的增大，风电机组出力的波动性、随机性以及长距离输电导致含高渗透率风电场的电力系统容易发生区域间低频振荡现象，从而阻碍区域间功率传输，且严重威胁系统稳定。通过改进风电机组的控制策略，增加其对系统功率振荡的抑制能力，将对风电渗透率较高的区域电网的安全稳定运行具有重要意义。

通过有功调制直接调节有功功率或电磁转矩，风机可以快速调节并抑制机电振荡，仿真实验中发现同样的抑制效果下，观察到无功功率调制比有功功率调制需要更大的增益。然而有功与风电机组传动轴系统的扭转振荡强相关。无功调制抑制区域间振荡的有效性依赖于无功注入位置和负荷的电压特性，因此某些情况下仅依靠无功调制可能无法达到期望的系统阻尼。本发明提出一种包含有功调制与无功调制的双通道阻尼控制策略，并用粒子群算法优化控制器参数。在使双馈风机机组力所能及地参与抑制系统振荡的同时，也降低了对风电机组本身的轴系振荡稳定性的不利影响。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种风机双通道阻尼控制低频振荡广域阻尼控制方法，利用粒子群算法对控制器参数寻优，具有不依赖被控对象的数学模型，具有更强的适应性和鲁棒性，为抑制电力系统低频振荡提供了一个新的途径，同时可以兼顾风机的轴系稳定。

一种风机双通道阻尼控制低频振荡广域阻尼控制方法，其特征是：包括以下步骤，且以下步骤顺次进行，

步骤一、将双机群区域间功率振荡，等值为分析区域间振荡的两机系统，建立无风电场接入时的等值两机系统动态模型，以及风电场接入其中一个区域时的系统动态模型，DFIG风机模型输出的动态有功功率或动态无功功率与系统振荡时的同步机组转子角速度偏差同相位或反相位，DFIG风机模型动态功率输出阻尼系统的区域间低频振荡；

步骤二、采用电力系统仿真计算软件MATLAB 2016a/Simulink，建立含双馈风电机组的并网电力系统仿真模型；

建立双馈风力发电机的有功和无功定子功率为：

其中，P_s为双馈风机的有功输出，Q_s为双馈风机的无功输出，X_m为d、q坐标系中定、转子同轴等效绕组间的互感抗，X_s为定子侧感抗，i_qr为转子侧q轴分量，i_dr为转子侧d轴分量，V_ds为定子侧d轴分量，V_qs为定子侧q轴分量，V为母线电压，X电力系统等效电抗；

步骤三、利用广域测量系统WAMS和同步相量测量装置PMU获取振荡信息，在风机侧换流器内，添加同步机的PSS发电机磁力控制器，根据双馈风力发电机组机侧换流器功率外环的扰动信号与风电场连接点处频率偏差和电压偏差的动态响应变化，获得其有功和无功的输出响应抑制电力系统的低频振荡，