一种风电机组次同步振荡抑制方法及抑制系统技术方案

技术编号:14478145 阅读:126 留言:0更新日期:2017-01-25 10:50
本发明专利技术公开了一种风电机组次同步振荡抑制方法及抑制系统,依托风电变流器控制实现,在原有发电控制中增加基于次同步锁相的次同步振荡抑制器,借助次同步坐标系生成阻尼分量,作用于DQ轴电流闭环,对电流进行动态调节,增强机组电气阻尼,从而抑制次同步振荡的发生。所述方法从电气量中提取次同步振荡信息,且对振荡频率自适应,工程实用性强。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于新能源发电领域,具体涉及一种风电机组次同步振荡抑制方法及抑制系统
技术介绍
随着风电并网容量逐步扩大,其对电网的影响也逐步显现。近年来,多个地区出现风电机组参与的区域电网次同步振荡现象,导致大面积风电机组脱网,甚至诱发邻近火电机组次同步保护装置动作,引起火电机组切机。为了避免次同步振荡威胁电网安全,需要采取必要措施来抑制次同步振荡的发生。风电参与次同步振荡的研究尚在起步阶段,目前相关学者提出的抑制措施多从电网角度出发,例如在风电场附近安装FACTS装置,这会增加额外成本,且工程参数调试困难。也有学者开始关注风机侧的抑制办法,参考火电机组的经验,提出增加以转速偏差信号为反馈的阻尼控制,然而该方法在工程应用中尚有2个难点没有解决:1是目前风机的转速偏差检测精度太低,不能满足控制需求;2是控制方法基于次同步振荡频率已知,而目前风电参与的次同步振荡呈现出了振荡频率随运行工况变化的特点,难以预知振荡频率。故,需要一种新的技术方案以解决上述问题。
技术实现思路
本专利技术目的是提供一种适用于风电机组的次同步振荡抑制方法及抑制系统。可在不增加硬件设备的前提下有效抑制风电机组的次同步振荡,且易于工程实现。为实现上述专利技术目的,本专利技术风电机组次同步振荡抑制方法可采用如下技术方案:一种风电机组次同步振荡抑制方法,包括如下步骤:(1)、将电流DQ轴分量输入次同步振荡抑制器;(2)、所述DQ轴分量在次同步振荡抑制器中经过滤波;(3)、在次同步振荡抑制器中经过Park变换得到次同步坐标下的DQ轴分量I_SSD和I_SSQ,其中,I_SSD为D轴次同步振荡频率的分量,I_SSQ为Q轴次同步振荡频率的分量;将I_SSQ经过PI调节器得到次同步角速度ω_SSO,对次同步角速度ω_SSO积分后得到次同步角度θ_SSO;(4)、在次同步振荡抑制器中将输入的次同步角度θ_SSO与补偿角相加得到用于反Park变换的角度即其中补偿角用于补偿采样滤波等过程产生的相位偏差;(5)、按照反Park变换角θ’_SSO将次同步坐标下DQ轴分量I_SSD和I_SSQ变换到同步坐标系下,并经过限幅后得到次同步电流DQ轴阻尼量I_SD和I_SQ,其中I_SD为D轴阻尼量,I_SQ为Q轴阻尼量;(6)、DQ轴阻尼量I_SD和I_SQ和原DQ轴电流给定值叠加后作为电流环给定;I_SD对I_SSD形成闭环反馈控制,并产生阻尼效果,抑制D轴次同步振荡;I_SQ对I_SSQ形成闭环反馈控制,并产生阻尼效果,抑制Q轴次同步振荡。为实现上述专利技术目的,本专利技术风电机组次同步振荡抑制系统可采用如下技术方案:一种风电机组次同步振荡抑制系统,包括:次同步振荡抑制器;电流DQ轴分量输入次同步振荡抑制器,且DQ轴分量在次同步振荡抑制器中经过滤波;且在次同步振荡抑制器中经过Park变换得到次同步坐标下的DQ轴分量I_SSD和I_SSQ,其中,I_SSD为D轴次同步振荡频率的分量,I_SSQ为Q轴次同步振荡频率的分量;PI调节器,I_SSQ经过PI调节器得到次同步角速度ω_SSO,对次同步角速度ω_SSO积分后得到次同步角度θ_SSO;补偿装置,用以在次同步振荡抑制器中将输入的次同步角度θ_SSO与补偿角相加得到用于反Park变换的角度即其中补偿角用于补偿采样滤波等过程产生的相位偏差;阻尼量生成装置,用以按照反Park变换角θ’_SSO将次同步坐标下DQ轴分量I_SSD和I_SSQ变换到同步坐标系下,并经过限幅后得到次同步电流DQ轴阻尼量I_SD和I_SQ,其中I_SD为D轴阻尼量,I_SQ为Q轴阻尼量;抑制装置,用以将DQ轴阻尼量I_SD和I_SQ和原DQ轴电流给定值叠加后作为电流环给定;I_SD对I_SSD形成闭环反馈控制,并产生阻尼效果,抑制D轴次同步振荡;I_SQ对I_SSQ形成闭环反馈控制,并产生阻尼效果,抑制Q轴次同步振荡。本专利技术的有益效果在于:1.对次同步振荡的抑制通过改变风机控制策略实现,无需增加额外成本;2.适应现有风机电气信号测量精度大于转速信号测量精度的特点,从电气信号中提取次同步振荡信息,准确度更高,抑制效果更好;3.对次同步振荡频率自适应,无需预知次同步振荡频率,也无需应用傅里叶分析等复杂的算法来实时提取次同步振荡频率,降低工程实现难度。附图说明图1为本专利技术实施例一中双馈机组转子侧增加次同步振荡抑制后的控制框图。图2为本专利技术中采用的次同步振荡抑制器的原理图。图3为本专利技术中采用的次同步锁相环的原理图。图4为本专利技术实施例一中次同步振荡抑制器在双馈风电机组中应用效果仿真波形图。具体实施方式下面结合附图和具体实施例,进一步阐明本专利技术,应理解这些实施例仅用于说明本专利技术而不用于限制本专利技术的范围,在阅读了本专利技术之后,本领域技术人员对本专利技术的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。本专利技术公开了一种基于次同步锁相的风电机组次同步振荡抑制方法及抑制系统,其设计思想是依托风电变流器控制实现,在原有发电控制中增加基于次同步锁相的次同步振荡抑制器SSOI,分别作用于D轴电流闭环和Q轴电流闭环,同时对DQ轴电流进行动态调节,增强机组电气阻尼,从而抑制次同步振荡的发生。而具体的,该抑制方法包括如下步骤:(1)、提供次同步振荡抑制器,将电流DQ轴分量输入次同步振荡抑制器。(2)、所述DQ轴分量在次同步振荡抑制器中经过滤波;该滤波为高通滤波,截止频率设置2~5Hz,用于滤除直流分量。对2Hz截止频率,滤波器的传递函数为G(s)=s/(s+12.57);对5Hz截止频率,滤波器的传递函数为G(s)=s/(s+31.42)。(3)、在次同步振荡抑制器中经过Park变换得到次同步坐标下的DQ轴分量I_SSD和I_SSQ,其中,I_SSD为D轴分量,I_SSQ为Q轴分量;将I_SSQ经过PI调节器得到次同步角速度ω_SSO,即ω_SSO=(Kp+Ki/s)*I_SSQ,其中Kp为比例系数,其大小影响跟踪速度,Ki为积分系数,其大小影响超调量和调节时间,这两个系数根据工程应用的具体需求来确定,1/s为积分的频域表达式。对次同步角速度ω_SSO积分后得到次同步角度θ_SSO,即θ_SSO=(1/s)*ω_SSO,其中1/s为积分的频域表达式。(4)、在次同步振荡抑制器中将输入的次同步角度θ_SSO与补偿角相加得到用于反Park变换的角度其中补偿角用于补偿采样滤波等过程产生的相位偏差,例如硬件采样滤波电路产生的相位偏差可以通过信号发生器和示波器实测得到。(5)、按照反Park变换角θ’_SSO将次同步坐标下DQ轴分量I_SSD和I_SSQ变换到同步坐标系下,并经过限幅后得到次同步电流DQ轴阻尼量I_SD和I_SQ,其中I_SD为D轴阻尼量,I_SQ为Q轴阻尼量。在本实施方式中,限幅的计算方法为:如果I_SD>Max,则令I_SD=Max;如果I_SD<Min,则令I_SD=Min;否则I_SD保持不变,Max和Min分别为限幅的上限值和下限值,对I_SQ同理。(6)、DQ轴阻尼量I_SD和I_SQ和原DQ轴电流给定值叠加后作为电流环给定。而对应上述抑制方法,本专利技术提供的风电机组次同步振荡抑制系统包括:次同步振荡抑制器;电流DQ轴分量输入次同步振荡抑制器,本文档来自技高网...
一种风电机组次同步振荡抑制方法及抑制系统

【技术保护点】
一种风电机组次同步振荡抑制方法,其特征在于,包括如下步骤:(1)、将电流DQ轴分量输入次同步振荡抑制器;(2)、所述DQ轴分量在次同步振荡抑制器中经过滤波;(3)、在次同步振荡抑制器中经过Park变换得到次同步坐标下的DQ轴分量I_SSD和I_SSQ,其中,I_SSD为D轴次同步振荡频率的分量,I_SSQ为Q轴次同步振荡频率的分量;将I_SSQ经过PI调节器得到次同步角速度ω_SSO,对次同步角速度ω_SSO积分后得到次同步角度θ_SSO;(4)、在次同步振荡抑制器中将输入的次同步角度θ_SSO与补偿角相加得到用于反Park变换的角度即其中补偿角用于补偿采样滤波等过程产生的相位偏差;(5)、按照反Park变换角θ’_SSO将次同步坐标下DQ轴分量I_SSD和I_SSQ变换到同步坐标系下,并经过限幅后得到次同步电流DQ轴阻尼量I_SD和I_SQ,其中I_SD为D轴阻尼量,I_SQ为Q轴阻尼量;(6)、DQ轴阻尼量I_SD和I_SQ和原DQ轴电流给定值叠加后作为电流环给定;I_SD对I_SSD形成闭环反馈控制,并产生阻尼效果,抑制D轴次同步振荡;I_SQ对I_SSQ形成闭环反馈控制,并产生阻尼效果,抑制Q轴次同步振荡。...

【技术特征摘要】
1.一种风电机组次同步振荡抑制方法,其特征在于,包括如下步骤:(1)、将电流DQ轴分量输入次同步振荡抑制器;(2)、所述DQ轴分量在次同步振荡抑制器中经过滤波;(3)、在次同步振荡抑制器中经过Park变换得到次同步坐标下的DQ轴分量I_SSD和I_SSQ,其中,I_SSD为D轴次同步振荡频率的分量,I_SSQ为Q轴次同步振荡频率的分量;将I_SSQ经过PI调节器得到次同步角速度ω_SSO,对次同步角速度ω_SSO积分后得到次同步角度θ_SSO;(4)、在次同步振荡抑制器中将输入的次同步角度θ_SSO与补偿角相加得到用于反Park变换的角度即其中补偿角用于补偿采样滤波等过程产生的相位偏差;(5)、按照反Park变换角θ’_SSO将次同步坐标下DQ轴分量I_SSD和I_SSQ变换到同步坐标系下,并经过限幅后得到次同步电流DQ轴阻尼量I_SD和I_SQ,其中I_SD为D轴阻尼量,I_SQ为Q轴阻尼量;(6)、DQ轴阻尼量I_SD和I_SQ和原DQ轴电流给定值叠加后作为电流环给定;I_SD对I_SSD形成闭环反馈控制,并产生阻尼效果,抑制D轴次同步振荡;I_SQ对I_SSQ形成闭环反馈控制,并产生阻尼效果,抑制Q轴次同步振荡。2.根据权利要求1所述的风电机组次同步振荡抑制方法,其特征在于:所述步骤(2)中的滤波为高通滤波,该高通滤波截止频率设置2~5Hz,用于滤除直流分量。3.根据权利要求1所述的风电机组次同步振荡抑制方法,其特征在于:所述步骤(3)中,得到次同步角速度ω_SSO,即ω_SSO=(Kp+Ki/s)*I_SSQ,其中Kp为比例系数,Ki为积分系数,1/s为积分的频域表达式。4.根据权利要求1所述的风电机组次同步振荡抑制方法,其特征在于:所述步骤(3)中,对次同步角速度积分后得到次同步角度θ_SSO,即θ_SSO=(1/s)*ω_SSO,其中1/s为积分的频域表达式。5.根据权利要求1所述的风电机组次同步振荡抑制方法,其特征在于:所述步骤(5)中,限幅的计算方法为:如果I_SD>Max,则令I_SD=Max;如果I_SD<Min,则令I_SD=Min;否则I_SD保持不变,Max和Min分别为限幅的上限值和下限值,如果I_SQ>Max,则令I_SQ=Max;如果I_SQ<Min,则令I_SQ=Min;否则...

【专利技术属性】
技术研发人员:赵紫龙吴维宁孙素娟石磊过亮瞿兴鸿王瑞洪丹
申请(专利权)人:国电南瑞科技股份有限公司国网河北省电力公司国家电网公司国电南瑞南京控制系统有限公司
类型:发明
国别省市:江苏;32

网友询问留言 已有0条评论
  • 还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。

1