一种新能源基地经串补送出的电网侧次同步振荡抑制装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种新能源基地经串补送出的电网侧次同步振荡抑制装置，包括信号提取模块、信号处理模块和电压源换流器；信号提取模块、信号处理模块和电压源换流器顺次连接；信号提取模块的输入端连接于新能源发电基地的汇集站与串补送出系统之间；电压源换流器的输出端与所述汇集站的外送输电线连接。与现有技术相比，本发明专利技术提供的一种新能源基地经串补送出的电网侧次同步振荡抑制装置，可以避免大型新能源风电基地经串补送出系统并网后，由于次同步振荡导致的大量风机脱网，从而保证新能源电力送出的安全与稳定运行。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电力电子及电力设备
，具体涉及一种面向新能源基地经串补送出系统的电网侧次同步振荡抑制装置。
技术介绍
基于新能源发电的迅猛发展，中国已成为风电并网容量最大及光伏发展最快的国家。但是由于我国存在风/光资源与负荷中心呈逆向分布的特点，新能源发电技术面临如何实现大容量、远距离输送的挑战。目前主要采用串联电容补偿技术实现电能的大容量和远距离输送，然而大规模新能源发电经串补接入电网时极易引起电网次同步振荡。例如，2009年美国德州发生了世界上首例新能源经串补接入电网的次同步振荡事故，导致分电机组设备损坏；2010中国张家口沽源地区的新能源经串补接入电网后发生了数十起风电机组和串补引起的次同步振荡故障，造成电网设备运行异常和大量风机脱网，严重威胁电网的安全稳定运行。
技术实现思路
针对现有技术中新能源经串补接入电网引起的次同步振荡故障，本专利技术提供了一种新能源基地经串补送出的电网侧次同步振荡抑制装置。本专利技术的技术方案是：所述装置包括信号提取模块、信号处理模块和电压源换流器；所述信号提取模块、信号处理模块和电压源换流器顺次连接；所述信号提取模块的输入端连接于新能源发电基地的汇集站与串补送出系统之间；所述电压源换流器的输出端与所述汇集站的外送输电线连接。本专利技术进一步提供的优选技术方案为：所述信号提取模块的输入端包括两条支路：一条所述支路接入所述汇集站与串补送出系统之间的输电线路，另一条所述支路接入所述汇集站与电压源换流器之间的母线。本专利技术进一步提供的优选技术方案为：所述信号提取模块包括信号采集单元和信号提取单元；所述信号采集单元，采集所述汇集站与串补送出系统之间输电线路的电压uS和电流iS，及采集所述汇集站与电压源换流器之间母线的电流iL；所述信号提取单元，依据所述电流iS和电流iL确定次同步电流信号。本专利技术进一步提供的优选技术方案为：所述信号提取单元依据电流iS和电流iL确定次同步电流信号包括：对所述汇集站与电压源换流器之间母线的电流iL进行坐标变换得到d-q坐标系下的电流iLd和电流iLq；获取所述汇集站与串补送出系统之间输电线路的电流iS的相位θp；提取所述电流iLd的次同步电流iLd_sub和所述电流iLq的次同步电流iLq_sub，并对所述次同步电流iLd_sub和iLq_sub进行相位补偿。本专利技术进一步提供的优选技术方案为：所述信号处理模块包括补偿参考信号计算单元和脉冲调制单元；所述补偿参考信号计算单元，接收所述信号提取单元的输出信号，依据该输出信号计算所述汇集站的补偿参考信号；所述脉冲调制单元，依据所述补偿参考信号生成触发脉冲，并将其发送至所述电压源换流器；所述电压源换流器，用于与所述串补送出系统进行功率交换以抑制次同步振荡。本专利技术进一步提供的优选技术方案为：所述补偿参考信号计算单元包括第一PI控制器、第二PI控制器、第三PI控制器和信号变换子单元；所述第一PI控制器、第二PI控制器和信号变换子单元的一个输入端顺次连接，所述第三PI控制器与信号变换子单元的另一个输入端连接，所述信号变换子单元的输出端与所述电压源换流器连接。本专利技术进一步提供的优选技术方案为：所述第一PI控制器，对直流偏差信号进行PI控制；所述第二PI控制器，对第一比较器输出的偏差信号进行PI控制；所述第一比较器的正输入端分别接收所述第一PI控制器的输出信号和所述信号提取模块输出的次同步电流iLd_sub，负输入端接收所述信号提取模块输出的电流iSd；所述第三PI控制器，对第二比较器输出的偏差信号进行PI控制；所述第二比较器的正输入端分别接收所述信号提取模块输出的次同步电流iLq_sub和无功电流设定值iqref，负输入端接收所述信号提取模块输出的电流iSq；其中，所述电流iSd和电流iSq为汇集站与串补送出系统之间输电线路的电流iS在d-q坐标系下的电流。本专利技术进一步提供的优选技术方案为：所述信号变换子单元包括第三比较器、第四比较器和坐标变换子单元；所述第三比较器的正输入端分别接收所述信号提取模块输出的电压uSd和电流iSd，负输入端接收所述第二PI控制器的输出信号；所述第四比较器的正输入端分别接收所述信号提取模块输出的电压uSq和电流iSq，负输入端接收所述第三PI控制器的输出信号；所述坐标变换子单元，对所述第三比较器和第四比较器的输出信号进行坐标转换，得到abc坐标下的电压uma、电压umb和电压umc；其中，所述电流iSd和电流iSq为汇集站与串补送出系统之间输电线路的电流iS在d-q坐标系下的电流；所述电压uSd和电压uSq为所述输电线路的电压uS在d-q坐标系下的电压。本专利技术进一步提供的优选技术方案为：所述新能源发电基地包括风力发电基地和/或光伏发电基地；所述串补送出系统包括串补装置，其安装在所述汇集站的外送输电线上。与最接近的现有技术相比，本专利技术的有益效果是：本专利技术提供的一种新能源基地经串补送出的电网侧次同步振荡抑制装置，可以避免大型新能源风电基地经串补送出系统并网后，由于次同步振荡导致的大量风机脱网，从而保证新能源电力送出的安全与稳定运行。附图说明图1：本专利技术实施例中一种新能源基地经串补送出的电网侧次同步振荡抑制装置示意图；图2：本专利技术实施例中风力发电基地经串补送出四天的电网侧次同步振荡抑制示意图；图3：本专利技术实施例中信号提取模块原理示意图；图4：本专利技术实施例中信号处理模块原理示意图；其中，101：信号提取模块；102：信号处理模块；1021：第一PI控制器；1022：第二PI控制器；1023：第三PI控制器；1024：第一比较器；1025：第三比较器；1026：第二比较器；1027：第四比较器；1028：坐标变换子单元；103：电压源换流器；201：风力发电基地；202：汇集站；203：串补送出系统。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地说明，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。下面分别结合附图，对本专利技术实施例提供的一种新能源基地经串补送出的电网侧次同步振荡抑制装置进行说明。图1为本专利技术实施例中一种新能源基地经串补送出的电网侧次同步振荡抑制装置示意图，如图所示，本实施例中次同步振荡抑制装置包括信号提取模块101、信号处理模块102和电压源换流器103。其中，信号提取模块101、信号处理模块102和电压源换流器103顺次连接，信号提取模块101的输入端连接于新能源发电基地的汇集站与串补送出系统之间，电压源换流器103的输出端与汇集站的外送输电线连接。下面结合附图分别对信号提取模块101和信号处理模块102进行具体说明。1、信号提取模块101本实施例信号提取模块101的输入端连接于新能源发电基地的汇集站与串补送出系统之间为：信号提取模块101的输入端包括两条支路，一条支路接入汇集站与串补送出系统之间的输电线路，另一条支路接入汇集站与电压源换流器之间的母线，电压源换流器，用于与串补送出系统进行功率交换以抑制次同步振荡。本实施例中信号提取模块101包括信号采集单元和信号本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种新能源基地经串补送出的电网侧次同步振荡抑制装置，其特征在于，所述装置包括信号提取模块、信号处理模块和电压源换流器；所述信号提取模块、信号处理模块和电压源换流器顺次连接；所述信号提取模块的输入端连接于新能源发电基地的汇集站与串补送出系统之间；所述电压源换流器的输出端与所述汇集站的外送输电线连接。

【技术特征摘要】
1.一种新能源基地经串补送出的电网侧次同步振荡抑制装置，其特征在于，所述装置包括信号提取模块、信号处理模块和电压源换流器；所述信号提取模块、信号处理模块和电压源换流器顺次连接；所述信号提取模块的输入端连接于新能源发电基地的汇集站与串补送出系统之间；所述电压源换流器的输出端与所述汇集站的外送输电线连接。2.如权利要求1所述的一种新能源基地经串补送出的电网侧次同步振荡抑制装置，其特征在于，所述信号提取模块的输入端包括两条支路：一条所述支路接入所述汇集站与串补送出系统之间的输电线路，另一条所述支路接入所述汇集站与电压源换流器之间的母线。3.如权利要求1所述的一种新能源基地经串补送出的电网侧次同步振荡抑制装置，其特征在于，所述信号提取模块包括信号采集单元和信号提取单元；所述信号采集单元，采集所述汇集站与串补送出系统之间输电线路的电压uS和电流iS，及采集所述汇集站与电压源换流器之间母线的电流iL；所述信号提取单元，依据所述电流iS和电流iL确定次同步电流信号。4.如权利要求3所述的一种新能源基地经串补送出的电网侧次同步振荡抑制装置，其特征在于，所述信号提取单元依据电流iS和电流iL确定次同步电流信号包括：对所述汇集站与电压源换流器之间母线的电流iL进行坐标变换得到d-q坐标系下的电流iLd和电流iLq；获取所述汇集站与串补送出系统之间输电线路的电流iS的相位θp；提取所述电流iLd的次同步电流iLd_sub和所述电流iLq的次同步电流iLq_sub，并对所述次同步电流iLd_sub和iLq_sub进行相位补偿。5.如权利要求1所述的一种新能源基地经串补送出的电网侧次同步振荡抑制装置，其特征在于，所述信号处理模块包括补偿参考信号计算单元和脉冲调制单元；所述补偿参考信号计算单元，接收所述信号提取单元的输出信号，依据该输出信号计算所述汇集站的补偿参考信号；所述脉冲调制单元，依据所述补偿参考信号生成触发脉冲，并将其发送至所述电压源换流器；所述电压源换流器，用于与所述串补送出系统进行功率交换以抑制次同步振荡。6.如权利要求5所述的一种新能源基地经串补送出的电网侧次同步振荡抑制装置，其特征在于，所述补偿...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵国亮，于弘洋，刘宗烨，陆振纲，蔡林海，
申请(专利权)人：全球能源互联网研究院，国家电网公司，
类型：发明
国别省市：北京;11