双馈风电机组故障穿越与阻尼控制的协调控制方法及系统技术方案

本发明专利技术提供了一种双馈风电机组故障穿越与阻尼控制的协调控制方法及系统，所述方法包括依据双馈风电机组的机端电压幅值和预设的有功功率恢复值，对双馈风电机组的运行阶段进行划分；控制双馈风电机组执行各运行阶段预设的控制策略。与现有技术相比，本发明专利技术提供的一种双馈风电机组故障穿越与阻尼控制的协调控制方法及系统，可以避免在故障消除后的恢复期间双馈风电机组的并网变流器同时输出故障恢复策略和阻尼控制策略的控制信号，影响双馈风电机组在故障后的功率输出动态特性。

Coordinated control method and system for fault crossing and damping control of doubly fed wind power generator

The invention provides a double fed wind turbine fault and coordinated control method and system damping control, the method includes the basis of terminal voltage amplitude of DFIG and preset active power recovery value, operation stage of the doubly fed wind turbine division; control of doubly fed wind turbine unit implementation control strategy for each operation stage of presupposition. Compared with the prior art, a kind of double fed wind power generator provided by the invention through fault and coordination control method and system damping control, can avoid the control signal of grid connected converter during a recovery after the failure to eliminate the DFIG output and fault recovery strategy and damping control strategy of doubly fed wind power influence the unit in the dynamic characteristics of power output after fault.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及双馈风电机组的并网控制
，具体涉及一种双馈风电机组故障穿越与阻尼控制的协调控制方法及系统。
技术介绍
随着风电并网规模越来越大，其并网性能对电网安全稳定运行的影响也越来越大。为了增强电网的暂态稳定性和避免大规模风电脱网事故的发生，需要提高风电场的低电压穿越性能。相应地，国家标准GB/T19963《风电场接入电力系统技术规定》制定了风电机组的低电压穿越能力的基本要求：对电力系统故障期间没有切出的风电场，其有功功率在故障清除后应快速恢复，自故障清除时刻开始，以至少10％额定功率/秒的功率变化率恢复至故障前的值。同时，风电并网后还会影响电力系统的低频振荡阻尼特性，主要是，风电的接入改变了电力系统潮流或改变了系统中常规同步发电机组的工作点，从而影响了与常规同步机组强相关的低频振荡模式。当电力系统中风电机组占比逐渐增高，常规同步机组退出运行后，电力系统中这些常规同步机组参与的低频振荡模式将会消失或低频振荡模式特性将会发生变化，从而影响电力系统的低频振荡阻尼特性。因此，在风电渗透率不断上升这个新形势下，各个国家的并网导则中逐渐开始要求变速风电机组具有频率支撑和电压调节等辅助功能，如西班牙、加拿大魁北克电网公司在其并网导则中指出新安装的变速风电机组推荐配置电力系统阻尼控制功能或预留阻尼控制器的接口等。通过合适的风电机组阻尼控制策略可以使系统低频振荡阻尼不受风电接入的较大影响，甚至改善系统的低频振荡阻尼特性。风电机组阻尼控制策略主要是在常规风电机组控制的基础上，加入相应的阻尼控制器，以某些能反映电力系统低频振荡特征的输入信号，来控制风电机组使其输出额外功率，从而抑制相应的电力系统低频振荡，增强系统阻尼。目前，风电机组控制策略一般是针对低电压穿越控制或者阻尼控制独立设计。但是，变速风电机组尤其是双馈风电机组在实现故障穿越过程中的功率控制和阻尼控制均需要通过变流器实现。在电网故障的情况下如果变流器的故障穿越控制与阻尼控制协调不当，可能由于两个控制支路的输出叠加，影响双馈风电机组在故障后的功率输出动态性能，严重情况下甚至可能会带来过流等问题导致双馈风电机组脱网。
技术实现思路
为了克服现有技术的缺陷，本专利技术提供了一种双馈风电机组故障穿越与阻尼控制的协调控制方法及系统。第一方面，本专利技术中一种双馈风电机组故障穿越与阻尼控制的协调控制方法的技术方案是：所述方法包括：依据所述双馈风电机组的机端电压幅值和预设的有功功率恢复值，对所述双馈风电机组的运行阶段进行划分；控制所述双馈风电机组执行所述各运行阶段预设的控制策略；所述控制策略包括低电压穿越控制策略、故障恢复策略或阻尼控制策略。第二方面，本专利技术中一种双馈风电机组故障穿越与阻尼控制的协调控制系统的技术方案是：所述系统包括：第一控制模块，用于依据所述双馈风电机组的机端电压幅值和预设的有功功率恢复值，对所述双馈风电机组的运行阶段进行划分；第二控制模块，用于控制所述双馈风电机组执行所述各运行阶段预设的控制策略；所述控制策略包括低电压穿越控制策略、故障恢复策略或阻尼控制策略。与最接近的现有技术相比，本专利技术的有益效果是：1、本专利技术提供的一种双馈风电机组故障穿越与阻尼控制的协调控制方法，通过设置有功功率恢复值将电网故障消除后时间分割为两个阶段，在故障消除的初期仅运行故障恢复策略，在故障消除的后期运行阻尼控制策略，通过上述协调控制可以避免在故障消除后的恢复期间双馈风电机组的并网变流器同时输出故障恢复策略和阻尼控制策略的控制信号，影响双馈风电机组在故障后的功率输出动态特性；2、本专利技术提供的一种双馈风电机组故障穿越与阻尼控制的协调控制系统，第一控制模块可以依据双馈风电机组的机端电压幅值和预设的有功功率恢复值将双馈风电机组的运行阶段划分为多个运行阶段；第二控制模块可以控制双馈风电机组执行各运行阶段预设的控制策略，因此通过设定各阶段的控制策略可以避免在故障消除后的恢复期间双馈风电机组的并网变流器同时输出故障恢复策略和阻尼控制策略的控制信号，影响双馈风电机组在故障后的功率输出动态特性。附图说明图1：本专利技术实施例中一种双馈风电机组故障穿越与阻尼控制的协调控制方法实施流程图；图2：本专利技术实施例中另一种双馈风电机组故障穿越与阻尼控制的协调控制方法实施流程图；图3：本专利技术实施例中双馈风电机组控制策略的原理图；图4：本专利技术实施例中双馈风电机组并网仿真接线图；图5：本专利技术实施例中不同控制策略下双馈风电机组的功率输出特性曲线；图6：本专利技术实施例中不同控制策略下双馈风电机组的有功功率输出特性曲线。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双馈风电机组故障穿越与阻尼控制的协调控制方法进行说明。图1为本专利技术实施例中一种双馈风电机组故障穿越与阻尼控制的协调控制方法实施流程图，如图所示，本实施例中双馈风电机组故障穿越与阻尼控制的协调控制方法可以按照下述步骤实施，具体为：步骤S101：依据双馈风电机组的机端电压幅值和预设的有功功率恢复值，对双馈风电机组的运行阶段进行划分。步骤S102：控制双馈风电机组执行各运行阶段预设的控制策略；控制策略包括低电压穿越控制策略、故障恢复策略或阻尼控制策略。本实施例中通过设置有功功率恢复值将电网故障消除后时间分割为两个阶段，在故障消除的初期仅运行故障恢复策略，在故障消除的后期运行阻尼控制策略，通过上述协调控制可以避免在故障消除后的恢复期间双馈风电机组的并网变流器同时输出故障恢复策略和阻尼控制策略的控制信号，影响双馈风电机组在故障后的功率输出动态特性。进一步地，本实施例步骤S101还包括下述步骤：本实施例中依据双馈风电机组的机端电压幅值和预设的有功功率恢复值，对双馈风电机组的运行阶段进行划分包括：当U1≤UT≤U2时双馈风电机组处于第一运行阶段。UT为机端电压幅值的标幺值，U1为标幺值的下限值；U2为标幺值的上限值。当UT＞U2且双馈风电机组输出的有功功率未达到预设的有功功率恢复值时双馈风电机组处于第二运行阶段。同时，第二运行阶段也可以称为故障消除后的初期阶段。当UT＞U2且双馈风电机组输出的有功功率超过预设的有功功率恢复值时双馈风电机组处于第三运行阶段。同时，第三运行阶段也可以称为故障消除后的后期阶段。当UT＞U2且双馈风电机组输出的有功功率达到其在电网发生故障之前稳定运行时输出的有功功率值时，双馈风电机组处于第四运行阶段。本实施例中标幺值的下限值可以为U1＝0.2pu，标幺值的上限值可以为U2＝0.9pu。故障恢复策略的限制条件如下式(1)所示：其中，PE为双馈风电机组执行故障恢复策略时输出的有功功率值，为有功功率值的变化率，m为预设的变化率阈值，Ppre为电网未发生故障且双馈风电机组稳定运行时输出的有功功率值。本实施例中预设的有功功率恢复值PE1如下式(2)所示：PE1＝K×Ppre(2)其中，K为故障消除的后期有功恢复百分比，本实施例中有功恢复百分比K＝本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种双馈风电机组故障穿越与阻尼控制的协调控制方法，其特征在于，所述方法包括：依据所述双馈风电机组的机端电压幅值和预设的有功功率恢复值，对所述双馈风电机组的运行阶段进行划分；控制所述双馈风电机组执行所述各运行阶段预设的控制策略；所述控制策略包括低电压穿越控制策略、故障恢复策略或阻尼控制策略。

【技术特征摘要】
1.一种双馈风电机组故障穿越与阻尼控制的协调控制方法，其特征在于，所述方法包括：依据所述双馈风电机组的机端电压幅值和预设的有功功率恢复值，对所述双馈风电机组的运行阶段进行划分；控制所述双馈风电机组执行所述各运行阶段预设的控制策略；所述控制策略包括低电压穿越控制策略、故障恢复策略或阻尼控制策略。2.如权利要求1所述的一种双馈风电机组故障穿越与阻尼控制的协调控制方法，其特征在于，所述依据双馈风电机组的机端电压幅值和预设的有功功率恢复值，对双馈风电机组的运行阶段进行划分包括：当U1≤UT≤U2时，所述双馈风电机组处于第一运行阶段；UT为所述机端电压幅值的标幺值，U1为所述标幺值的下限值；U2为所述标幺值的上限值；当UT＞U2且双馈风电机组输出的有功功率未达到预设的有功功率恢复值时，所述双馈风电机组处于第二运行阶段；当UT＞U2且双馈风电机组输出的有功功率超过预设的有功功率恢复值时，所述双馈风电机组处于第三运行阶段；当UT＞U2且双馈风电机组输出的有功功率达到其稳定运行时输出的有功功率值时，所述双馈风电机组处于第四运行阶段。3.如权利要求1所述的一种双馈风电机组故障穿越与阻尼控制的协调控制方法，其特征在于，所述双馈风电机组的运行阶段包括第一运行阶段、第二运行阶段、第三运行阶段和第四运行阶段；所述控制双馈风电机组执行各运行阶段预设的控制策略包括：所述双馈风电机组处于第一运行阶段时，控制其执行所述低电压穿越控制策略；所述双馈风电机组处于第二运行阶段时，控制其退出所述低电压穿越控制策略并执行所述故障恢复策略；所述双馈风电机组处于第三运行阶段时，控制其继续执行所述故障恢复策略并执行所述阻尼控制策略；所述双馈风电机组处于第四运行阶段时，控制其退出所述故障恢复策略并继续执行所述阻尼控制策略。4.如权利要求2所述的一种双馈风电机组故障穿越与阻尼控制的协调控制方法，其特征在于，所述标幺值的下限值U1＝0.2pu，标幺值的上限值U2＝0.9pu。5.如权利要求1所述的一种双馈风电机组故障穿越与阻尼控制的协调控制方法，其特征在于，所述故障恢复策略的限制条件如下式所示：dPEdt≥mPE≤Ppre]]>其中，PE为所述双馈风电机组执行故障恢复策略时输出的有功功率值，为所述有功功率值的变化率，m为预设的变化率阈值，Ppre为电网未发生故障且双馈风电机组稳定运行时输出的有功功率值。6.如权利要求1所述的一种双馈风电机组故障穿越与阻尼控制的协调控制方法，其特征在于，所述预设的有功功率恢复值PE1如下式所示：PE1＝K×Ppre其中，Ppre为电网未发生故障且双馈风电机组稳定运行时输出的有功功率值，K为所述故障消除的后期有功恢复百分比。7.如权利要求5所述的一种双馈风电机组故障穿越与阻尼控制的协调控制方法，其特征在于，所述变化率阈值m≥0.1。8.如权利要求6所述的一种双馈风电机组故...

【专利技术属性】
技术研发人员：李琰，汤海雁，迟永宁，田新首，王宇琨，魏林君，张占奎，
申请(专利权)人：中国电力科学研究院，国家电网公司，国网天津市电力公司，
类型：发明
国别省市：北京;11