直驱风机对输电系统次同步谐振影响的分析方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术一种直驱风机对输电系统次同步谐振影响的分析方法及装置，该方法包括：对串补输电系统进行等值，得到等值参数；根据单个直驱风机和输电系统等值模型构建仿真系统，并通过频率扫描获得直驱风机在次同步频段的直驱风机阻抗特性，以及获得双馈风机在该次同步频段的双馈风机阻抗特性；根据直驱风机阻抗特性、双馈风机阻抗特性及双馈风机与直驱风机的配比，计算得到多个双馈风机和多个直驱风机并联连接后的混合风机阻抗特性与多个双馈风机并联连接后的单种风机阻抗特性；通过比较混合风机阻抗特性和单种风机阻抗特性，判断在该配比下直驱风机对双馈风机‑串补输电系统的次同步谐振影响情况。本发明专利技术能够有效分析直驱风机的次同步谐振影响。

【技术实现步骤摘要】
直驱风机对输电系统次同步谐振影响的分析方法及装置
本专利技术涉及电力
，尤其涉及一种直驱风机对输电系统次同步谐振影响的分析方法及装置。
技术介绍
风电已成为中国能源战略的重要组成分，但中国大部分风电集中在新疆、甘肃、内蒙古等西北地区，而能源负荷中心却集中在东南沿海地区，因此在进行电力输送时必须采取高电压、大容量的输电模式实现“西电东送”。新建输电线路会带来工程造价、输电走廊占用等问题，所以提高现有交流线路的输送能力具有非常重要的意义。在输电线路中加入串补电容器可以减小线路电抗，提高系统静态稳定极限和输送能力。随着输电系统的发展，串补电容得到越来越多的应用，也取得了较好的经济效益。但是，这种远距离、高串补度的输电方式可能会诱发风电系统的次同步谐振问题，从而影响大规模风电基地及外送系统的安全稳定运行。此前学术研究认为双馈风机在次同步频率下呈现负电阻，是导致次同步电流发散的关键原因，而直驱风机由于有全功率变换器与电网解耦，因此不参与负电阻的产生。但通过对直驱风机阻抗特性的研究发现，直驱风机在系统短路容量较小且串补度在某些特定范围内时，将其接入双馈风机-串补系统，反而会恶化系统阻尼，增加谐振风险。目前尚没有方法能够有效分析直驱风机何时能够改善双馈风机-串补系统的次同步谐振，何时会恶化双馈风机-串补系统的次同步谐振。
技术实现思路
本专利技术提供一种直驱风机对输电系统次同步谐振影响的分析方法及装置，以有效分析直驱风机对风电-串补输电系统次同步谐振影响。本专利技术提供一种直驱风机对输电系统次同步谐振影响的分析方法，包括：对串补输电系统进行等值，得到所述串补输电系统的等值参数；根据单个直驱风机和所述等值参数对应的输电系统等值模型构建第一仿真系统，并通过对所述第一仿真系统进行频率扫描获得所述单个直驱风机在次同步频段的直驱风机阻抗特性，以及根据单个双馈风机和所述输电系统等值模型构建第二仿真系统，并利用所述第二仿真系统获得所述单个双馈风机在所述次同步频段的双馈风机阻抗特性；根据所述直驱风机阻抗特性、所述双馈风机阻抗特性及双馈风机与直驱风机的配比，计算得到具有所述配比的多个所述双馈风机和多个所述直驱风机并联连接后的混合风机阻抗特性与多个所述双馈风机并联连接后的单种风机阻抗特性；通过比较所述混合风机阻抗特性和所述单种风机阻抗特性，判断在所述配比情况下直驱风机对双馈风机-串补输电系统的次同步谐振影响情况。一个实施例中，对串补输电系统进行等值，得到所述串补输电系统的等值参数，包括：根据所述串补输电系统的线路数据计算得到所述等值参数。一个实施例中，通过对所述第一仿真系统进行频率扫描获得所述单个直驱风机在次同步频段的直驱风机阻抗特性，包括：在所述第一仿真系统中直驱风机母线接入处注入谐波电压，在包含所述次同步频段的频率范围内连续调节所述谐波电压的电压频率；获取在各所述电压频率下所述第一仿真系统中直驱风机接入口处的电压和电流；根据所述直驱风机接入口处的电压和电流计算得到所述单个直驱风机在所述次同步频段的直驱风机阻抗特性。一个实施例中，获取在各所述电压频率下所述第一仿真系统中直驱风机接入口处的电压和电流之前，还包括：对直驱风机母线接入处的电压和电流进行滤波。一个实施例中，通过比较所述混合风机阻抗特性和所述单种风机阻抗特性，判断在所述配比情况下直驱风机对双馈风机-串补输电系统的次同步谐振影响情况，包括：在所述次同步频段中的同一频率下，根据所述混合风机阻抗特性中的电阻大于所述单种风机阻抗特性中的电阻，判断在所述配比情况下直驱风机会减小所述双馈风机-串补输电系统产生次同步谐振的风险，根据所述混合风机阻抗特性中的电阻小于所述单种风机阻抗特性中的电阻，判断在所述配比情况下直驱风机会增大所述双馈风机-串补输电系统产生次同步谐振的风险。一个实施例中，还包括：计算包含所述串补输电系统、多个所述双馈风机及多个所述直驱风机的风机-串补输电系统的等值系统的阻抗特性；根据所述等值系统的阻抗特性和所述混合风机阻抗特性得到所述风机-串补输电系统的谐振频率点。本专利技术还提供一种直驱风机对输电系统次同步谐振影响的分析装置，包括：等值参数获取单元，用于对串补输电系统进行等值，得到所述串补输电系统的等值参数；单个风机阻抗获取单元，用于根据单个直驱风机和所述等值参数对应的输电系统等值模型构建第一仿真系统，并通过对所述第一仿真系统进行频率扫描获得所述单个直驱风机在次同步频段的直驱风机阻抗特性，以及根据单个双馈风机和所述输电系统等值模型构建第二仿真系统，并利用所述第二仿真系统获得所述单个双馈风机在所述次同步频段的双馈风机阻抗特性；多个风机阻抗获取单元，用于根据所述直驱风机阻抗特性、所述双馈风机阻抗特性及双馈风机与直驱风机的配比，计算得到具有所述配比的多个所述双馈风机和多个所述直驱风机并联连接后的混合风机阻抗特性与多个所述双馈风机并联连接后的单种风机阻抗特性；次同步谐振风险分析单元，用于通过比较所述混合风机阻抗特性和所述单种风机阻抗特性，判断在所述配比情况下直驱风机对双馈风机-串补输电系统的次同步谐振影响情况。一个实施例中，所述等值参数获取单元，包括：等值参数获取模块，用于根据所述串补输电系统的线路数据计算得到所述等值参数。一个实施例中，所述单个风机阻抗获取单元，包括：谐波电压注入模块，用于在所述第一仿真系统中直驱风机母线接入处注入谐波电压，在包含所述次同步频段的频率范围内连续调节所述谐波电压的电压频率；电压及电流获取模块，用于获取在各所述电压频率下所述第一仿真系统中直驱风机接入口处的电压和电流；直驱风机阻抗获取模块，用于根据所述直驱风机接入口处的电压和电流计算得到所述单个直驱风机在所述次同步频段的直驱风机阻抗特性。一个实施例中，还包括：滤波模块，用于对直驱风机母线接入处的电压和电流进行滤波。一个实施例中，所述次同步谐振风险分析单元，包括：次同步谐振风险分析模块，用于在所述次同步频段中的同一频率下，根据所述混合风机阻抗特性中的电阻大于所述单种风机阻抗特性中的电阻，判断在所述配比情况下直驱风机会减小所述双馈风机-串补输电系统产生次同步谐振的风险，根据所述混合风机阻抗特性中的电阻小于所述单种风机阻抗特性中的电阻，判断在所述配比情况下直驱风机会增大所述双馈风机-串补输电系统产生次同步谐振的风险。一个实施例中，还包括：系统阻抗获取单元，用于计算包含所述串补输电系统、多个所述双馈风机及多个所述直驱风机的风机-串补输电系统的等值系统的阻抗特性；谐振频率点获取单元，用于根据所述等值系统的阻抗特性和所述混合风机阻抗特性得到所述风机-串补输电系统的谐振频率点。本专利技术实施例的直驱风机对输电系统次同步谐振影响的分析方法及装置，通过对由单个直驱风机和输电系统等值模型构建第一仿真系统进行频率扫描，可以实现准确获得单个直驱风机在次同步频段的阻抗特性，以此克服难以通过解析求解得到直驱风机阻抗特性的问题。通过根据单个直驱风机的阻抗特性、单个双馈风机的阻抗特性及双馈风机与直驱风机的配比，计算具有该配比的多个双馈风机和多个直驱风机并联连接后的阻抗特性，可以模拟风电场中风机类型的占比情况。通过比较所有风机的总阻抗特性(直驱风机和双馈风机)和双馈风机的阻抗特性，可以正确判断在给定风机类型占比情况下直驱风机对双馈风机-串本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种直驱风机对输电系统次同步谐振影响的分析方法，其特征在于，包括：对串补输电系统进行等值，得到所述串补输电系统的等值参数；根据单个直驱风机和所述等值参数对应的输电系统等值模型构建第一仿真系统，并通过对所述第一仿真系统进行频率扫描获得所述单个直驱风机在次同步频段的直驱风机阻抗特性，以及根据单个双馈风机和所述输电系统等值模型构建第二仿真系统，并利用所述第二仿真系统获得所述单个双馈风机在所述次同步频段的双馈风机阻抗特性；根据所述直驱风机阻抗特性、所述双馈风机阻抗特性及双馈风机与直驱风机的配比，计算得到具有所述配比的多个所述双馈风机和多个所述直驱风机并联连接后的混合风机阻抗特性与多个所述双馈风机并联连接后的单种风机阻抗特性；通过比较所述混合风机阻抗特性和所述单种风机阻抗特性，判断在所述配比情况下直驱风机对双馈风机‑串补输电系统的次同步谐振影响情况。

【技术特征摘要】
1.一种直驱风机对输电系统次同步谐振影响的分析方法，其特征在于，包括：对串补输电系统进行等值，得到所述串补输电系统的等值参数；根据单个直驱风机和所述等值参数对应的输电系统等值模型构建第一仿真系统，并通过对所述第一仿真系统进行频率扫描获得所述单个直驱风机在次同步频段的直驱风机阻抗特性，以及根据单个双馈风机和所述输电系统等值模型构建第二仿真系统，并利用所述第二仿真系统获得所述单个双馈风机在所述次同步频段的双馈风机阻抗特性；根据所述直驱风机阻抗特性、所述双馈风机阻抗特性及双馈风机与直驱风机的配比，计算得到具有所述配比的多个所述双馈风机和多个所述直驱风机并联连接后的混合风机阻抗特性与多个所述双馈风机并联连接后的单种风机阻抗特性；通过比较所述混合风机阻抗特性和所述单种风机阻抗特性，判断在所述配比情况下直驱风机对双馈风机-串补输电系统的次同步谐振影响情况。2.如权利要求1所述的直驱风机对输电系统次同步谐振影响的分析方法，其特征在于，对串补输电系统进行等值，得到所述串补输电系统的等值参数，包括：根据所述串补输电系统的线路数据计算得到所述等值参数。3.如权利要求1所述的直驱风机对输电系统次同步谐振影响的分析方法，其特征在于，通过对所述第一仿真系统进行频率扫描获得所述单个直驱风机在次同步频段的直驱风机阻抗特性，包括：在所述第一仿真系统中直驱风机母线接入处注入谐波电压，在包含所述次同步频段的频率范围内连续调节所述谐波电压的电压频率；获取在各所述电压频率下所述第一仿真系统中直驱风机接入口处的电压和电流；根据所述直驱风机接入口处的电压和电流计算得到所述单个直驱风机在所述次同步频段的直驱风机阻抗特性。4.如权利要求3所述的直驱风机对输电系统次同步谐振影响的分析方法，其特征在于，获取在各所述电压频率下所述第一仿真系统中直驱风机接入口处的电压和电流之前，还包括：对直驱风机母线接入处的电压和电流进行滤波。5.如权利要求1所述的直驱风机对输电系统次同步谐振影响的分析方法，其特征在于，通过比较所述混合风机阻抗特性和所述单种风机阻抗特性，判断在所述配比情况下直驱风机对双馈风机-串补输电系统的次同步谐振影响情况，包括：在所述次同步频段中的同一频率下，根据所述混合风机阻抗特性中的电阻大于所述单种风机阻抗特性中的电阻，判断在所述配比情况下直驱风机会减小所述双馈风机-串补输电系统产生次同步谐振的风险，根据所述混合风机阻抗特性中的电阻小于所述单种风机阻抗特性中的电阻，判断在所述配比情况下直驱风机会增大所述双馈风机-串补输电系统产生次同步谐振的风险。6.如权利要求1所述的直驱风机对输电系统次同步谐振影响的分析方法，其特征在于，还包括：计算包含所述串补输电系统、多个所述双馈风机及多个所述直驱风机的风机-串补输电系统的等值系统的阻抗特性；根据所述等值系统的阻抗特性和所述混合风机阻抗特性得到所述风机-串补输电系统的谐振频率点。7.一种直驱...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢旭，于磊，常晓慧，陈晓伟，李蕴红，刘辉，王双，金言，谷文旗，孟玲梅，王延平，穆亮，何涛，王丹，韩宇龙，曹彦伟，周鑫，武星辰，郭立才，王永星，许丽丽，
申请(专利权)人：国网冀北电力有限公司张家口供电公司，国网冀北电力有限公司电力科学研究院，华北电力科学研究院有限责任公司，国家电网公司，
类型：发明
国别省市：河北,13