一种联合撬棒电路与储能装置提高系统暂态稳定性的方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种联合撬棒电路与储能装置提高系统暂态稳定性的方法，用于含风机的多机系统，采用转子侧撬棒保护电路并将超导储能装置装设在风电场出口处。步骤如下：系统正常运行时，超导储能装置工作在平抑风机出力波动工作模式；当系统发生短路故障，风机并网点电压降低，转子电流达到设定值，转子侧撬棒保护电路投入工作，超导储能装置检测到撬棒信号变化后，由平抑风机出力工作模式转变为故障情况下工作模式；超导储能装置开始检测两机系统两同步机之间的功角差信号，若当前时刻功角差信号与前一时刻功角差信号间差的绝对值大于设定值ε时，超导储能装置继续工作于故障情况下工作模式。

【技术实现步骤摘要】
一种联合撬棒电路与储能装置提高系统暂态稳定性的方法
本专利技术所属领域为含风电场电力系统的暂态稳定性，涉及双馈风机的撬棒保护电路以及超导储能装置，特别给出一种联合转子侧撬棒保护电路与超导储能装置提高系统暂态稳定的方法。
技术介绍
风力发电凭借其清洁无污染的特性成为应用最为广泛的新型清洁能源之一，在电网中的占比不断提高。随着系统中风电穿透功率的提高，向风电机组提出了低电压穿越的要求，要求风机在并网点电压跌落时能够保持不脱网运行，并尽可能向系统提供一定的无功支撑。目前国内外开发了众多的低电压穿越技术，其中以转子侧变流器并联撬棒电路应用最为广泛。而且并网风电场在故障期间的低电压穿越过程中对同步机的电磁功率和系统稳定性也会带来影响，因此研究风电场撬棒穿越措施对电力系统暂态稳定性的影响具有重要意义。现有技术存在以下缺点和不足：现有的低电压穿越技术主要针对风电场本身存在的问题，对于风电场采用低电压穿越方案后给系统稳定性带来的影响尚缺乏相关研究。风机低电压穿越过程中运行状态会发生变化，在高风电穿透功率的电网中，风机状态的改变会对电力系统暂态稳定性造成一定的影响。目前针对风电场并网稳定性的相关研究一般通过时域仿真法，针对某一具体电网展开讨论，分析的结果不具有普适性[1-5]。部分文献通过理论推导的方法，借助拓展等面积准则分析风机对系统暂态稳定的影响[6-9]，但其分析过程中将风机的机械功率和电磁功率按照与同步机相似的方式进行处理，这种处理方式对风机并不适用[10]。而且最关键的是大多研究缺乏给出能提高系统暂态稳定性的合理方案。参考文献[1]MeegahapolaL,FlynnD,LittlerT.Transientstabilityanalysisofapowersystemwithhighwindpenetration[C].UniversitiesPowerEngineeringConference,2008.Sydney：Upec2008.International.2008:1-5.[2]ZhengY,XueA,WangQ,etal，TheimpactofLVRTonthetransientstabilityofpowersystemwithlargescalewindpower[C].IEEEPESAsia-PacificPowerandEnergyEngineeringConference，Brisbane:IEEE，2013：1～5[3]张明理，徐建源，李佳珏.含高渗透率风电的送端系统电网暂态稳定研究[J].电网技术，2013，37(3)：740-745.[4]邓丽.风电并网对电力系统安全稳定的影响[D].济南：山东大学，2013.[5]UsaolaJ,LedesmaP,RodriguezJM,etal.Transientstabilitystudiesingridswithgreatwindpowerpenetration.Modellingissuesandoperationrequirements[C].PowerEngineeringSocietyGeneralMeeting.Boston:IEEE,2003:1-7.[6]王清，薛安成，郑元杰，等.双馈型风电集中接入对暂态功角稳定的影响分析[J].电网技术，2016，40(3)：875-881.[7]汤蕾，沈沉，张雪敏.大规模风电集中接入对电力系统暂态功角稳定性的影响(一)：理论基础[J].中国电机工程学报，2015，35(15)：3832-3842.[8]汤蕾，沈沉，张雪敏.大规模风电集中接入对电力系统暂态功角稳定性的影响(二)：影响因素分析[J].中国电机工程学报，2015，35(16)：4043-4051.[9]郝正航，余贻鑫.双馈风力发电机组对电力系统稳定性影响[J].电力系统保护与控制，2011，39(3)：7-11.[10]林俐，杨以涵.基于扩展等面积定则的含大规模风电场电力系统暂态稳定性分析[J].电力系统保护与控制，2012，40(12)：105-110.[11]张占奎，王德意，迟永宁，等.超导储能装置提高风电场暂态稳定性的研究[J].电力系统保护与控制，2010，38(24)：38-42
技术实现思路
针对现有技术中的上述不足，本专利技术提供一种在实现风机本身低电压穿越要求的基础上，能够在一定程度上提高系统暂态稳定的方法。技术方案如下：一种联合撬棒电路与储能装置提高系统暂态稳定性的方法，用于含风机的多机系统，采用转子侧撬棒保护电路并将超导储能装置装设在风电场出口处。步骤如下：1)系统正常运行时，超导储能装置工作在平抑风机出力波动工作模式，并随时检测撬棒信号TR，该信号在撬棒不工作时为零，撬棒投入运行后置为1；2)当系统发生短路故障，风机并网点电压降低，转子电流达到设定值，转子侧撬棒保护电路投入工作，撬棒信号TR由0转变为1，超导储能装置检测到撬棒信号TR变为1后，由平抑风机出力工作模式转变为故障情况下工作模式；3)超导储能装置开始检测两机系统两同步机之间的功角差信号δ，若当前时刻功角差信号δ(t)与前一时刻功角差信号δ(t-Δt)之间差的绝对值大于设定值ε时，表明当前系统正处于功角震荡阶段，超导储能装置继续工作于故障情况下工作模式；4)将多机系统等值为含风机的扩展双机系统，进一步等值为单机无穷大系统，单机无穷大系统的机械功率称为等值机械功率Pm，风电接入后等值机械功率的变化量为ΔPm，根据风机并网位置计算ΔPm的正负；5)比较当前时刻功角差与前一时刻功角差的差值，当差值大于零，表明系统正处于功角增大的阶段，此时：若ΔPm>0，发出吸收功率的控制信号，并控制超导储能装置的变流器和斩波器，从系统侧吸收功率，从而减小加速面积；若ΔPm<0，发出释放功率的控制信号，并控制超导储能装置的变流器和斩波器，向系统侧释放功率，从而减小加速面积；6)当前时刻功角差与前一时刻功角差的差值小于零，表明系统正处于功角减小的阶段，此时：若ΔPm>0，发出释放功率的控制信号，并控制超导储能装置的变流器和斩波器，向系统侧馈出能量，从而增大系统减速面积；若ΔPm<0，发出吸收功率的控制信号，并控制超导储能装置的变流器和斩波器，从系统侧吸收能量，从而增大系统减速面积；7)若当前时刻功角差与前一时刻功角差的差值的绝对值小于设定值ε时，表明等值系统两台同步机之间的功角差基本不再波动，系统恢复稳定，超导储能装置重新切换为平抑风机出力波动的工作模式。与现有技术相比较，本联合方案使风电场在完成低电压穿越的基础上，减小了系统功角的震荡幅度，提高了系统的暂态稳定性。附图说明图1为含风机的拓展双机系统图图2为转子撬棒联合超导储能装置协调方案的控制逻辑图图3为超导储能输出功率与系统功角对应图图4为系统功角震荡图具体实施方式本方法将风电场作为功率注入源处理，借助电力系统的节点导纳矩阵，将风电场注入功率的变化折算为等值单机无穷大系统机械功率的变化，利用扩展等面积定则，从理论上分析风电场撬棒保护电路对电力系统暂态稳定的影响机理。根据此影响机理，利用超导储能装置的四象限工作能力，提出有利于电力系统暂态稳定性的联合转子侧撬棒保护电本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种联合撬棒电路与储能装置提高系统暂态稳定性的方法，用于含风机的多机系统，采用转子侧撬棒保护电路并将超导储能装置装设在风电场出口处。步骤如下：1)系统正常运行时，超导储能装置工作在平抑风机出力波动工作模式，并随时检测撬棒信号TR，该信号在撬棒不工作时为零，撬棒投入运行后置为1；2)当系统发生短路故障，风机并网点电压降低，转子电流达到设定值，转子侧撬棒保护电路投入工作，撬棒信号TR由0转变为1，超导储能装置检测到撬棒信号TR变为1后，由平抑风机出力工作模式转变为故障情况下工作模式；3)超导储能装置开始检测两机系统两同步机之间的功角差信号δ，若当前时刻功角差信号δ(t)与前一时刻功角差信号δ(t‑Δt)之间差的绝对值大于设定值ε时，表明当前系统正处于功角震荡阶段，超导储能装置继续工作于故障情况下工作模式；4)将多机系统等值为含风机的扩展双机系统，进一步等值为单机无穷大系统，单机无穷大系统的机械功率称为等值机械功率Pm，风电接入后等值机械功率的变化量为ΔPm，根据风机并网位置计算ΔPm的正负；5)比较当前时刻功角差与前一时刻功角差的差值，当差值大于零，表明系统正处于功角增大的阶段，此时：若ΔPm>0，发出吸收功率的控制信号，并控制超导储能装置的变流器和斩波器，从系统侧吸收功率，从而减小加速面积；若ΔPm...

【技术特征摘要】
1.一种联合撬棒电路与储能装置提高系统暂态稳定性的方法，用于含风机的多机系统，采用转子侧撬棒保护电路并将超导储能装置装设在风电场出口处。步骤如下：1)系统正常运行时，超导储能装置工作在平抑风机出力波动工作模式，并随时检测撬棒信号TR，该信号在撬棒不工作时为零，撬棒投入运行后置为1；2)当系统发生短路故障，风机并网点电压降低，转子电流达到设定值，转子侧撬棒保护电路投入工作，撬棒信号TR由0转变为1，超导储能装置检测到撬棒信号TR变为1后，由平抑风机出力工作模式转变为故障情况下工作模式；3)超导储能装置开始检测两机系统两同步机之间的功角差信号δ，若当前时刻功角差信号δ(t)与前一时刻功角差信号δ(t-Δt)之间差的绝对值大于设定值ε时，表明当前系统正处于功角震荡阶段，超导储能装置继续工作于故障情况下工作模式；4)将多机系统等值为含风机的扩展双机系统，进一步等值为单机无穷大系统，单机无穷大系统的机械功率称为等值机械功率Pm，风电接入后等值机械功率的变化量为ΔPm，根据风机并网...

【专利技术属性】
技术研发人员：姜惠兰，张弛，周照清，周陶，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：天津,12