一种双馈风机并网系统动态能量稳定性评估方法及系统技术方案

技术编号:22332721 阅读:51 留言:0更新日期:2019-10-19 12:46
本发明专利技术涉及一种双馈风机并网系统动态能量稳定性评估方法及系统,属于风力发电系统技术领域,解决了现有风电机组并网系统稳定性评估准确性低的问题。包括以下步骤:当双馈风机并网系统发生次同步振荡时,采集风机并网点及串联补偿处的电压、电流瞬时值;基于所述风机并网点及串联补偿处的电压、电流瞬时值,获得所述双馈风机并网系统的动态能量;采集整数周期的双馈风机并网系统的动态能量,从中提取非周期分量;若所述非周期分量的变化率为正,则所述双馈风机并网系统为负阻尼特性,振荡发散;反之,双馈风机并网系统为正阻尼特性,振荡收敛。本发明专利技术中方法能够准确、有效地评估双馈风机并网系统的稳定性。

【技术实现步骤摘要】
一种双馈风机并网系统动态能量稳定性评估方法及系统
本专利技术涉及风力发电系统
,尤其涉及一种双馈风机并网系统动态能量稳定性评估方法及系统。
技术介绍
近年来,随着风机接入容量迅速增加,现代电网的动态特征发生改变,新型的次同步振荡问题凸显。2009年10月美国德克萨斯州一个双馈风电场发生振荡事故,导致了大量机组脱网。经过分析,造成该事故的原因是双馈风力发电机的机侧换流器与输电线路上的串联补偿之间发生了相互助增的振荡,该振荡类型为首次出现。近年来,我国也发生过多起类似的次同步振荡事故,其中包括河北沽源次同步振荡以及新疆7.1次同步振荡事件。由于风电机组类型众多,且其接入电网的运行方式各异,表现出不同的振荡特性,极易引发系统稳定性破坏。因此,亟需对风电场并网系统的稳定性评估进行深入研究。现有研究主要从次同步振荡类型、次同步振荡参与设备或控制以及次同步振荡特性等不同角度建立数学模型并对系统稳定性进行评估,但不同振荡类型其对应机理各不相同,且稳定性分析方法尚未形成统一解释,因此有必要进一步探究风机并网次同步振荡稳定性评估方法。
技术实现思路
鉴于上述的分析,本专利技术旨在提供一种双馈风机并网系统动态能量稳定性评估方法及系统,用以解决现有风电机组并网系统稳定性评估准确性低问题。本专利技术的目的主要是通过以下技术方案实现的:一种双馈风机并网系统动态能量稳定性评估方法,包括以下步骤:当双馈风机并网系统发生次同步振荡时,采集风机并网点及串联补偿处的电压、电流瞬时值;基于所述风机并网点及串联补偿处的电压、电流瞬时值,获得所述双馈风机并网系统的动态能量;采集整数周期的双馈风机并网系统的动态能量,从中提取非周期分量;若所述非周期分量的变化率为正,则所述双馈风机并网系统为负阻尼特性,振荡发散;反之,双馈风机并网系统为正阻尼特性,振荡收敛。在上述方案的基础上,本专利技术还做出了以下改进:进一步,通过以下方式检测双馈风机并网系统是否发生次同步振荡:实时采集风机并网点处的电流,若所述风机并网点处的电流频率处于次同步振荡频率范围内,则判定双馈风机并网系统发生次同步振荡。进一步,所述次同步振荡频率范围为2.5-50Hz。进一步,所述基于所述风机并网点及串联补偿处的电压、电流瞬时值,获得所述双馈风机并网系统的动态能量,包括:对所述风机并网点及串联补偿处的电压、电流瞬时值进行dq坐标变换,并根据以下公式计算双馈风机并网系统的动态能量:W=∫isddusq-∫isqdusd+∫icdducq-∫icqducd(1)其中,usd、usq分别表示双馈风机并网点电压的d轴、q轴分量,isd、isq分别表示双馈风机并网点电流的d轴、q轴分量,ucd、ucq分别表示串联补偿处电压的d轴、q轴分量,icd、icq分别表示串联补偿处电流的d轴、q轴分量。进一步,利用prony算法从动态能量中提取非周期分量。本专利技术还公开了一种双馈风机并网系统动态能量稳定性评估系统,包括:数据采集模块,用于当双馈风机并网系统发生次同步振荡时,采集风机并网点及串联补偿处的电压、电流瞬时值;动态能量获取模块,用于基于所述数据采集模块输出的风机并网点及串联补偿处的电压、电流瞬时值,获得所述双馈风机并网系统的动态能量;非周期分量提取模块,用于采集整数周期的双馈风机并网系统的动态能量,从中提取非周期分量;稳定性评估模块,用于分析所述非周期分量的变化率,若为正,则所述双馈风机并网系统为负阻尼特性,振荡发散;反之,则双馈风机并网系统为正阻尼特性,振荡收敛。在上述方案的基础上,还做出了如下改进:进一步,在数据采集模块中,通过执行以下操作检测双馈风机并网系统是否发生次同步振荡:实时采集风机并网点处的电流,若所述风机并网点处的电流频率处于次同步振荡频率范围内,则判定双馈风机并网系统发生次同步振荡。进一步,所述次同步振荡频率范围为2.5-50Hz。进一步,在所述动态能量获取模块中,执行以下操作得到双馈风机并网系统的动态能量:对所述风机并网点及串联补偿处的电压、电流瞬时值进行dq坐标变换,并根据以下公式计算双馈风机并网系统的动态能量:W=∫isddusq-∫isqdusd+∫icdducq-∫icqducd(2)其中,usd、usq分别表示双馈风机并网点电压的d轴、q轴分量,isd、isq分别表示双馈风机并网点电流的d轴、q轴分量,ucd、ucq分别表示串联补偿处的d轴、q轴分量,icd、icq分别表示串联补偿处电流的d轴、q轴分量。进一步,在所述非周期分量提取模块中,利用prony算法从动态能量中提取非周期分量。本专利技术的有益效果如下:本专利技术提供的双馈风机并网系统动态能量稳定性评估方法,从风机动态能量组成部分上对双馈风机并网系统进行稳定性评估,整个计算过程中计算量小,能够在线实时监测动态能量变化,为后续稳定判别提供基础数据支撑。通过分析振荡过程中风机动态能量非周期分量变化率正负能够快速评估风机的阻尼水平并判断振荡发展趋势:当变化率为正,风机对外呈现负阻尼特性时,振荡发散;反之,风机呈现正阻尼特性时,振荡逐渐收敛。本专利技术能够实现及时的振荡稳定预警,保障了电网的运行稳定性和安全性,整个调整过程更快捷、更高效、更科学。时域仿真验证了所建立风机动态能量模型的正确性。该方法基于风机模型分析得到,准确度较高。本专利技术还通过具体举例验证了该方法的准确性。本专利技术中,上述各技术方案之间还可以相互组合,以实现更多的优选组合方案。本专利技术的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述,并且,部分优点可从说明书中变得显而易见,或者通过实施本专利技术而了解。本专利技术的目的和其他优点可通过说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的内容中来实现和获得。附图说明附图仅用于示出具体实施例的目的,而并不认为是对本专利技术的限制,在整个附图中,相同的参考符号表示相同的部件。图1为本专利技术实施例1中双馈风机并网系统动态能量稳定性评估方法流程图;图2为本专利技术实施例2中等值风电场经串补并网系统模型图;图3为本专利技术实施例2中振荡发散条件下的双馈风机出口有功功率;图4为本专利技术实施例2中振荡发散条件下的双馈风机并网系统端口总能量及总的非周期分量能量曲线;图5为本专利技术实施例2中振荡发散条件下的双馈风机总的非周期分量能量、串联补偿能量、风机能量曲线;图6为本专利技术实施例2中等幅振荡条件下的双馈风机出口有功功率;图7为本专利技术实施例2中等幅振荡条件下的双馈风机并网系统端口总能量及总的非周期分量能量曲线;图8为本专利技术实施例2中等幅振荡条件下的双馈风机总的非周期分量能量、串联补偿能量、风机能量曲线;图9为本专利技术实施例2中振荡收敛条件下的双馈风机出口有功功率;图10为本专利技术实施例2中振荡收敛条件下的双馈风机并网系统端口总能量及总的非周期分量能量曲线;图11为本专利技术实施例2中振荡收敛条件下的双馈风机总的非周期分量能量、串联补偿能量、风机能量曲线;图12为本专利技术实施例3中双馈风机并网系统动态能量稳定性评估系统结构示意图。具体实施方式下面结合附图来具体描述本专利技术的优选实施例,其中,附图构成本申请一部分,并与本专利技术的实施例一起用于阐释本专利技术的原理,并非用于限定本专利技术的范围。实施例1本专利技术实施例1,公开了一种双馈风机并网系统动态能量稳定性评估方法,示意图如图1所示,步骤如下:步骤S1:当双馈风机并网本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种双馈风机并网系统动态能量稳定性评估方法,其特征在于,包括以下步骤:当双馈风机并网系统发生次同步振荡时,采集风机并网点及串联补偿处的电压、电流瞬时值;基于所述风机并网点及串联补偿处的电压、电流瞬时值,获得所述双馈风机并网系统的动态能量;采集整数周期的双馈风机并网系统的动态能量,从中提取非周期分量;若所述非周期分量的变化率为正,则所述双馈风机并网系统为负阻尼特性,振荡发散;反之,双馈风机并网系统为正阻尼特性,振荡收敛。

【技术特征摘要】
1.一种双馈风机并网系统动态能量稳定性评估方法,其特征在于,包括以下步骤:当双馈风机并网系统发生次同步振荡时,采集风机并网点及串联补偿处的电压、电流瞬时值;基于所述风机并网点及串联补偿处的电压、电流瞬时值,获得所述双馈风机并网系统的动态能量;采集整数周期的双馈风机并网系统的动态能量,从中提取非周期分量;若所述非周期分量的变化率为正,则所述双馈风机并网系统为负阻尼特性,振荡发散;反之,双馈风机并网系统为正阻尼特性,振荡收敛。2.根据权利要求1所述的双馈风机并网系统动态能量稳定性评估方法,其特征在于,通过以下方式检测双馈风机并网系统是否发生次同步振荡:实时采集风机并网点处的电流,若所述风机并网点处的电流频率处于次同步振荡频率范围内,则判定双馈风机并网系统发生次同步振荡。3.根据权利要求2所述的双馈风机并网系统动态能量稳定性评估方法,其特征在于,所述次同步振荡频率范围为2.5-50Hz。4.根据权利要求1所述的双馈风机并网系统动态能量稳定性评估方法,其特征在于,所述基于所述风机并网点及串联补偿处的电压、电流瞬时值,获得所述双馈风机并网系统的动态能量,包括:对所述风机并网点及串联补偿处的电压、电流瞬时值进行dq坐标变换,并根据以下公式计算双馈风机并网系统的动态能量:W=∫isddusq-∫isqdusd+∫icdducq-∫icqducd(1)其中,usd、usq分别表示双馈风机并网点电压的d轴、q轴分量,isd、isq分别表示双馈风机并网点电流的d轴、q轴分量,ucd、ucq分别表示串联补偿处电压的d轴、q轴分量,icd、icq分别表示串联补偿处电流的d轴、q轴分量。5.根据权利要求1-4中任一项所述的双馈风机并网系统动态能量稳定性评估方法,其特征在于,利用prony算法从动态能量中提取非周期分量。6.一种双馈风机并网系统动态能量稳定性评估系统,其特征在于,包...

【专利技术属性】
技术研发人员:马静杨更宇张嘉鑫李沛
申请(专利权)人:华北电力大学
类型:发明
国别省市:北京,11

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