计及负荷模型双馈风电场经串补外送次同步振荡抑制方法技术

本发明专利技术涉及一种计及负荷模型双馈风电场经串补外送次同步振荡抑制方法，包括以下步骤：1)构建计及静态和动态负荷模型的双馈风电场经串补外送的次同步振荡电磁暂态模型；2)考虑风电场并网点是否含负荷对次同步振荡的影响，将综合负荷模型作为计及负荷模型；3)根据感应发电机效应IGE的发生机理，将串补度和风速作为降低感应发电机效应的因素；4)根据次同步控制相互作用SSCI的发生机理，将双馈风机转子侧变频器电流内环参数作为降低次同步控制相互作用的因素；5)同时通过线路串补度、风速、双馈风机转子侧变频器电流内环参数的控制实现系统次同步振荡进行抑制。与现有技术相比，本发明专利技术具有考虑综合负荷模型、抑制效果好、便于实现等优点。

【技术实现步骤摘要】
计及负荷模型双馈风电场经串补外送次同步振荡抑制方法
本专利技术涉及风电并网次同步振荡
，尤其是涉及一种计及负荷模型双馈风电场经串补外送次同步振荡抑制方法。
技术介绍
近些年，风电作为一种可再生的清洁能源，因其发电成本低、资近几年，我国大力发展清洁、低碳的可再生能源，尤其是风电资源的利用率得到显著的提高，我国已在新疆、河北、甘肃、吉林、内蒙古等地建立起七个千万千瓦级的风电基地，大规模风电外送已成为必然。由于我国的资源和负荷中心呈逆向分布，需要通过大容量、远距离的输电方式才能解决风电消纳的问题。串补交流输电技术能够有效地增加线路传输容量，提高系统稳定极限，是大规模风电外送的主要方式，但同时也可能诱发风电系统次同步振荡(Sub-SynchronousOscillation,SSO)问题。大规模风电机组经串补外送产生的SSO通常表现为三种形式，分别是次同步谐振(Sub-SynchronousResonance,SSR)，指的是风电机组轴系与固定串补之间的相互作用；感应发电机效应(InductionGeneratorEffect，IGE)，指的是风电机组经串补连接到电网时产生的系统电阻呈现负值的电气自激振荡；次同步控制相互作用(Sub-SynchronousControlInteraction，SSCI)，主要是指风电机组控制器与固定串补之间相互作用产生的次同步振荡。目前已做的研究针对的是机组轴系与电网LC串联谐振回路之间的相互作用，对发电机组、变压器、串联电容和输电线路进行了详细的建模，但是忽略了负荷对机组振荡模态的影响。由现有文献可知，在靠近负荷中心的短路点处，当考虑负荷模型时，系统次同步振荡视在阻抗的测量值和计算值才能相等，由此可见，在研究火电机组低频振荡和次同步振荡的过程中，需要关注负荷模型对系统稳定性的影响。
技术实现思路
本专利技术的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种计及负荷模型双馈风电场经串补外送次同步振荡抑制方法。本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现：一种计及负荷模型双馈风电场经串补外送次同步振荡抑制方法，包括以下步骤：1)构建计及静态和动态负荷模型的双馈风电场经串补外送的次同步振荡电磁暂态模型；2)考虑风电场并网点是否含负荷对次同步振荡的影响，将综合负荷模型作为计及负荷模型；3)根据感应发电机效应IGE的发生机理，将串补度和风速作为降低感应发电机效应的因素；4)根据次同步控制相互作用SSCI的发生机理，将双馈风机转子侧变频器电流内环参数作为降低次同步控制相互作用的因素；5)同时通过线路串补度、风速、双馈风机转子侧变频器电流内环参数的控制实现系统次同步振荡进行抑制。所述的步骤2)中，综合负荷具体为风电场并网点同时含动态负荷和静态负荷。所述的静态负荷包括恒功率、恒电流、恒阻抗负荷，所述的动态负荷具体为含不同比例感应电动机组成的动态负荷。所述的步骤2)中，选择60％感应电动机和40％恒阻抗模型构成的综合负荷模型。所述的步骤3)中，在双馈风电机组风速不变的条件下，次同步振荡的频率和幅值随串补度的增加而增加。所述的步骤3)中，在串补度不变的条件下，风速越低，发生IGE现象的可能性越高。所述的步骤4)中，双馈风机转子侧变频器电流内环参数包括比例系数Kp和积分系数Ki。所述的步骤4)中，在双馈风电机组风速、串补度以及比例系数Kp不变的条件下，发生SSCI的可能性随积分系数Ki的增加而增加。所述的步骤4)中，在双馈风电机组风速、串补度以及积分系数Ki不变的条件下，发生SSCI的可能性随比例系数Kp的增加而增加。所述的步骤5)中，通过线路串补度、风速、双馈风机转子侧变频器电流内环参数控制实现系统次同步振荡的抑制具体为：线路串补度的取值范围为15％-45％；风速的取值范围为8m/s-12m/s；在比例系数Kp不变，风速为10m/s，线路串补度为10％的条件下，积分系数Ki的取值范围为5-90；在积分系数Ki不变，风速为10m/s，线路串补度为10％的条件下，比例系数Kp的取值范围为0.20-0.22。与现有技术相比，本专利技术具有以下优点：本专利技术针对目前双馈风电场经串补外送的次同步振荡问题，提出了一种计及负荷的次同步振荡模型以解决次同步振荡问题，通过搭建双馈风电机组经串联补偿线路接入无穷大电网的系统等效模型，设置计及/不计及负荷情况下，设置不同串补度、风速，得到对应电磁转矩Te的振荡曲线，验证IGE的影响因素，考虑转子侧变流器RSC电流内环控制参数对次同步振荡的影响，施加小扰动，当比例系数Kp保持不变，改变积分系数Ki时，由仿真得到不同Ki下对应电磁转矩Te的振荡曲线，验证系数对SSCI影响，本专利技术提出的方法考虑到了负荷对次同步振荡的影响，对于影响因素的探查更为全面，并采用双馈风机串补度和风速、转子侧变频器电流内环参数控制对系统次同步振荡进行抑制，抑制效果好、便于实现。附图说明图1为双馈风电场接入交流系统的等值模型。图2为计及负荷后系统等效电路。图3为不同串补度下的线路电流频谱分析。图4为不同风速下的线路电流频谱分析。图5为不同状态量同λ的相关因子。图6为不同串补度下的电磁转矩Te振荡曲线，其中，图(6a)为串补度为15％时的电磁转矩Te振荡曲线，图(6b)为串补度为30％时的电磁转矩Te振荡曲线，图(6c)为串补度为45％时的电磁转矩Te振荡曲线。图7为不同风速下的电磁转矩Te振荡曲线，其中，图(7a)为风速8m/s时的电磁转矩Te振荡曲线，图(7b)为风速10m/s时的电磁转矩Te振荡曲线，图(7c)为风速12m/s时的电磁转矩Te振荡曲线。图8为不同Ki下的电磁转矩Te振荡曲线，其中，图(8a)为kp＝0.20且ki＝5时的电磁转矩Te振荡曲线，图(8b)为kp＝0.20且ki＝90时的电磁转矩Te振荡曲线，图(8c)为kp＝0.20且ki＝100时的电磁转矩Te振荡曲线。图9为不同Kp下的电磁转矩Te振荡曲线，其中，图(9a)为ki＝5且kp＝0.20时的电磁转矩Te振荡曲线，图(9b)为ki＝5且kp＝0.22时的电磁转矩Te振荡曲线，图(9c)为ki＝5且kp＝0.27时的电磁转矩Te振荡曲线。图10为本专利技术的方法流程图。具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本专利技术进行详细说明。实施例本专利技术提供一种计及负荷模型的双馈风电场经串补外送次同步振荡抑制方法，提出了计及负荷模型的大规模双馈风电机组经串补外送的次同步振荡模型，通过分析静态负荷和动态负荷对次同步振荡的影响，利用阻抗分析法和特征值分析法对系统发生IGE和SSCI的机理以及负荷模型对振荡模态阻尼的影响进行分析，并针对负荷计及前后，线路串补度、风速及双馈风机转子侧变频器电流内环控制参数对系统次同步振荡的影响，采用双馈风机线路串补度和风速控制抑制IG本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种计及负荷模型双馈风电场经串补外送次同步振荡抑制方法，其特征在于，包括以下步骤：/n1)构建计及静态和动态负荷模型的双馈风电场经串补外送的次同步振荡电磁暂态模型；/n2)考虑风电场并网点是否含负荷对次同步振荡的影响，将综合负荷模型作为计及负荷模型；/n3)根据感应发电机效应IGE的发生机理，将串补度和风速作为降低感应发电机效应的因素；/n4)根据次同步控制相互作用SSCI的发生机理，将双馈风机转子侧变频器电流内环参数作为降低次同步控制相互作用的因素；/n5)同时通过线路串补度、风速、双馈风机转子侧变频器电流内环参数的控制实现系统次同步振荡进行抑制。/n

【技术特征摘要】
1.一种计及负荷模型双馈风电场经串补外送次同步振荡抑制方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)构建计及静态和动态负荷模型的双馈风电场经串补外送的次同步振荡电磁暂态模型；
2)考虑风电场并网点是否含负荷对次同步振荡的影响，将综合负荷模型作为计及负荷模型；
3)根据感应发电机效应IGE的发生机理，将串补度和风速作为降低感应发电机效应的因素；
4)根据次同步控制相互作用SSCI的发生机理，将双馈风机转子侧变频器电流内环参数作为降低次同步控制相互作用的因素；
5)同时通过线路串补度、风速、双馈风机转子侧变频器电流内环参数的控制实现系统次同步振荡进行抑制。


2.根据权利要求1所述的一种计及负荷模型双馈风电场经串补外送次同步振荡抑制方法，其特征在于，所述的步骤2)中，综合负荷具体为风电场并网点同时含动态负荷和静态负荷。


3.根据权利要求2所述的一种计及负荷模型双馈风电场经串补外送次同步振荡抑制方法，其特征在于，所述的静态负荷包括恒功率、恒电流、恒阻抗负荷，所述的动态负荷具体为含不同比例感应电动机组成的动态负荷。


4.根据权利要求3所述的一种计及负荷模型双馈风电场经串补外送次同步振荡抑制方法，其特征在于，所述的步骤2)中，选择60％感应电动机和40％恒阻抗模型构成的综合负荷模型。


5.根据权利要求1所述的一种计及负荷模型双馈风电场经串补外送次同步振荡抑制方法，其特征在于，所述的步骤3)中，在双馈风电机组风速不变的条件下，次同步振荡的频率和幅值随串补度的增加而增加。

【专利技术属性】
技术研发人员：王黎明，张骞，魏本刚，林清明，边晓燕，
申请(专利权)人：上海恒能泰企业管理有限公司璞能电力科技工程分公司，国网上海市电力公司，上海电力大学，
类型：发明
国别省市：上海;31