一种风电机组故障穿越期间锁相同步稳定控制方法及系统技术方案

本发明专利技术提供的一种风电机组故障穿越期间锁相同步稳定控制方法及系统，属于风电机组技术领域，假设故障后的电网的戴维南等效阻抗与故障之前的等效阻抗相同，等效电动势幅值相比于故障前减小，根据机端电压幅值与有功电流的关系，得到等效电动势不同时的机端电压变化曲线；根据机端电压变化曲线对有功电流进行限幅控制，使有功电流限幅控制曲线与机端电压变化曲线在稳定区域内始终有交点，从而保证风电机组锁相同步稳定性。本发明专利技术控制策略的复杂度较低，提升了控制的鲁棒性，保证风电机组在故障穿越过程中的锁相同步稳定性，且能令风电机组尽量多地输出有功功率。尽量多地输出有功功率。尽量多地输出有功功率。

【技术实现步骤摘要】
一种风电机组故障穿越期间锁相同步稳定控制方法及系统


[0001]本专利技术涉及风电机组
，具体涉及一种风电机组故障穿越期间锁相同步稳定控制方法及系统。

技术介绍

[0002]随着风力发电的不断发展，风电机组的渗透率不断升高，将逐渐成为电力系统的主力电源，对风电机组暂态主动支撑能力的要求也越来越高。目前，对于电网故障期间风电机组的主动支撑的要求集中在对于无功电流的支撑，而对于故障持续期间有功电流的支撑没有明确要求。因此，不同的厂家采取的控制策略也不同，目前的有功电流控制策略有不输出、按照变流器剩余容量输出、按照故障前有功功率输出等方式。目前有功电流控制策略的制定没有考虑锁相同步稳定性的问题，在某些场景下，如果风电机组设定的有功电流指令值过大，则其可能会造成风电机组与电网之间失去同步稳定性，严重影响系统的安全稳定。因此需要考虑电网同步稳定性约束，改进风电机组控制策略，避免同步稳定性问题。
[0003]综上所述，目前风电机组故障持续期间的有功电流控制大致可以分为按照变流器剩余容量输出、综合考虑变流器剩余容量与故障前有功功率进行输出以及不输出三种方式。其中，按照变流器剩余容量输出和综合考虑变流器剩余容量与故障前有功功率进行输出可能会引发锁相同步失稳。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种通过控制风电机组故障穿越期间的有功电流、简化了控制复杂度、提升了控制鲁棒性、保证风电机组故障穿越过程中的锁相同步稳定性的控制方法及系统，以解决上述
技术介绍
中存在的至少一项技术问题。
[0005]为了实现上述目的，本专利技术采取了如下技术方案：
[0006]一方面，本专利技术提供一种风电机组故障穿越期间锁相同步稳定控制方法，包括如下步骤：
[0007]确定故障时机端电压幅值与有功电流的关系；
[0008]假设故障后的电网的戴维南等效阻抗与故障之前的等效阻抗相同，等效电动势幅值相比于故障前减小，结合根据机端电压幅值与有功电流的关系，得到等效电动势不同时的机端电压变化曲线；
[0009]根据机端电压变化曲线对有功电流进行限幅控制，使有功电流限幅控制曲线与机端电压变化曲线在稳定区域内始终有交点。
[0010]优选的，确定故障时机端电压幅值与有功电流的关系包括：
[0011]其中，|U|表示风电机组PCC点的电压幅值标幺值，I
Q
表示无功电流，I
P
表示有功电流，X
eq
表示戴维南等值电抗，E
eq
表示戴维南等值电动势；
[0012]且在低压穿越过程中，无功电流为：
[0013]I
Q
＝k
×
(0.9-|U|)；其中，k表示无功电流支撑系数；
[0014]则：其中，I
Pmax
＝|E
eq
|/X
eq
。
[0015]优选的，当有功电流达到传输极限时，
[0016]此时，随着输出有功电流的变化，机端电压变化曲线中以|U|
min
为界，分为稳定区域和不稳定区域。
[0017]优选的，根据机端电压变化曲线对有功电流进行限幅控制包括：
[0018]其中，I
max
表示变流器最大允许电流，k
p
表示有功电流限幅控制曲线的斜率，SCR表示风电机组接入系统的短路比，P0表示故障前风电机组输出的有功功率。
[0019]优选的，有功电流限幅控制曲线的斜率k
p
的确定包括：
[0020]根据有功电流传输公式，确定机端电压与戴维南等效电动势之间摆开的功角，确定锁相同步稳定约束所对应的斜线上的平衡点所对应的功角；通过设定最大允许摆开的功角，确定斜率k
p
。
[0021]优选的，机端电压与戴维南等效电动势之间摆开的功角为：
[0022][0023]则，锁相同步稳定约束所对应的斜线上的平衡点所对应的功角为：
[0024]第二方面，本专利技术提供一种风电机组故障穿越期间锁相同步稳定控制系统，包括：控制器，所述控制器用于对有功电流进行限幅控制，使有功电流限幅控制曲线与机端电压变化曲线在稳定区域内始终有交点；
[0025]所述控制器被配置为：假设故障后的电网的戴维南等效阻抗与故障之前的等效阻抗相同，等效电动势幅值相比于故障前减小，结合根据机端电压幅值与有功电流的关系，得到等效电动势不同时的机端电压变化曲线；根据机端电压变化曲线对有功电流进行限幅控制。
[0026]第三方面，本专利技术提供一种非暂态计算机可读存储介质，所述非暂态计算机可读存储介质包括用于执行如上所述的方法的指令。
[0027]第四方面，本专利技术提供一种电子设备，包括如上所述的非暂态计算机可读存储介质；以及能够执行所述非暂态计算机可读存储介质的所述指令的一个或多个处理器。
[0028]第五方面，本专利技术提供一种电子设备，所述设备包括用于执行如上所述的方法的
装置。
[0029]本专利技术有益效果：控制策略的复杂度较低，提升了控制的鲁棒性，保证风电机组在故障穿越过程中的锁相同步稳定性，且能令风电机组尽量多地输出有功功率。
[0030]本专利技术附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，这些将从下面的描述中变得明显，或通过本专利技术的实践了解到。
附图说明
[0031]为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0032]图1为现有风电机组故障持续期间的有功电流控制方式示意图。
[0033]图2为本专利技术实施例所述的戴维南等效电路结构图。
[0034]图3为本专利技术实施例所述的机端电压幅值随有功电流的变化曲线示意图。
[0035]图4为本专利技术实施例所述的不同等效电动势的机端电压变化曲线示意图。
[0036]图5为本专利技术实施例所述的锁相同步稳定性分析示意图。
[0037]图6为本专利技术实施例所述的保持锁相同步稳定性的有功电流限幅控制曲线示意图。
[0038]图7为本专利技术实施例所述的仿真电网拓扑结构图。
[0039]图8为本专利技术实施例所述的实施有功电流限幅控制后的电压幅值仿真结果示意图。
具体实施方式
[0040]下面详细叙述本专利技术的实施方式，所述实施方式的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本专利技术，而不能解释为对本专利技术的限制。
[0041]本
技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语 (包括技术术语和科学术语)具有与本专利技术所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。
[0042]还应该本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种风电机组故障穿越期间锁相同步稳定控制方法，其特征在于，包括如下步骤：确定故障时机端电压幅值与有功电流的关系；假设故障后的电网的戴维南等效阻抗与故障之前的等效阻抗相同，等效电动势幅值相比于故障前减小，结合根据机端电压幅值与有功电流的关系，得到等效电动势不同时的机端电压变化曲线；根据机端电压变化曲线对有功电流进行限幅控制，使有功电流限幅控制曲线与机端电压变化曲线在稳定区域内始终有交点。2.根据权利要求1所述的风电机组故障穿越期间锁相同步稳定控制方法，其特征在于，确定故障时机端电压幅值与有功电流的关系包括：其中，|U|表示风电机组PCC点的电压幅值标幺值，I
Q
表示无功电流，I
P
表示有功电流，X
eq
表示戴维南等值电抗，E
eq
表示戴维南等值电动势；且在低压穿越过程中，无功电流为：I
Q
＝k
×
(0.9-|U|)；其中，k表示无功电流支撑系数；则：其中，I
Pmax
＝|E
eq
|/X
eq
。3.根据权利要求2所述的风电机组故障穿越期间锁相同步稳定控制方法，其特征在于：当有功电流达到传输极限时，此时，随着输出有功电流的变化，机端电压变化曲线中以|U|
min
为界，分为稳定区域和不稳定区域。4.根据权利要求3所述的风电机组故障穿越期间锁相同步稳定控制方法，其特征在于，根据机端电压变化曲线对有功电流进行限幅控制包括：其中，I
max
表示变流器最大允许电流，k<...

【专利技术属性】
技术研发人员：丁磊，王志浩，朱国防，高雪松，
申请(专利权)人：山东大学，
类型：发明
国别省市：