一种高压直流输电连续扰动下的双馈风机故障穿越方法技术

本发明专利技术公开了一种高压直流输电连续扰动下的双馈风机故障穿越方法，包括：S1、在特高压直流风电外送系统中双馈风机机端布设电流源型超导磁储能装置；S2、基于布设的电流源型超导磁储能装置的限流作用以及风机自身的无功输出控制作用，实现双馈风电机组连锁电压扰动穿越。本发明专利技术软硬件协同控制策略，解决了现有应用电流源型超导磁储能装置的双馈风机低穿策略在特高压系统换相失败引发的复杂电压扰动下可能不适用的不足，在普通低电压事件和复杂电压扰动下均适用，所提方案结合了风机自身变流器的功率调节能力具备出色的限流性能，提高了风机自身的连锁电压扰动穿越能力。高了风机自身的连锁电压扰动穿越能力。高了风机自身的连锁电压扰动穿越能力。

【技术实现步骤摘要】
一种高压直流输电连续扰动下的双馈风机故障穿越方法


[0001]本专利技术属于风电机组故障穿越
，具体涉及一种HVDC（特高压直流）系统中软硬件结合的DFIG（双馈风电机组）连锁扰动穿越方法。

技术介绍

[0002]目前在我国特高压交直流混联、电力大规模跨区域输送的典型电网特征下，风电呈现出集中并网远距离传输的趋势。已有研究表明，除常规的交流短路故障外，特高压直流风电外送系统换相失败导致的送端系统连续交替 低电压与高电压扰动已成为直流送端近区的风电阻脱网事故的新原因。直流控制系统异常或交流侧电压异常引发换相失败时，前期由于直流电流和整流侧触发角同时增加，直流需要从系统吸收大量无功。后期直流系统交换的有功功率迅速减小且恢复速度慢，换流站无功需求随着有功功率的降低亦迅速减小。此时滤波器存在大量无功盈余，直流又将向系统释放大量无功，引起近区电压呈现出“先降低后升高”的特性。在风电场暂态电压升高阶段，换流站的大量无功盈余与前述暂态电压降低阶段部分风电低电压穿越或低压脱网引起的风电场无功盈余造成的电压效应叠加，将加剧电网过电压水平，导致大量风电机组高压脱网和连锁脱网事故的风险更大。
[0003]目前，有部分研究基于祁韶特高压、哈郑特高压实际电压扰动波形，从系统功率分析角度，分析风机脱网事故成因和解决办法。但从风电系统本身切入，提升风机自身故障穿越能力，充分利用风机自身无功调节能力的方案还比较匮乏。针对风机本身的故障穿越方案主要关注单纯的由交流故障引起的低电压或高电压下的故障穿越，已有研究提出将电流源型超导磁储能装置应用到典型低电压穿越场合，但在换相失败造成的复杂电压扰动下，其运行性能可能受到较大影响，还没有相关研究。

技术实现思路

[0004]针对现有技术中的上述不足，本专利技术提供的高压直流输电连续扰动下的双馈风机故障穿越方法解决了现有应用电流源型超导磁储能装置的双馈风机低穿策略在特高压系统换相失败引发的复杂电压扰动下可能不适用的问题。
[0005]为了达到上述专利技术目的，本专利技术采用的技术方案为：一种高压直流输电连续扰动下的双馈风机故障穿越方法，包括以下步骤：S1、在特高压直流风电外送系统中双馈风机机端布设电流源型超导磁储能装置；S2、基于布设的电流源型超导磁储能装置的限流作用以及风机自身的无功输出控制作用，实现双馈风电机组连锁电压扰动穿越。
[0006]进一步地，所述步骤S1中，在特高压直流风电外送系统中，双馈风电机组的结构为：双馈感应发电机的定子侧通过升压变压器与外部电网连接，所述双馈感应发电机的转子侧连接有两台背靠背的电力电子变流器，所述电流源型超导磁储能装置通过三相串联变压器接入风机机端；两台所述电力电子变流器分别为转子侧变换器和网侧变换器。
[0007]进一步地，所述步骤S2具体为：S21、基于风机机端电压，实时判断特高压直流风电外送系统中送端的风电系统处于正常状态还是故障状态；若为正常状态，则进入步骤S22；若为故障状态，则进入步骤S23；S22、控制风机自身的无功输出处于正常运行模式，且电流源型超导磁储能装置正常接入风电系统，返回步骤S21；S23、使风电系统与LCC
‑
HVDC控制站通信，判断当前故障状态是直流故障还是交流故障；若为交流故障，则进入步骤S24；若为直流故障，则进入步骤S25；S24、控制电流源型超导磁储能装置正常接入风电系统且工作在限流模式，并根据风机机端电压控制风机自身输出的无功参考值，进入步骤S26；S25、控制电流源型超导磁储能装置正常接入风电系统且工作在限流模式，并将当前整流站与交流系统间的不平衡无功量作为风机自身输出的无功参考值，进入步骤S26；S26、运行双馈风电机组，实现连锁电压扰动穿越。
[0008]进一步地，所述步骤S21中，当风机机端电压U
w
在0.9<U
w
<1.1范围内时，系统处于正常状态；当风机机端电压U
w
超出0.9<U
w
<1.1范围时，系统处于故障状态。
[0009]进一步地，所述步骤S24和步骤S25中，当电流源型超导磁储能装置工作在限流模式时，风机转子电流低于2倍标幺值，且电力电子变流器处于安全状态。
[0010]进一步地，所述步骤S24中，当风电系统处于交流故障时，通过调整风机自身输出的无功参考值使风机机组向电网注入的无功电流满足：式中， 为机组额定电流；此时，风机自身输出的无功参考值为9/4 U
w
(0.9
ꢀ–ꢀ
U
w
)。
[0011]进一步地，所述步骤S25中，当风电系统处于直流故障时，当前整流站与交流系统间的不平衡无功量为：式中， 为送端交流系统短路容量，为换流母线处电压正常值， 换流母线处电压。
[0012]本专利技术的有益效果为：（1）本专利技术提出的软硬件协同控制策略，解决了现有应用电流源型超导磁储能装置的双馈风机低穿策略在特高压系统换相失败引发的复杂电压扰动下可能不适用的不足，在普通低电压事件和复杂电压扰动下均适用；（2）本专利技术在设置电流源型超导磁储能装置的基础上，同时结合双馈风电机自身无功输出能力调整，一方面抑制电压扰动风电系统的过电流，另一方面增强风机自身的无功输出能力，从而使风机能够成功穿越连锁低高电压扰动。
附图说明
[0013]图1为本专利技术提供的高压直流输电连续扰动下的双馈风机故障穿越方法流程图。
[0014]图2为本专利技术提供的特高压直流风电外送系统结构示意图。
[0015]图3为本专利技术提供的CSC
‑
SMES装置拓扑图。
[0016]图4为本专利技术提供的CSC
‑
SMES装置等效电路图。
具体实施方式
[0017]下面对本专利技术的具体实施方式进行描述，以便于本
的技术人员理解本专利技术，但应该清楚，本专利技术不限于具体实施方式的范围，对本
的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本专利技术的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本专利技术构思的专利技术创造均在保护之列。
[0018]如图1所示，高压直流输电连续扰动下的双馈风机故障穿越方法，包括以下步骤：S1、在特高压直流风电外送系统中双馈风机机端布设电流源型超导磁储能装置；S2、基于布设的电流源型超导磁储能装置的限流作用以及风机自身的无功输出控制作用，实现双馈风电机组连锁电压扰动穿越。
[0019]在本实施例的步骤S1中，在特高压直流风电外送系统中，双馈风电机组的结构为：双馈感应发电机的定子侧通过升压变压器与外部电网连接，所述双馈感应发电机的转子侧连接有两台背靠背的电力电子变流器，所述电流源型超导磁储能装置通过三相串联变压器接入风机机端，串联变压器在风机系统电流不同时表现为动态阻抗特性，进而起到加压限流的作用，电流源型超导磁储能装置通过控制电流源变流器调节串联变压器二次侧电流；其中，两台所述电力电子变流器分别为转子侧变换本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高压直流输电连续扰动下的双馈风机故障穿越方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、在特高压直流风电外送系统中双馈风机机端布设电流源型超导磁储能装置；S2、基于布设的电流源型超导磁储能装置的限流作用以及风机自身的无功输出控制作用，实现双馈风电机组连锁电压扰动穿越。2.根据权利要求1所述的高压直流输电连续扰动下的双馈风机故障穿越方法，其特征在于，所述步骤S1中，在特高压直流风电外送系统中，双馈风电机组的结构为：双馈感应发电机的定子侧通过升压变压器与外部电网连接，所述双馈感应发电机的转子侧连接有两台背靠背的电力电子变流器，所述电流源型超导磁储能装置通过三相串联变压器接入风机机端；两台所述电力电子变流器分别为转子侧变换器和网侧变换器。3.根据权利要求1所述的高压直流输电连续扰动下的双馈风机故障穿越方法，其特征在于，所述步骤S2具体为：S21、基于风机机端电压，实时判断特高压直流风电外送系统中送端的风电系统处于正常状态还是故障状态；若为正常状态，则进入步骤S22；若为故障状态，则进入步骤S23；S22、控制风机自身的无功输出处于正常运行模式，且电流源型超导磁储能装置正常接入风电系统，返回步骤S21；S23、使风电系统与LCC
‑
HVDC控制站通信，判断当前故障状态是直流故障还是交流故障；若为交流故障，则进入步骤S24；若为直流故障，则进入步骤S25；S24、控制电流源型超导磁储能装置正常接入风电系统且工作在限流模式，并根据风机机端电压控制风机自身输出的无功参考值，进入步骤S26；S25、控制电流源型超导磁储能装置正常接入风电系统且工作在限流模式，并将当前整流站与交流系统...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑子萱，任杰，谢琦，杜凯健，肖先勇，汪颖，
申请(专利权)人：四川大学，
类型：发明
国别省市：