直驱风电场经LCC-HVDC送出系统的阻抗模型获取方法和装置制造方法及图纸

技术编号:31158537 阅读:191 留言:0更新日期:2021-12-04 09:58
本发明专利技术提供了一种直驱风电场经LCC

【技术实现步骤摘要】
直驱风电场经LCC

HVDC送出系统的阻抗模型获取方法和装置


[0001]本专利技术属于直流高压输电系统
,具体涉及一种直驱风电场经LCC

HVDC送出系统的阻抗模型获取方法和装置。

技术介绍

[0002]我国风电发展迅速,装机容量逐年上升。但是风资源和用电负荷中心在地域上呈现逆向分布,造成风电的发电供给侧和用电需求侧分布不均衡问题显著。“远距离、大规模、高集中”的风电外送建设成为我国目前及未来相当一段时间内风电开发和利用的主要方式。传统的LCC

HVDC输电技术因其长距离输送时的大容量功率优势,在现阶段以及未来的高压直流建设中占据主导地位。在国家电网高压直流建设发展研究中,东北和西北(含新疆)基地的风电需通过LCC

HVDC送出,已有多个工程投入运行或在建。然而,传输距离变长以及风电大规模集中并网导致局部电网强度变弱,且变流器等装置的大量使用导致电力电子化电力系统特征显著,风电场与HVDC间的交互作用可能导致的次同步振荡(Sub

synchronous Oscillation,SSO)问题时有发生。直驱永磁同步风电机组(Direct

drive Permanent Magnet Synchronous Generator,D

PMSG)因其单机功率大、低电压穿越能力强等优势,获得大规模使用。然而针对直驱风电场经LCC

HVDC送出工程的阻抗获取尚未提出有效的解决方案。随着直驱风电场经LCC

HVDC送出工程规模增加,亟需有效的送出系统阻抗模型获取方法和装置,从而评估系统稳定性。

技术实现思路

[0003]有鉴于此,本专利技术提供了一种直驱风电场经LCC

HVDC送出系统的阻抗获取方法和装置,能够准确获得系统阻抗,从而为送出系统的稳定性分析和优化提供了模型基础。
[0004]为实现上述目的,本专利技术的一种直驱风场经LCC

HVDC送出系统阻抗模型获取方法,包括如下步骤:
[0005]步骤1,获得直驱风电场变流器参数,包括变流器滤波电感、滤波电容和直流环节电容值;获得变流器控制器参数,包括电流控制器PI环节传递函数和控制参数、锁相环传递函数和控制参数、直流电压参考值以及交流电流参考值;
[0006]步骤2,获得交流电网参数,包括工频电压、线路长度以及线路电感电阻参数;
[0007]步骤3,获得LCC

HVDC送端系统参数,包括直流线路电感电阻、直流侧电容和交流测无功补偿电容值;
[0008]获得整流站控制器参数,包括锁相环传递函数和控制参数、直流电流控制器PI环节传递函数和控制参数、直流电流反馈增益传递函数和控制参数,直流电压参考值、直流电流参考值和触发角参考值;
[0009]步骤4,运行并网系统使其运行在稳态工作点,然后采集系统稳态值,包括直驱风电场输出功率、交流弱电网输出功率、LCC整流站输入功率、公共耦合点的工频电压以及直驱风电场输出工频电流;
[0010]步骤5,根据获得的直驱风电场变流器参数、LCC整流站参数以及系统稳态值得到直驱风电场、交流电网以及LCC

HVDC送端系统的阻抗模型,并通过所述的阻抗模型传递函数得到各部分存在频率为fp的扰动电压信号时的正序阻抗和耦合阻抗。
[0011]步骤6中,将直驱风电场阻抗与LCC

HVDC送端系统的阻抗模型进行并联计算得到直驱风电场经LCC

HVDC送出系统的正序阻抗和耦合阻抗。
[0012]其中,根据步骤1和步骤3获得的直驱风电场变流器参数以及系统稳态值计算一种直驱风电场的阻抗模型,包括正序阻抗和耦合阻抗,计算方法为:
[0013][0014][0015]式中:直驱风电场系统正序阻抗;直驱风电场系统正序电压和负序电流的耦合阻抗,I1为交流侧基波相电流峰值;M1为调制信号基波峰值;K
m
为调制比;T
PLL
(s)为锁相环闭环传递函数;ω1为基频角频率;V
dc
是直流侧电压幅值;Hi(s)是电流环传递函数;Cf为滤波电容;Lf为滤波电感;Kd为解耦系数;s为微分算子。
[0016]其中,根据步骤2和步骤3获得的LCC整流站参数以及系统稳态值计算一种LCC

HVDC送端系统阻抗模型,包括正序阻抗和耦合阻抗,计算方法为:
[0017][0018][0019]其中,整流站系统正序阻抗,整流站系统正序电压和负序电流的耦合阻抗,V
a
(s)为系统的正序电压,I
a
(s)、I
a
(s2)分别为系统的正序电流和负序电流,P为电网基频有功功率,Q为电网基频无功功率,S=P+jQ为视在功率,为电网基频电流相角,ω1=2πf1,其中f1为基频,k为正整数,K
T
为变压器变比,D
p
(s)为触发角扰动函数,s为微分算子,C
R
为LCC无功补偿电容,s1为正序频率下的微分算子,Z
dc
为直流线路阻抗,初始触发角α1=α0+5π/6,上标“*”表示共轭,||为并联符号;
[0020]直流侧电路阻抗为:
[0021][0022]其中,L
d
,R
d
分别为直流输电线路电感和电阻,C
dc
为直流侧电容。
[0023]本专利技术还提供了一种直驱风场经LCC

HVDC送出系统阻抗模型获取装置,包括第一获取模块、第二获取模块、第三获取模块、采集模块以及计算模块;
[0024]其中,第一获取模块,用于获取直驱风电场变流器参数,包括滤波电感电容以及控制参数值;
[0025]第二获取模块,用于获取交流电网参数,包括线路长度和电感电容分布参数;
[0026]第三获取模块,用于获取LCC

HVDC送端系统参数,包括直流线路电感电阻、直流侧电容、交流测无功补偿电容值以及整流站控制器参数;
[0027]采集模块,用于采集系统稳态值,包括直驱风电场、交流弱电网和LCC整流站的功率、各点工频电压电流;
[0028]计算模块,用于根据获得的直驱风电场变流器参数、LCC整流站参数以及系统稳态值得到直驱风电场经LCC

HVDC送出系统的阻抗模型,并通过所述的阻抗模型传递函数计算得到系统再宽频带内的正序阻抗和耦合阻抗。
[0029]其中,所述装置还包括存储器以及通信接口;
[0030]第一获取模块、第二获取模块、第三获取模块、采集模块以及计算模块组成处理器;
[0031]存储器,用于存储装置运行计算机程序;
[0032]通信接口,具有人机交互功能,通信接口从外界接受本文档来自技高网
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种直驱风场经LCC

HVDC送出系统阻抗模型获取方法,其特征在于,包括如下步骤:步骤1,获得直驱风电场变流器参数,包括变流器滤波电感、滤波电容和直流环节电容值;获得变流器控制器参数,包括电流控制器PI环节传递函数和控制参数、锁相环传递函数和控制参数、直流电压参考值以及交流电流参考值;步骤2,获得交流电网参数,包括工频电压、线路长度以及线路电感电阻参数;步骤3,获得LCC

HVDC送端系统参数,包括直流线路电感电阻、直流侧电容和交流测无功补偿电容值;获得整流站控制器参数,包括锁相环传递函数和控制参数、直流电流控制器PI环节传递函数和控制参数、直流电流反馈增益传递函数和控制参数,直流电压参考值、直流电流参考值和触发角参考值;步骤4,运行并网系统使其运行在稳态工作点,然后采集系统稳态值,包括直驱风电场输出功率、交流弱电网输出功率、LCC整流站输入功率、公共耦合点的工频电压以及直驱风电场输出工频电流;步骤5,根据获得的直驱风电场变流器参数、LCC整流站参数以及系统稳态值得到直驱风电场、交流电网以及LCC

HVDC送端系统的阻抗模型,并通过所述的阻抗模型传递函数得到各部分存在频率为fp的扰动电压信号时的正序阻抗和耦合阻抗。步骤6中,将直驱风电场阻抗与LCC

HVDC送端系统的阻抗模型进行并联计算得到直驱风电场经LCC

HVDC送出系统的正序阻抗和耦合阻抗。2.如权利要求1所述的直驱风场经LCC

HVDC送出系统阻抗模型获取方法,其特征在于,根据步骤1和步骤3获得的直驱风电场变流器参数以及系统稳态值计算一种直驱风电场的阻抗模型,包括正序阻抗和耦合阻抗,计算方法为:阻抗模型,包括正序阻抗和耦合阻抗,计算方法为:式中:直驱风电场系统正序阻抗;直驱风电场系统正序电压和负序电流的耦合阻抗,I1为交流侧基波相电流峰值;M1为调制信号基波峰值;K
m
为调制比;T
PLL
(s)为锁相环闭环传递函数;ω1为基频角频率;V
dc
是直流侧电压幅值;Hi(s)是电流环传递函数;Cf为滤波电容;Lf为滤波电感;Kd为解耦系数;s为微分算子。3.如权利要求1所述的直驱风场经LCC

HVDC送出系统阻抗模型获取方法,其特征在于,根据步骤2和步骤3获得的LCC整流站参数以及系统稳态值计算一种LCC

HVDC送端系统阻抗模型,包括正序阻抗和耦合阻抗,计算方法为:
其中...

【专利技术属性】
技术研发人员:李震江长明董晓亮皮俊波田旭姜文罗永志王艳辉
申请(专利权)人:国家电网公司华北分部国家电网有限公司中国矿业大学北京内蒙古能源发电投资集团有限公司锡林热电厂国网内蒙古东部电力有限公司
类型:发明
国别省市:

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