风电场经柔直外送系统振荡源分析方法技术方案

本发明专利技术涉及一种风电场经柔直外送系统振荡源分析方法，属于风力发电系统技术领域，解决了现有技术中无法准确确定风电场经柔直外送系统受到干扰时的振荡源的问题。该方法包括如下步骤：采集柔直换流器端口、每个直驱风机端口的电压和电流；采用傅里叶变换提取所述电压和电流的次超同步分量，得到与所述电压和电流对应的次超同步分量初值；将所述次超同步分量初值代入预先构建的系统能量计算模型，得到每个所述直驱风机的耦合能量；根据每个所述直驱风机的耦合能量，得到所述风电场经柔直外送系统的振荡源。实现了准确确定风电场经柔直外送系统受到干扰时的振荡源。送系统受到干扰时的振荡源。送系统受到干扰时的振荡源。

【技术实现步骤摘要】
风电场经柔直外送系统振荡源分析方法


[0001]本专利技术涉及风力发电系统
，尤其涉及一种风电场经柔直外送系统振荡源分析方法。

技术介绍

[0002]随着大规模风电场经柔直外送系统的应用，电力系统的动态特性发生了巨大变化，对风电场经柔直外送系统稳定运行造成潜在威胁。
[0003]直驱风机、柔直换流器及传输线路之间的相互作用可能诱发风电场经柔直外送系统产生次/超同步振荡，容易导致大规模风电机组脱网及风电场经柔直外送系统停运。
[0004]如何确定风电场经柔直外送系统中产生次/超同步振荡的振荡源，成为目前亟需解决的技术问题。

技术实现思路

[0005]鉴于上述的分析，本专利技术实施例旨在提供一种风电场经柔直外送系统振荡源分析方法，用以解决现有技术中无法准确确定风电场经柔直外送系统受到干扰时的振荡源的问题。
[0006]本专利技术实施例提供了一种风电场经柔直外送系统振荡源分析方法，该方法包括如下步骤：
[0007]采集柔直换流器端口、每个直驱风机端口的电压和电流；
[0008]采用傅里叶变换提取所述电压和电流的次超同步分量，得到与所述电压和电流对应的次超同步分量初值；将所述次超同步分量初值代入预先构建的系统能量计算模型，得到每个所述直驱风机的耦合能量；
[0009]根据每个所述直驱风机的耦合能量，得到所述风电场经柔直外送系统的振荡源。
[0010]基于上述方法的进一步改进，所述根据每个所述直驱风机的耦合能量，得到所述风电场经柔直外送系统的振荡源包括：
[0011]若某个直驱风机与其他任意一个直驱风机之间的耦合能量均小于零，则该直驱风机为振荡源。
[0012]基于上述方法的进一步改进，所述系统能量计算模型通过下述步骤构建：
[0013]构建所述风电场经柔直外送系统在受扰情况下的柔直换流器内环控制动态方程、柔直换流器外环控制动态方程、柔直换流器端口电压方程、直驱风机端口电压方程、直驱风机端口电流参考值动态分量方程、直驱风机锁相环动态控制方程和柔直换流器与直驱风机的约束方程；
[0014]将所述柔直换流器内环控制动态方程、所述柔直换流器外环控制动态方程、所述柔直换流器端口电压方程、所述直驱风机端口电压方程、所述直驱风机端口电流参考值动态分量方程、所述直驱风机锁相环动态控制方程和所述柔直换流器与直驱风机的约束方程带入到系统能量计算方程，得到系统总能量；
[0015]将所述系统总能量分解为直驱风机感应能量、直驱风机耦合能量、柔直换流器感应能量和柔直换流器耦合能量；
[0016]将所述直驱风机耦合能量作为所述系统能量计算模型的输出。
[0017]基于上述方法的进一步改进，所述柔直换流器内环控制动态方程为：
[0018][0019]其中，k
p1
、k
i1
分别为柔直换流器的比例系数、积分系数；R
r
、L
r
分别为柔直换流器的滤波电阻、滤波电感；分别为第n次振荡引发的柔直换流器电流d轴参考值动态分量、第n次振荡引发的柔直换流器电流q轴参考值动态分量；分别为柔直换流器第n次振荡电流d轴分量、柔直换流器第n次振荡电流q轴分量；分别为柔直换流器第n
‑
1次振荡电压d轴分量、柔直换流器第n
‑
1次振荡电压q轴分量；
[0020]所述柔直换流器外环控制动态方程为：
[0021][0022]其中，分别为第n次振荡引发的柔直换流器电压d轴参考值动态分量、第n次振荡引发的柔直换流器电压q轴参考值动态分量,在稳态过程中，均为0；
[0023]所述柔直换流器端口电压方程为：
[0024][0025]令
[0026][0027][0028]其中，k
p2
、k
i2
分别为直驱风机的比例系数、积分系数；s为拉普拉斯算子；分别为柔直换流器内环积分环节对应的电压d轴状态量、柔直换流器内环积分环节对应的电压q轴状态量。
[0029]基于上述方法的进一步改进，所述直驱风机端口电压方程为：
[0030][0031]令
[0032][0033][0034]其中，分别为第m台直驱风机第n+1次振荡电压d轴分量、第m台直驱风机第n+1次振荡电压q轴分量；为第m直驱风机的锁相环相角初始值；分别为第n次振荡引发的第m台直驱风机电流d参考值动态分量、第n次振荡引发的第m台直驱风机电流q参考值动态分量；分别为第m台直驱风机端口电流d轴稳态值、第m台直驱风机端口电流q轴稳态值；分别为第m台直驱风机端口电压d轴稳态值、第m台直驱风机端口电压q轴稳态值；ω0为所述风电场经柔直外送系统的额定角速度；L
fm
为第m台直驱风机的滤波电感；为第m台直驱风机第n次振荡锁相环动态角；分别为第m台直驱风机第n次振荡电流d轴分量、第m台直驱风机第n次振荡电流q轴分量；分别为第m台直驱风机内环积分环节对应的电压d轴状态量、第m台直驱风机内环积分环节对应的电压q轴状态量；
[0035]所述直驱风机端口电流参考值动态分量方程为：
[0036][0037][0038]其中，C
fm
为直驱风机的直流电容；为直驱风机的电压稳态值；为第n次振荡引发的直驱风机电压d参考值动态分量；为第m台直驱风机第n次振荡产生的输出功率变化量；
[0039]所述直驱风机锁相环动态控制方程为：
[0040][0041]其中，k
p_pllm
、k
i_pllm
分别为第m台直驱风机锁相环的控制参数、积分参数；
[0042]所述柔直换流器与直驱风机的约束方程为：
[0043][0044]其中，L
k
、R
k
分别为第一传输线路的滤波电感、滤波电阻，所述第一传输线路为柔直换流器与公共连接点之间的传输线路；L
xm
、R
xm
分别为连接第m台直驱风机的第二传输线路滤波电感、滤波电阻，所述第二传输线路为直驱风机与公共连接点之间的传输线路。
[0045]基于上述方法的进一步改进，所述系统能量计算方程为：
[0046][0047]其中，N表示振荡总次数；M表示直驱风机总数；
[0048]所述系统总能量为：
[0049][0050]其中，分别为第m、h台直驱风机第n次振荡电流d轴分量；分别为第m、h台直驱风机第n次振荡电流q轴分量。
[0051]基于上述方法的进一步改进，所述直驱风机感应能量为：
[0052][0053][0054][0055]其中，为第m台直驱风机的感应能量；分别为第m台直驱风机的第一部分感应能量、第二部分感应能量。
[0056]基于上述方法的进一步改进，所述直驱风机耦合能量为：
[0057][0058]其中，为第m、h台直驱风机之间的耦合能量。
[0059]基于上述方法的进一步改进，所本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种风电场经柔直外送系统振荡源分析方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：采集柔直换流器端口、每个直驱风机端口的电压和电流；采用傅里叶变换提取所述电压和电流的次超同步分量，得到与所述电压和电流对应的次超同步分量初值；将所述次超同步分量初值代入预先构建的系统能量计算模型，得到每个所述直驱风机的耦合能量；根据每个所述直驱风机的耦合能量，得到所述风电场经柔直外送系统的振荡源。2.根据权利要求1所述的风电场经柔直外送系统的振荡源分析方法，其特征在于，所述根据每个所述直驱风机的耦合能量，得到所述风电场经柔直外送系统的振荡源包括：若某个直驱风机与其他任意一个直驱风机之间的耦合能量均小于零，则该直驱风机为振荡源。3.根据权利要求1所述的风电场经柔直外送系统的振荡源分析方法，其特征在于，所述系统能量计算模型通过下述步骤构建：构建所述风电场经柔直外送系统在受扰情况下的柔直换流器内环控制动态方程、柔直换流器外环控制动态方程、柔直换流器端口电压方程、直驱风机端口电压方程、直驱风机端口电流参考值动态分量方程、直驱风机锁相环动态控制方程和柔直换流器与直驱风机的约束方程；将所述柔直换流器内环控制动态方程、所述柔直换流器外环控制动态方程、所述柔直换流器端口电压方程、所述直驱风机端口电压方程、所述直驱风机端口电流参考值动态分量方程、所述直驱风机锁相环动态控制方程和所述柔直换流器与直驱风机的约束方程带入到系统能量计算方程，得到系统总能量；将所述系统总能量分解为直驱风机感应能量、直驱风机耦合能量、柔直换流器感应能量和柔直换流器耦合能量；将所述直驱风机耦合能量作为所述系统能量计算模型的输出。4.根据权利要求3所述的风电场经柔直外送系统的振荡源分析方法，其特征在于，所述柔直换流器内环控制动态方程为：其中，k
p1
、k
i1
分别为柔直换流器的比例系数、积分系数；R
r
、L
r
分别为柔直换流器的滤波电阻、滤波电感；分别为第n次振荡引发的柔直换流器电流d轴参考值动态分量、第n次振荡引发的柔直换流器电流q轴参考值动态分量；分别为柔直换流器第n次振荡电流d轴分量、柔直换流器第n次振荡电流q轴分量；分别为柔直换流器第n
‑
1次振荡电压d轴分量、柔直换流器第n
‑
1次振荡电压q轴分量；所述柔直换流器外环控制动态方程为：
其中，分别为第n次振荡引发的柔直换流器电压d轴参考值动态分量、第n次振荡引发的柔直换流器电压q轴参考值动态分量,在稳态过程中，均为0；所述柔直换流器端口电压方程为：令令其中，k
p2
、k
i2
分别为直驱风机的比例系数、积分系数；s为拉普拉斯算子；分别为柔直换流器内环积分环节对应的电压d轴状态量、柔直换流器内环积分环节对应的电压q轴状态量。5.根据权利要求4所述的风电场经柔直外送系统受到干扰时的...

【专利技术属性】
技术研发人员：马静，杜汪洋，孔德祯，耿若楠，赵书强，王增平，杨奇逊，
申请(专利权)人：华北电力大学，
类型：发明
国别省市：