一种海上风电机组次/超同步振荡抑制方法及系统技术方案

本申请公开了一种海上风电机组次/超同步振荡抑制方法及系统，该方法包括：根据dq坐标系下输入信号的频谱，判断风电机组是否发生振荡，并获取输入信号中的振荡分量；当所述风电机组发生振荡时，根据输入信号中振荡分量的相位和附加信号位置处频率分量的相位，输出移相环节需要产生的相移角度；根据相移角度调整移相环节参数；确定附加阻尼控制信号，并所述控制信号附加到原控制环节中以实现振荡抑制。本申请能有效实现对直驱风电机组的次/超同步振荡进行抑制，只需要事先对直驱风电机组变流器进行改造，且参数可以实时更新，可适用于系统工况变化导致的次/超同步振荡特性变化，过程简单且易于实现。简单且易于实现。简单且易于实现。

【技术实现步骤摘要】
一种海上风电机组次/超同步振荡抑制方法及系统


[0001]本申请涉及海上发电
，尤其涉及一种海上风电机组次/超同步振荡抑制方法及系统。

技术介绍

[0002]海上风电凭借其风力资源稳定性强的特点，在近年来发展迅猛。当前海上风电场的主流技术路线是采用直驱式风力发电机，当接入交流电网的强度较弱时存在振荡风险。因此针对海上风电场，有必要实现对次/超同步振荡的抑制功能，从而避免振荡带来的风电机组脱网，保障系统安全稳定运行。由于海上风电项目中，升压站和风电机组位于海上，运行维护和附加设备的成本较高，所以对振荡抑制技术提出了新的挑战。
[0003]目前关于次/超同步振荡的抑制方法可以大致分为两类，分别是采用额外装置和优化风电变流器的控制策略。采用额外装置需要通常包括使用静止同步补偿器(STATCOM)等柔性交流输电设备或者专用振荡设备，由于海上风电场安装额外装置的成本较高，因此并不适用。优化控制策略又包括优化已有控制环节参数和附加控制环节。针对优化控制策略的研究，现有方法通常是对锁相环参数进行优化。但是优化参数可能难以适应系统工况的复杂多变，在工程实践中调整控制参数容易影响控制系统工频下的暂态性能。
[0004]附加控制环节主要通过在风电机组变流器原有控制环节中附加阻尼控制环节，等效改变风电机组的阻抗特性，增强系统阻尼，避免振荡的发生。例如现有方法一种是在直驱风电机组的网侧变流器电压外环的反馈支路并联阻尼控制环节，即以公共连接点电压分量为输入，经过阻尼控制回路产生叠加到直流母线电压参考值上的信号，实现对振荡的抑制。另一种是在直驱风电机组层面，以端口电压幅值为输入信号，经过阻尼控制回路叠加到电流内环控制中。然而，现上述方法往往只针对特定的频率范围设计，通过理论分析对系统进行特征值分析，获得可能的振荡频率。但在实际系统中建模较为复杂，这种方法难以预测到所有可能发生振荡的频段。其次，现有的阻尼控制回路设计方法较为复杂，不仅风电机组详细参数难以获取，且针对不同厂家的机组都需要重新进行计算，过程繁琐。

技术实现思路

[0005]本申请的目的在于提供一种海上风电机组次/超同步振荡抑制方法及系统，以解决现有的振荡抑制方法无法有效地对直驱风电机组的次/超同步振荡进行抑制，且过程繁琐，适用范围局限的问题。
[0006]为实现上述目的，本申请提供一种海上风电机组次/超同步振荡抑制方法，包括：
[0007]根据dq坐标系下输入信号的频谱，判断风电机组是否发生振荡，并获取输入信号中的振荡分量；
[0008]当所述风电机组发生振荡时，根据输入信号中振荡分量的相位和附加信号位置处频率分量的相位，输出移相环节需要产生的相移角度；
[0009]根据相移角度调整移相环节参数；
[0010]确定附加阻尼控制信号，并所述控制信号附加到原控制环节中以实现振荡抑制。
[0011]进一步，作为优选地，所述获取输入信号中的振荡分量，包括：
[0012]获取dq坐标系下d轴电流信号的振荡分量。
[0013]进一步，作为优选地，所述获取输入信号中的振荡分量，包括：
[0014]利用二阶巴特沃斯低通滤波器和二阶巴特沃斯高通滤波器组合的滤波器对输入信号进行滤波，得到所述振荡分量；其中，组合的滤波器的传递函数为：
[0015][0016]其中，s表示拉普拉斯算子；α表示阻尼系数；ω
L
和ω
H
分别表示低通和高通滤波器的截止频率，可为ω
H
＝2π(f
osc
+5)，ω
L
＝2π(f
osc
‑
5)。
[0017]进一步，作为优选地，所述输出移相环节需要产生的相移角度，包括：
[0018]φ
ps
＝φ
sdc
‑
φ
f
‑
φ
i
；
[0019]φ
sdc
＝φ
t
+φ
s
；
[0020]其中，φ
f
表示滤波环节的相移；φ
i
表示输入信号的相移，φ
ps
表示移相环节需要产生的相移角度；φ
t
表示待添加位置的振荡频率分量的相位角；φ
s
表示设定的角度差，可选为175
°
；φ
sdc
表示期望的附加信号的相位角度。
[0021]进一步，作为优选地，在所述输出移相环节需要产生的相移角度之后，还包括：
[0022]利用全通滤波器实现移相环节：
[0023][0024]其中，G
ps
表示全通滤波器的传递函数；ω
x
表示其极点角频率，Q为品质因数，s表示拉普拉斯算子。
[0025]进一步，作为优选地，所述根据相移角度调整移相环节参数，包括：
[0026]求解移相环节的时间常数：
[0027][0028]其中，φ
ps
表示移相环节需要产生的相移角度，ω
x
表示其极点角频率，Q为品质因数，ω＝2πf
osc
代表振荡角频率。
[0029]本申请还提供了一种海上风电机组次/超同步振荡抑制系统，包括：
[0030]振荡分量获取模块，用于根据dq坐标系下输入信号的频谱，判断风电机组是否发生振荡，并获取输入信号中的振荡分量；
[0031]相位校正计算模块，用于当所述风电机组发生振荡时，根据输入信号中振荡分量的相位和附加信号位置处频率分量的相位，输出移相环节需要产生的相移角度；
[0032]控制参数计算模块，用于根据相移角度调整移相环节参数；
[0033]附加阻尼控制模块，用于确定附加阻尼控制信号，并所述控制信号附加到原控制
环节中以实现振荡抑制。
[0034]进一步，作为优选地，所述附加阻尼控制模块，还用于：
[0035]将输入信号依次通过滤波器单元、移相环节、比例环节及限幅环节，生成附加阻尼控制信号。
[0036]本申请还提供了一种终端设备，包括：
[0037]一个或多个处理器；
[0038]存储器，与所述处理器耦接，用于存储一个或多个程序；
[0039]当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行，使得所述一个或多个处理器实现如上任一项所述的海上风电机组次/超同步振荡抑制方法。
[0040]本申请还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上任一项所述的海上风电机组次/超同步振荡抑制方法。
[0041]相对于现有技术，本申请的有益效果在于：
[0042]本申请公开了一种海上风电机组次/超同步振荡抑制方法及系统，该方法包括：根据dq坐标系下输入信号的频谱，判断风电机组是否发生振荡，并获取输入信号中的振荡分量；当所述风电机组发生本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种海上风电机组次/超同步振荡抑制方法，其特征在于，包括：根据dq坐标系下输入信号的频谱，判断风电机组是否发生振荡，并获取输入信号中的振荡分量；当所述风电机组发生振荡时，根据输入信号中振荡分量的相位和附加信号位置处频率分量的相位，输出移相环节需要产生的相移角度；根据相移角度调整移相环节参数；确定附加阻尼控制信号，并所述控制信号附加到原控制环节中以实现振荡抑制。2.根据权利要求1所述的海上风电机组次/超同步振荡抑制方法，其特征在于，所述获取输入信号中的振荡分量，包括：获取dq坐标系下d轴电流信号的振荡分量。3.根据权利要求1所述的海上风电机组次/超同步振荡抑制方法，其特征在于，所述获取输入信号中的振荡分量，包括：利用二阶巴特沃斯低通滤波器和二阶巴特沃斯高通滤波器组合的滤波器对输入信号进行滤波，得到所述振荡分量；其中，组合的滤波器的传递函数为：其中，s表示拉普拉斯算子；α表示阻尼系数；ω
L
和ω
H
分别表示低通和高通滤波器的截止频率，可为ω
H
＝2π(f
osc
+5)，ω
L
＝2π(f
osc
‑
5)。4.根据权利要求1所述的海上风电机组次/超同步振荡抑制方法，其特征在于，所述输出移相环节需要产生的相移角度，包括：φ
ps
＝φ
sdc
‑
φ
f
‑
φ
i
；φ
sdc
＝φ
t
+φ
s
；其中，φ
f
表示滤波环节的相移；φ
i
表示输入信号的相移，φ
ps
表示移相环节需要产生的相移角度；φ
t
表示待添加位置的振荡频率分量的相位角；φ
s
表示设定的角度差，可选为175
°
；φ<...

【专利技术属性】
技术研发人员：伍双喜，谢小荣，李浩志，杨银国，刘洋，向丽玲，朱誉，陆秋瑜，
申请(专利权)人：广东电网有限责任公司电力调度控制中心，
类型：发明
国别省市：