一种风电机组的振荡保护方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种风电机组的振荡保护方法及装置，应用于风电领域，包括：获取当前周期的发电机的电压信号；将电压信号按照频率分类；根据电压信号的频率及频率对应的辨识规则确定当前周期是否出现振荡；根据振荡的类型确定当前周期是否输出脱扣指令至辅助回路并网开关以控制辅助回路及发电机断电和/或输出切机指令至机组网侧并网开关以控制发电机断电，类型包括引起发电机发生故障的振荡及引起风电机组中除发电机外的其他设备发生故障的振荡。由于不同频率引起的振荡类型不同，影响的设备也不同，所以将当前周期的风电机组的电压信号按照频率划分，按照频率对应的辨识规则确定当前周期是否输出切机指令或脱扣指令，以进行不同的振荡保护。行不同的振荡保护。行不同的振荡保护。

【技术实现步骤摘要】
一种风电机组的振荡保护方法及装置


[0001]本专利技术涉及风电领域，特别是涉及一种风电机组的振荡保护方法及装置。

技术介绍

[0002]随着新能源的大规模接入，电力系统中存在多时间尺度交织、非线性特征加剧，例如风力发电机组的电磁暂态时间尺度比机电暂态的时间尺度更短，会出现非线性特征，使得电力系统动态特性复杂多变，宽频振荡问题进一步突出，宽频振荡问题严重影响电力系统安全稳定运行及设备安全。为了降低电力系统与电源之间的交互耦合作用，降低对宽频振荡带来的影响。
[0003]现有技术中主要有以下两种方式：第一种是在电源侧进行机组控制器参数优化及变流器控制回路附加阻尼控制器，在电网侧通过串并联柔性输电装置(如并联静止无功补偿器、接入可控串联补偿装置、加装静止同步串联补偿器等)注入反向电流。但是参数的设置并不能更好的适合所有的工况，且增加补偿装置无法适应宽频振荡的时变及多模态特性。第二种是通过相关保护措施进行电源投切操作、改变网源间阻抗特性，以较小切机代价保证电力系统稳定运行和电源安全。但是使用投切会导致供电的稳定性降低。
[0004]所以如何准确的识别振荡的发生，并对其进行振荡保护是本领域亟待解决的问题。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是提供一种风电机组的振荡保护方法及装置，实现不同类型振荡的保护。
[0006]为解决上述技术问题，本专利技术提供了一种风电机组的振荡保护方法，应用于风电机组中的主控制器，所述风电机组还包括发电机及辅助回路，所述发电机与机组网侧并网开关、辅助回路并网开关、变压器及负载依次连接，所述辅助回路用于为所述风电机组中的所有设备供电；
[0007]所述方法包括：
[0008]获取当前周期的所述发电机输出的电压信号；
[0009]将所述电压信号按照频率分类；
[0010]根据所述电压信号的频率及频率对应的辨识规则确定当前周期是否出现振荡；
[0011]根据所述振荡的类型确定当前周期是否输出脱扣指令至所述辅助回路并网开关以控制所述风电机组脱网和/或输出切机指令至机组网侧并网开关以控制所述发电机脱网，所述类型包括引起所述发电机发生故障的振荡及引起所述风电机组中除发电机外的其他设备发生故障的振荡。
[0012]可选的，所述风电机组还包括风轮、传动链及塔架，所述传动链设置于所述发电机与所述风轮之间，所述塔架为支撑所述风轮的支柱；
[0013]根据所述电压信号的频率及频率对应的辨识规则确定当前周期是否出现振荡之
前，还包括：
[0014]确定所述传动链的轴系扭振特征量与电磁转矩之间的第一对应关系其中θ
s
(s)为所述传动链的轴系扭振特征量，T
g
(s)为所述电磁转矩，J
r
为风轮的转动惯量，J
g
为所述发电机的转动惯量，B
s
为所述传动链轴系的等效阻尼，K
s
为所述传动链的轴系等效刚度；
[0015]根据所述第一对应关系确定所述传动链的固有频率及阻尼系数其中f
DT
为所述传动链的固有频率，ξ
DT
为所述传动链的阻尼系数；
[0016]根据所述第一对应关系及引起所述传动链振荡的截止频率计算关系确定引起所述传动链振荡的范围的上限截止频率ω
DT2
及下限截止频率ω
DT1
，其中，ω1为所述传动链的振荡截止频率，ω
DT1
<ω
DT2
；
[0017]确定塔架左右方向运动位移特征量与电磁转矩的第二对应关系其中x
s
(s)为所述塔架左右方向运动位移特征量，T
g
(s)为所述电磁转矩，u为所述风轮转矩转换塔架左右方向推力的系数，M
t
为所述塔架的等效质量，B
t
为所述塔架的等效阻尼，K
t
为所述塔架的等效刚度；
[0018]根据所述第二对应关系确定所述塔架的固有频率及阻尼系数其中f
Tow
为所述塔架的固有频率，ξ
Tow
为所述塔架的阻尼系数；
[0019]根据所述第二对应关系及引起所述塔架振荡的截止频率计算关系确定引起所述塔架振荡的范围的上限频率ω
Tow2
及下限频率ω
Tow1
，其中ω2为所述塔架振荡截止频率，ω
Tow1
<ω
Tow2
；
[0020]在所述电压信号的频率处于引起所述传动链及所述塔架振荡的第一频段时，根据所述电压信号的频率及频率对应的辨识规则确定当前周期是否出现振荡，包括：
[0021]根据所述传动链的阻尼系数、所述塔架的阻尼系数、引起所述传动链振荡的范围、引起所述塔架振荡的范围、所述频率及所述频率对应的辨识规则确定是否出现振荡。
[0022]可选的，根据所述传动链的阻尼系数、所述塔架的阻尼系数、引起所述传动链振荡的范围、引起所述塔架振荡的范围、所述频率及所述频率对应的辨识规则确定是否出现振荡，包括：
[0023]判断当前周期的上一周期是否输出切机指令至所述机组网侧并网开关；
[0024]若所述上一周期输出切机指令，则判断是否当前周期的所述发电机的电压的振荡频率在引起所述传动链振荡的范围内且当前周期的所述传动链处于减幅振荡的趋势，其中，在所述传动链的阻尼系数与所述发电机的阻尼系数的和大于振荡阈值时，所述传动链
处于减幅振荡的趋势，所述振荡阈值大于0.707；
[0025]若所述振荡频率在引起所述传动链振荡的范围内且所述传动链处于减幅振荡的趋势，则判断是否当前周期的所述发电机的振荡频率在引起所述塔架振荡的范围内且当前周期的所述塔架处于减幅振荡的趋势，其中，在所述塔架的阻尼系数与所述发电机的阻尼系数的和大于所述振荡阈值时，所述塔架处于减幅振荡的趋势；
[0026]若所述振荡频率在引起所述塔架振荡的范围内且所述塔架处于减幅振荡的趋势，则当前周期不输出切机指令至所述机组网侧并网开关。
[0027]可选的，判断当前周期的上一周期是否输出切机指令至所述机组网侧并网开关之后，还包括：
[0028]若所述上一周期不输出切机指令至所述机组网侧并网开关，则判断是否当前周期的所述发电机的电压的振荡频率在引起所述传动链振荡的范围内且当前周期的所述传动链处于增幅振荡或判断是否当前周期的所述发电机的振荡频率在引起所述塔架振荡的范围内且当前周期的所述塔架处于增幅振荡；
[0029]其中，在所述传动链的阻尼系数与所述发电机的阻尼系数的和大于0.707时，所述传动链处于减幅振荡，小于0.707时，所述传动链处于增幅振荡，在所述塔架的阻尼系数与所述发电机的阻尼系数的和大于0.707时，所述塔架处于减幅振荡，小于0.707时，所述塔架处于增幅振荡；
[0030]若存在所述振荡频率在引起所述传动链振荡的范围本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种风电机组的振荡保护方法，其特征在于，应用于风电机组中的主控制器，所述风电机组还包括发电机及辅助回路，所述发电机与机组网侧并网开关、辅助回路并网开关、变压器及负载依次连接，所述辅助回路用于为所述风电机组中的所有设备供电；所述方法包括：获取当前周期的所述发电机输出的电压信号；将所述电压信号按照频率分类；根据所述电压信号的频率及频率对应的辨识规则确定当前周期是否出现振荡；根据所述振荡的类型确定当前周期是否输出脱扣指令至所述辅助回路并网开关以控制所述风电机组脱网和/或输出切机指令至机组网侧并网开关以控制所述发电机脱网，所述类型包括引起所述发电机发生故障的振荡及引起所述风电机组中除发电机外的其他设备发生故障的振荡。2.如权利要求1所述的风电机组的振荡保护方法，其特征在于，所述风电机组还包括风轮、传动链及塔架，所述传动链设置于所述发电机与所述风轮之间，所述塔架为支撑所述风轮的支柱；根据所述频率及所述频率对应的辨识规则确定是否出现振荡之前，还包括：确定所述传动链的轴系扭振特征量与电磁转矩之间的第一对应关系其中θ
s
(s)为所述传动链的轴系扭振特征量，T
g
(s)为所述电磁转矩，J
r
为风轮的转动惯量，J
g
为所述发电机的转动惯量，B
s
为所述传动链轴系的等效阻尼，K
s
为所述传动链的轴系等效刚度；根据所述第一对应关系确定所述传动链的固有频率及阻尼系数其中f
DT
为所述传动链的固有频率，ξ
DT
为所述传动链的阻尼系数；根据所述第一对应关系及引起所述传动链振荡的截止频率计算关系确定引起所述传动链振荡的范围的上限截止频率ω
DT2
及下限截止频率ω
DT1
，其中，ω1为所述传动链的振荡截止频率，ω
DT1
<ω
DT2
；确定塔架左右方向运动位移特征量与电磁转矩的第二对应关系其中x
s
(s)为所述塔架左右方向运动位移特征量，T
g
(s)为所述电磁转矩，u为所述风轮转矩转换塔架左右方向推力的系数，M
t
为所述塔架的等效质量，B
t
为所述塔架的等效阻尼，K
t
为所述塔架的等效刚度；根据所述第二对应关系确定所述塔架的固有频率及阻尼系数其中f
Tow
为所述塔架的固有频率，ξ
Tow
为所述塔架的阻尼系数；根据所述第二对应关系及引起所述塔架振荡的截止频率计算关系
确定引起所述塔架振荡的范围的上限频率ω
Tow2
及下限频率ω
Tow1
，其中ω2为所述塔架的振荡截止频率，ω
Tow1
<ω
Tow2
；在所述电压信号的频率处于引起所述传动链及所述塔架振荡的第一频段时，根据所述电压信号的频率及频率对应的辨识规则确定当前周期是否出现振荡，包括：根据所述传动链的阻尼系数、所述塔架的阻尼系数、引起所述传动链振荡的范围、引起所述塔架振荡的范围、所述频率及所述频率对应的辨识规则确定是否出现振荡。3.如权利要求2所述的风电机组的振荡保护方法，其特征在于，根据所述传动链的阻尼系数、所述塔架的阻尼系数、引起所述传动链振荡的范围、引起所述塔架振荡的范围、所述频率及所述频率对应的辨识规则确定是否出现振荡，包括：判断当前周期的上一周期是否输出切机指令至所述机组网侧并网开关；若所述上一周期输出切机指令，则判断是否当前周期的所述发电机的电压的振荡频率在引起所述传动链振荡的范围内且当前周期的所述传动链处于减幅振荡的趋势，其中，在所述传动链的阻尼系数与所述发电机的阻尼系数的和大于振荡阈值时，所述传动链处于减幅振荡的趋势，所述振荡阈值大于0.707；若所述振荡频率在引起所述传动链振荡的范围内且所述传动链处于减幅振荡的趋势，则判断是否当前周期的所述发电机的振荡频率在引起所述塔架振荡的范围内且当前周期的所述塔架处于减幅振荡的趋势，其中，在所述塔架的阻尼系数与所述发电机的阻尼系数的和大于所述振荡阈值时，所述塔架处于减幅振荡的趋势；若所述振荡频率在引起所述塔架振荡的范围内且所述塔架处于减幅振荡的趋势，则当前周期不输出切机指令至所述机组网侧并网开关。4.如权利要求3所述的风电机组的振荡保护方法，其特征在于，判断当前周期的上一周期是否输出切机指令至所述机组网侧并网开关之后，还包括：若所述上一周期不输出切机指令至所述机组网侧并网开关，则判断是否当前周期的所述发电机的电压的振荡频率在引起所述传动链振荡的范围内且当前周期的所述传动链处于增幅振荡或判断是否当前周期的所述发电机的振荡频率在引起所述塔架振荡的范围内且当前周期的所述塔架处于增幅振荡；其中，在所述传动链的阻尼系数与所述发电机的阻尼系数的和大于0.707时，所述传动链处于减幅振荡，小于0.707时，所述传动链处于增幅振荡，在所述塔架的阻尼系数与所述发电机的阻尼系数的和大于0.707时，所述塔架处于减幅振荡，小于0.707时，所述塔架处于增幅振荡；若存在所述振荡频率在引起所述传动链振荡的范围内且所述传动链处于增幅振荡或所述振荡频率在引起所述塔架振荡的范围内且所述塔架处于增幅振荡，则当前周期输出切机指令至所述机组网侧并网开关；若不存在所述振荡频率在引起所述传动链振荡的范围内、所述传动链处于减幅振荡、所述振荡频率在引起所述塔架振荡的范围内及所述塔架处于减幅振荡，则当前周期不输出切机指令至所述机组网侧并网开关。5.如权利要求1所述的风电机组的振荡保护方法，其特征在于，根据所述电压信号的频率及频率对应的辨识规则确定当前周期是否出现振荡之前，还包括：
根据第一功率确定关系式确...

【专利技术属性】
技术研发人员：法拉蒂尔，杨靖，张书涵，许国东，贾凤，
申请(专利权)人：浙江运达风电股份有限公司，
类型：发明
国别省市：