针对风电柔直外送的次同步振荡抑制方法、装置及系统制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种针对风电柔直外送的次同步振荡抑制方法、装置及系统，该方法包括：获取海上风电并网系统的输出功率偏差；根据预设性能指标和输出功率偏差，采用遗传算法对海上风电并网系统的阻尼控制器进行参数优化，得到控制参数；输入输出功率偏差至阻尼控制器，以使阻尼控制器根据控制参数，对功率偏差进行带通滤波和移相，得到控制信号；输入控制信号至海上风电并网系统中的风电机组的第一变流器和柔性直流送端的第二变流器，调节第一变流器的有功功率和第二变流器的有功功率，直至消除系统输送功率的次同步振荡。采用本发明专利技术实施例，可利用优化后得到的控制参数对风电机组和柔性直流送端的变流器进行有功功率调节，实现次同步震荡抑制。次同步震荡抑制。次同步震荡抑制。

【技术实现步骤摘要】
和ω2为权重系数。
[0014]本专利技术中的性能指标同时考虑到风电机组的输出功率偏差以及柔性直流送端的输出功率偏差，以使的遗传算法根据该性能指标表达式计算得到用于消除功率偏差的控制参数，从而利用阻尼控制器平抑次同步振荡。
[0015]进一步地，所述根据预设性能指标和所述输出功率偏差，采用遗传算法对所述海上风电并网系统的阻尼控制器进行参数优化，得到控制参数，具体为：
[0016]其中，所述阻尼控制器包括：海上风电机组的第一阻尼控制器和柔性直流送端的第二阻尼控制器；所述控制参数包括：所述第一阻尼控制器的第一控制参数和所述第二阻尼控制器的第二控制参数；
[0017]S1、初始化种群和代数后，将所述性能指标作为目标函数，并计算全部个体的适应度；
[0018]S2、当每个个体的适应度都为满足期望值时，执行步骤S3；当某个个体的适应度不满足期望值时，对每个个体依次进行选择、交叉运算和变异运算后，返回步骤S1；
[0019]S3、对每个个体进行解码，得到优化后的参数，从述优化后的参数中选取对应于所述第一阻尼控制器的第一控制参数以及对应于所述第二阻尼控制器的第二控制参数。
[0020]进一步地，所述输入所述输出功率偏差至所述阻尼控制器，以使所述阻尼控制器根据所述控制参数，对所述功率偏差进行带通滤波和移相，得到控制信号，具体为：
[0021]其中，所述输出功率偏差包括：海上风电机组的第一输出功率偏差和柔性直流送端的第二输出功率偏差；所述阻尼控制器包括：海上风电机组的第一阻尼控制器和柔性直流送端的第二阻尼控制器；所述控制参数包括：所述第一阻尼控制器的第一控制参数和所述第二阻尼控制器的第二控制参数；
[0022]输入所述第一输出功率偏差至所述第一阻尼控制器，以使所述第一阻尼控制器根据所述第一输出功率偏差和第一控制参数，进行带通滤波和移相，得到第一控制信号；输入所述第二输出功率偏差至所述第二阻尼控制器，以使所述第二阻尼控制器根据所述第二输出功率偏差和第二控制参数，进行带通滤波和移相，得到第二控制信号。
[0023]进一步地，所述第一阻尼控制器根据所述第一输出功率偏差和第一控制参数，进行带通滤波和移相，得到第一控制信号，具体为：
[0024]其中，所述第一控制参数包括：第一增益参数、第一移相环节时间常数、第二移相环节时间常数；
[0025]所述第一阻尼控制器根据第一增益参数对所述第一输出功率偏差进行增益后，将所述第一输出功率偏差输入至带通滤波器，在预设带通范围下分离低频和次同步振荡模态，得到第一信号；
[0026]所述第一阻尼控制器根据第一控制参数，对所述第一信号进行相位补偿，得到第一控制信号；其中，所述相位补偿的表达式为：
[0027](1+T1s)2/(1+T2s)2；
[0028]其中，T1和T2分别为所述第一移相环节时间常数和所述第二移相环节时间常数，s为拉普拉斯算子。
[0029]进一步地，所述第二阻尼控制器根据所述第二输出功率偏差和第二控制参数，进行带通滤波和移相，得到第二控制信号，具体为：
[0030]其中，所述第二控制参数包括：第二增益参数、第三移相环节时间常数、第四移相环节时间常数；
[0031]所述第二阻尼控制器根据第一增益参数对所述第一输出功率偏差进行增益后，将所述第一输出功率偏差输入至带通滤波器，在预设带通范围下分离低频和次同步振荡模态，得到第二信号；
[0032]所述第二阻尼控制器根据第二控制参数，对所述第二信号进行相位补偿，得到第二控制信号；其中，所述相位补偿的表达式为：
[0033](1+T3s)2/(1+T4s)2；
[0034]其中，T3和T4分别为所述第三移相环节时间常数和所述第四移相环节时间常数，s为拉普拉斯算子。
[0035]本专利技术中的第一阻尼控制器和第二阻尼控制器分别根据优化后第一控制参数和第二控制参数，对第一输出功率偏差和第二输出功率偏差进行滤波、移相等处理，使得到的第一控制信号和第二控制信号可用于同时对风电机组和柔性直流送端进行有功功率调节，实现次同步振荡抑制。
[0036]进一步地，输入所述控制信号至所述海上风电并网系统中的风电机组的第一变流器和柔性直流送端的第二变流器，调节所述第一变流器的有功功率和所述第二变流器的有功功率，具体为：
[0037]输入所述第一控制信号至所述海上风电机组的第一变流器，改变所述第一变流器的直轴电流，以调节所述第一变流器的有功功率；输入所述第二控制信号至所述柔性直流送端的第二变流器，改变所述第二变流器的直轴电流，以调节所述第二变流器的有功功率。
[0038]本专利技术对变流器进行有功功率调节时，采用对变流器直轴电流的调节控制实现，从而更为快速的抑制次同步振荡。
[0039]进一步地，所述输出功率偏差为海上风电并网系统的本地信号。
[0040]本专利技术的输出功率偏差采用本地信号，保证更为及时进行处理并通过阻尼控制器调节变流器实现次同步振荡抑制。
[0041]另一方面，本专利技术实施例还提供了针对风电柔直外送的次同步振荡抑制装置，包括：信息获取模块、参数优化模块、信号生成模块和振荡抑制模块；
[0042]其中，所述信息获取模块用于获取海上风电并网系统的输出功率偏差；
[0043]所述参数优化模块用于根据预设性能指标和所述输出功率偏差，采用遗传算法对所述海上风电并网系统的阻尼控制器进行参数优化，得到控制参数；
[0044]所述信号生成模块用于输入所述输出功率偏差至所述阻尼控制器，以使所述阻尼控制器根据所述控制参数，对所述功率偏差进行带通滤波和移相，得到控制信号；
[0045]所述振荡抑制模块用于输入所述控制信号至所述海上风电并网系统中的风电机组的第一变流器和柔性直流送端的第二变流器，调节所述第一变流器的有功功率和所述第二变流器的有功功率，直至消除系统输送功率的次同步振荡。
[0046]本专利技术根据风电场和柔性直流送端的输出功率偏差，结合遗传算法对阻尼控制器的控制参数进行优化，以使优化得到的控制信号对风电场和柔性直流送端的功率偏差进行消除，降低次同步振荡；此外，通过风电机组和柔性直流送端各自的阻尼控制器进行滤波移相得到各自的控制信号，除了对风电机组的有功功率进行控制外，还对柔性直流送端的有
功功率进行控制，协同消除输出功率偏差，实现对次同步振荡的抑制。
[0047]进一步地，本专利技术实施例还提供了针对风电柔直外送的次同步振荡抑制系统，包括：控制终端、第一阻尼控制器、第二阻尼控制器、风电场、第一MMC模块和第二MMC模块；
[0048]其中，所述控制终端用于执行如本专利技术实施例所述的针对风电柔直外送的次同步振荡抑制方法；
[0049]所述风电场通过第一变压器与所述第一MMC模块的输入端连接；
[0050]所述第一阻尼控制器的输入端与所述风电场和所述第一变压器的连接点连接；
[0051]所述第一阻尼控制器的输出端与所述风电场连接；
[0052]所述第一本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种针对风电柔直外送的次同步振荡抑制方法，其特征在于，包括：获取海上风电并网系统的输出功率偏差；根据预设性能指标和所述输出功率偏差，采用遗传算法对所述海上风电并网系统的阻尼控制器进行参数优化，得到控制参数；输入所述输出功率偏差至所述阻尼控制器，以使所述阻尼控制器根据所述控制参数，对所述功率偏差进行带通滤波和移相，得到控制信号；输入所述控制信号至所述海上风电并网系统中的风电机组的第一变流器和柔性直流送端的第二变流器，调节所述第一变流器的有功功率和所述第二变流器的有功功率，直至消除系统输送功率的次同步振荡。2.如权利要求1所述的针对风电柔直外送的次同步振荡抑制方法，其特征在于，所述预设性能指标的表达式为：其中，所述输出功率偏差包括：海上风电机组的第一输出功率偏差和柔性直流送端的第二输出功率偏差；其中，t为时间，ΔP
F
为所述第一输出功率偏差，ΔP
s
为所述第二输出功率偏差，ω1和ω2为权重系数。3.如权利要求2所述的针对风电柔直外送的次同步振荡抑制方法，其特征在于，所述根据预设性能指标和所述输出功率偏差，采用遗传算法对所述海上风电并网系统的阻尼控制器进行参数优化，得到控制参数，具体为：其中，所述阻尼控制器包括：海上风电机组的第一阻尼控制器和柔性直流送端的第二阻尼控制器；所述控制参数包括：所述第一阻尼控制器的第一控制参数和所述第二阻尼控制器的第二控制参数；S1、初始化种群和代数后，将所述性能指标作为目标函数，并计算全部个体的适应度；S2、当每个个体的适应度都为满足期望值时，执行步骤S3；当某个个体的适应度不满足期望值时，对每个个体依次进行选择、交叉运算和变异运算后，返回步骤S1；S3、对每个个体进行解码，得到优化后的参数，从述优化后的参数中选取对应于所述第一阻尼控制器的第一控制参数以及对应于所述第二阻尼控制器的第二控制参数。4.如权利要求1所述的针对风电柔直外送的次同步振荡抑制方法，其特征在于，所述输入所述输出功率偏差至所述阻尼控制器，以使所述阻尼控制器根据所述控制参数，对所述功率偏差进行带通滤波和移相，得到控制信号，具体为：其中，所述输出功率偏差包括：海上风电机组的第一输出功率偏差和柔性直流送端的第二输出功率偏差；所述阻尼控制器包括：海上风电机组的第一阻尼控制器和柔性直流送端的第二阻尼控制器；所述控制参数包括：所述第一阻尼控制器的第一控制参数和所述第二阻尼控制器的第二控制参数；输入所述第一输出功率偏差至所述第一阻尼控制器，以使所述第一阻尼控制器根据所述第一输出功率偏差和第一控制参数，进行带通滤波和移相，得到第一控制信号；输入所述第二输出功率偏差至所述第二阻尼控制器，以使所述第二阻尼控制器根据所述第二输出功率偏差和第二控制参数，进行带通滤波和移相，得到第二控制信号。
5.如权利要求4所述的针对风电柔直外送的次同步振荡抑制方法，其特征在于，所述第一阻尼控制器根据所述第一输出功率偏差和第一控制参数，进行带通滤波和移相，得到第一控制信号，具体为：其中，所述第一控制参数包括：第一增益参数、第一移相环节时间常数、第二移相环节时间常数；所述第一阻尼控制器根据第一增益参数对所述第一输出功率偏差进行增益后，将所述第一输出功率偏差输入至带通滤波器，在预设带通范围下分离低频和次同步振荡模态，得到第一信号；所述第一阻尼控制器根据第一控制参数，对所述第一信号进行相位补偿，得到第一控制信号；其中...

【专利技术属性】
技术研发人员：雷翔胜，王彦峰，王兴华，余梦泽，朱文卫，郭金根，潘柏崇，吴小蕙，车伟娴，许成昊，董晗拓，杨帆，刘寒轩，
申请(专利权)人：广东电网有限责任公司，
类型：发明
国别省市：