直驱风机并网系统宽频振荡抑制方法、装置、介质及设备制造方法及图纸

本发明专利技术公开了直驱风机并网系统宽频振荡抑制方法、装置、介质及设备，包括，获取风机的实时数据，包括实时状态数据和实时并网点电流数据；根据实时状态数据，基于预设的输出阻抗矩阵函数，得到风机的实时输出阻抗矩阵；根据风机的实时输出阻抗矩阵，得到多个幅相补偿通道的传递函数；将实时并网点电流数据输入相应的幅相补偿通道的传递函数，作用后得到附加电压输出参考数据；根据附加电压输出参考数据，基于预先获取的原风机控制器电压输出参考数据，得到风机控制器的实际电压输出数据，以实现风机侧阻抗重塑，进而抑制直驱风机并网系统的宽频振荡。自适应能力强，适用于多种运行工况和多种振荡模态。况和多种振荡模态。况和多种振荡模态。

【技术实现步骤摘要】
直驱风机并网系统宽频振荡抑制方法、装置、介质及设备


[0001]本专利技术涉及直驱风机并网系统宽频振荡抑制方法、装置、介质及设备，属于电力系统稳定控制


技术介绍

[0002]以风电、光伏为代表的新能源近年来快速发展，其中，直驱风机由于运行效率高、调速范围宽、故障穿越能力强等优点，在新建风电场尤其风电场经柔直输电系统中占有越来越多份额。然而，直驱风机并网变流器具有的“低惯性、非线性、多时间控制尺度”等特征也使得直驱风电并网系统中各元件发生更复杂的交互作用，存在宽频段振荡风险。自2015年起，新疆哈密发生直驱风电机群的振荡事故100余次，覆盖10～90Hz频段，属于次/超同步振荡，并引起临近汽轮机组连锁切机；2013年，德国北海BorWin1柔直工程在海上直驱风场接入时，出现250～350Hz振荡现象，属于中高频振荡，并导致换流站滤波电容爆炸。
[0003]现有技术中，为抑制直驱风电场次同步振荡，在风机变流器中加入校正控制环节，具有低成本及低控制难度的优点。通过在控制器中加入校正控制环节从而改变系统的阻抗特征，改善系统的阻抗交互作用，提高系统稳定性。然而，现有技术中的校正控制常针对单一振荡模态设计，在风电场运行过程中，不确定因素较多，风机运行状态变化大，振荡频率呈大范围时变特性，导致现有校正控制方法难以适应系统多种运行工况和多种振荡模态。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于克服现有技术中的不足，提供直驱风机并网系统宽频振荡抑制方法、装置、介质及设备，通过在线获取系统实时运行数据，实现了直驱风机并网系统的宽频振荡抑制，自适应能力强，适用于多种运行工况和多种振荡模态。
[0005]为达到上述目的，本专利技术是采用下述技术方案实现的：
[0006]第一方面，本专利技术公开了直驱风机并网系统宽频振荡抑制方法，包括如下步骤：
[0007]获取风机的实时数据，包括实时状态数据和实时并网点电流数据；
[0008]根据所述实时状态数据，基于预设的输出阻抗矩阵函数，得到风机的实时输出阻抗矩阵；
[0009]根据所述风机的实时输出阻抗矩阵，选择实部小于零的频率点作为补偿频段，对补偿频段内的实时输出阻抗矩阵取反，得到多个幅相补偿通道的传递函数；
[0010]将所述实时并网点电流数据输入相应的幅相补偿通道的传递函数，作用后得到附加电压输出参考数据；
[0011]根据所述附加电压输出参考数据，基于预先获取的原风机控制器电压输出参考数据，得到风机控制器的实际电压输出数据，以实现风机侧阻抗重塑，进而抑制直驱风机并网系统的宽频振荡。
[0012]进一步的，所述预设的输出阻抗矩阵函数的表达式如下：
[0013][0014]式中：Z
PMSG
‑
offline
(s)表示风机的输出阻抗矩阵；
[0015]Z
dd
(s)表示d
‑
d通道的输出阻抗分量，Z
dd
(s)＝Z
dd
(f,P,Q,U
o
)；
[0016]Z
dq
(s)表示d
‑
q通道的输出阻抗分量，Z
dq
(s)＝Z
dq
(f,P,Q,U
o
)；
[0017]Z
qd
(s)表示q
‑
d通道的输出阻抗分量，Z
qd
(s)＝Z
qd
(f,P,Q,U
o
)；
[0018]Z
qq
(s)表示q
‑
q通道的输出阻抗分量，Z
qq
(s)＝Z
qq
(f,P,Q,U
o
)；
[0019]f表示频率；P表示输出有功数据；Q表示输出无功数据；U
o
表示并网点电压数据。
[0020]进一步的，所述实时状态数据包括实时输出有功数据、实时输出无功数据和实时并网点电压数据。
[0021]进一步的，获取风机的实时数据，还包括对所述实时状态数据进行滤波处理操作，得到滤波后的实时状态数据；其中，所述滤波处理操作包括低通滤波处理操作，所述滤波后的实时状态数据的表达式如下：
[0022][0023]其中，P
′
rt
表示滤波后的实时输出有功数据；P
rt
表示实时输出有功数据；Q
′
rt
表示滤波后的实时输出无功数据；Q
rt
表示实时输出无功数据；u
′
ort
表示滤波后的实时并网点电压数据；u
ort
表示实时并网点电压数据；G
LPF
(s)表示低通滤波处理操作。
[0024]进一步的，所述风机的实时输出阻抗矩阵的表达式如下：
[0025][0026]式中：Z
PMSG
‑
online
(s)表示风机的实时输出阻抗矩阵；
[0027]Z
dd
(s)表示d
‑
d通道的实时输出阻抗分量，Z
dd
(s)＝Z
dd
(f,P
rt
′
,Q
rt
′
,u
ort
′
)；
[0028]Z
dq
(s)表示d
‑
q通道的实时输出阻抗分量，Z
dq
(s)＝Z
dq
(f,P
rt
′
,Q
rt
′
,u
ort
′
)；
[0029]Z
qd
(s)表示q
‑
d通道的实时输出阻抗分量，Z
qd
(s)＝Z
qd
(f,P
rt
′
,Q
rt
′
,u
ort
′
)；
[0030]Z
qq
(s)表示q
‑
q通道的实时输出阻抗分量，Z
qq
(s)＝Z
qq
(f,P
rt
′
,Q
rt
′
,u
ort
′
)。
[0031]进一步的，响应于风机采用单位功率因数控制时，实时输出无功数据Q
rt
为0，滤波后的实时输出无功数据Q
′
rt
为0，所述d
‑
d通道的实时输出阻抗分量、d
‑
q通道的实时输出阻抗分量、q
‑
d通道的实时输出阻抗分量和q
‑
q通道的实时输出阻抗分量的表达式如下：
[0032][00本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.直驱风机并网系统宽频振荡抑制方法，其特征是，包括如下步骤：获取风机的实时数据，包括实时状态数据和实时并网点电流数据；根据所述实时状态数据，基于预设的输出阻抗矩阵函数，得到风机的实时输出阻抗矩阵；根据所述风机的实时输出阻抗矩阵，选择实部小于零的频率点作为补偿频段，对补偿频段内的实时输出阻抗矩阵取反，得到多个幅相补偿通道的传递函数；将所述实时并网点电流数据输入相应的幅相补偿通道的传递函数，作用后得到附加电压输出参考数据；根据所述附加电压输出参考数据，基于预先获取的原风机控制器电压输出参考数据，得到风机控制器的实际电压输出数据，以实现风机侧阻抗重塑，进而抑制直驱风机并网系统的宽频振荡。2.根据权利要求1所述的直驱风机并网系统宽频振荡抑制方法，其特征是，所述预设的输出阻抗矩阵函数的表达式如下：式中：Z
PMSG
‑
offline
(s)表示风机的输出阻抗矩阵；Z
dd
(s)表示d
‑
d通道的输出阻抗分量，Z
dd
(s)＝Z
dd
(f,P,Q,U
o
)；Z
dq
(s)表示d
‑
q通道的输出阻抗分量，Z
dq
(s)＝Z
dq
(f,P,Q,U
o
)；Z
qd
(s)表示q
‑
d通道的输出阻抗分量，Z
qd
(s)＝Z
qd
(f,P,Q,U
o
)；Z
qq
(s)表示q
‑
q通道的输出阻抗分量，Z
qq
(s)＝Z
qq
(f,P,Q,U
o
)；f表示频率；P表示输出有功数据；Q表示输出无功数据；U
o
表示并网点电压数据。3.根据权利要求1所述的直驱风机并网系统宽频振荡抑制方法，其特征是，所述实时状态数据包括实时输出有功数据、实时输出无功数据和实时并网点电压数据。4.根据权利要求3所述的直驱风机并网系统宽频振荡抑制方法，其特征是，获取风机的实时数据，还包括对所述实时状态数据进行滤波处理操作，得到滤波后的实时状态数据；其中，所述滤波处理操作包括低通滤波处理操作，所述滤波后的实时状态数据的表达式如下：其中，P
′
rt
表示滤波后的实时输出有功数据；P
rt
表示实时输出有功数据；Q
′
rt
表示滤波后的实时输出无功数据；Q
rt
表示实时输出无功数据；u
′
ort
表示滤波后的实时并网点电压数据；u
ort
表示实时并网点电压数据；G
LPF
(s)表示低通滤波处理操作。5.根据权利要求4所述的直驱风机并网系统宽频振荡抑制方法，其特征是，所述风机的实时输出阻抗矩阵的表达式如下：
式中：Z
PMSG
‑
online
(s)表示风机的实时输出阻抗矩阵；Z
dd
(s)表示d
‑
d通道的实时输出阻抗分量，Z
dd
(s)＝Z
dd
(f,P
rt
′
,Q
rt
′
,u
ort
′
)；Z
dq
(s)表示d
‑
q通道的实时输出阻抗分量，Z
dq
(s)＝Z
dq
(f,P
rt
′
,Q
rt
′
,u
ort
′
)；Z
qd
(s)表示q
‑
d通道的实时输出阻抗分量，Z
qd
(s)＝Z
qd
(f,P
rt
′
,Q
rt
′
,u
ort
′
)；Z
qq
(s)表示q
‑
q通道的实时输出阻抗分量，Z
qq
(s)＝Z
qq
(f,P
rt
′
,Q
rt
′
,u
ort
′
)。6.根据权利要求5所述的直驱风机并网系统宽频振荡抑制方法，其特征是，响应于风机采用单位功率因数控制时，实时输出无功数据Q
rt
为0，滤波后的实时输出无功数据Q
′
rt
为0，所述d
‑
d通道的实时输出阻抗分量、d
‑
q通道的实时输出阻抗分量、q
‑
d通道的实时输出阻抗分量和q
‑
q通道的实时输出阻抗分量的表达式如下：式中，U
dc

【专利技术属性】
技术研发人员：袁宇波，姜云龙，韩少华，史明明，张宸宇，袁晓冬，王秀茹，邱冬，陈午森，葛雪峰，刘瑞煌，缪惠宇，肖小龙，喻建瑜，潘益，
申请(专利权)人：国网江苏省电力有限公司宿迁供电分公司江苏省电力试验研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：