风机转子动能抑制超低频振荡附加阻尼控制方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了风机转子动能抑制超低频振荡附加阻尼控制方法及系统，包括：根据阻尼控制启动

【技术实现步骤摘要】
风机转子动能抑制超低频振荡附加阻尼控制方法及系统


[0001]本专利技术涉及电力系统稳定与控制和新能源主动支撑电网
，具体涉及风机转子动能抑制超低频振荡附加阻尼控制方法及系统
。

技术介绍

[0002]近些年，以水电为主的电网出现了振荡频率低于
0.1Hz
的超低频振荡，其主要原因是水轮机的“水锤效应”与调试器的参数设置不合理
。
通常解决的办法是减小调速器的
PID
参数，提升系统阻尼，但这会显著弱化发电机的一次调频能力
。
[0003]在水风互补的多能系统中，缺乏利用风机转子动能抑制超低频振荡的控制方法
。

技术实现思路

[0004]本专利技术目的在于提供风机转子动能抑制超低频振荡附加阻尼控制方法及系统，针对水风互补的多能系统，在风机
(
即风电机组
)
定功率控制上增加一个附加阻尼控制并给出控制参数，该附加阻尼控制根据频率的偏差调节风机输出的功率，进而在超低频振荡时为系统提供正阻尼，实现对超低频振荡的抑制
。
[0005]本专利技术通过让风机抑制超低频振荡，可以避免减小水电机组的调速器的
PID
参数，不会削弱系统的一次调频能力；本专利技术在风机抑制超低频振荡的时候，仅需要释放很小的风机旋转动能就能实现对超低频振荡的抑制，并且当频率稳定时，风机自动恢复
MPPT(
最大功率点跟踪
)
运行，因此本专利技术对风机/>MPPT
运行影响较小
。
[0006]本专利技术通过下述技术方案实现：
[0007]第一方面，本专利技术提供了风机转子动能抑制超低频振荡附加阻尼控制方法，该方法包括：
[0008]根据阻尼控制启动
/
退出判据，启动或退出超低频振荡附加阻尼控制策略；
[0009]超低频振荡附加阻尼控制策略在风机定功率控制上增加一个附加阻尼控制产生的附加功率
Δ
P
D
，根据附加功率及风机
MPPT
控制生成的参考功率，叠加生成新的参考功率；
[0010]并将新的参考功率附加至发电机侧变流器定功率控制，在超低频振荡时为系统提供正阻尼，实现对超低频振荡的抑制；
[0011]其中，超低频振荡附加阻尼控制策略为根据电网的频率偏差
Δ
f
控制参数并调节风机输出的功率
。
[0012]进一步地，超低频振荡附加阻尼控制策略为根据电网的频率偏差控制参数并调节风机输出的功率，包括：
[0013]测得电网频率
f
，将电网频率
f
与电网额定频率
f
N
作差，生成频率偏差
Δ
f
；
[0014]通过隔直环节将频率偏差
Δ
f
中的直流分量滤除，保留超低频振荡量，得到第一处理后的频率偏差；
[0015]通过相位补偿环节对第一处理后的频率偏差和输出功率的相位差进行补偿，得到第二处理后的频率偏差；
[0016]通过阻尼增益环节控制阻尼增益
D
的大小，以使风机提供系统所需的阻尼；
[0017]通过限幅环节限制生成附加阻尼功率，以使生成的附加功率大小能够使风机稳定运行
。
[0018]进一步地，阻尼控制启动
/
退出判据包括超低频振荡附加阻尼控制启动判据和超低频振荡附加阻尼控制退出判据；
[0019]超低频振荡附加阻尼控制启动判据为：频率偏差大于启动阈值
Δ
f1，并且电网系统阻尼比小于电网系统允许的最小值；当满足以上这两个条件，经延时第一预设时长
(
比如
500
毫秒
)
启动超低频振荡附加阻尼控制策略；
[0020]超低频振荡附加阻尼控制退出判据为：频率偏差小于退出阈值
Δ
f2；当满足以上条件，经延时第二预设时长
(
比如
10
秒
)
退出超低频振荡附加阻尼控制策略
。
[0021]进一步地，启动阈值
Δ
f1和退出阈值
Δ
f2满足以下关系：
[0022]Δ
f1＞
Δ
f
H
≥
Δ
f2≥
Δ
f
S
[0023]式中，
Δ
f
H
为水电机组的一次调频死区，通常取
0.05Hz
；
Δ
f
S
为火电机组的一次调频死区，通常取
0.0325Hz
；因此推荐
Δ
f1取
0.1Hz
，
Δ
f
S
取
0.04Hz。
[0024]进一步地，假设风电场中每台风机的阻尼增益
D
相同，阻尼增益
D
满足以下关系式：
[0025][0026]式中，
D
min
为系统允许的最小阻尼转矩，
S
G
为电网发电机的总容量，
D
∑
为电网总的阻尼转矩，
S
WT_i
为第
i
台风机的容量，
N
为风机的总台数
。
[0027]进一步地，该方法在风机抑制超低频振荡时，仅需要释放很小的风机旋转动能就能实现对超低频振荡的抑制；并且当频率稳定时，风机自动恢复
MPPT
运行
。
[0028]第二方面，本专利技术又提供了风机转子动能抑制超低频振荡附加阻尼控制系统，该系统使用上述的风机转子动能抑制超低频振荡附加阻尼控制方法；该系统包括：
[0029]附加阻尼控制策略构建模块，用于根据电网的频率偏差
Δ
f
控制参数并调节风机输出的功率，生成超低频振荡附加阻尼控制策略；
[0030]启动退出模块，用于根据阻尼控制启动
/
退出判据，启动或退出超低频振荡附加阻尼控制策略；
[0031]阻尼控制模块，用于超低频振荡附加阻尼控制策略在风机定功率控制上增加一个附加阻尼控制产生的附加功率
Δ
P
D
，根据附加功率及风机
MPPT
控制生成的参考功率，叠加生成新的参考功率；并将新的参考功率附加至发电机侧变流器定功率控制，在超低频振荡时为系统提供正阻尼，实现对超低频振荡的抑制
。
[0032]进一步地，附加阻尼控制策略构建单元包括：
[0033]频率偏差生成单元，用于测得电网频率
f
，将电网频率
f
与电网额定频率
f<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
风机转子动能抑制超低频振荡附加阻尼控制方法，其特征在于，该方法包括：根据阻尼控制启动
/
退出判据，启动或退出超低频振荡附加阻尼控制策略；所述超低频振荡附加阻尼控制策略在风机定功率控制上增加一个附加阻尼控制产生的附加功率，根据所述附加功率及风机
MPPT
控制生成的参考功率，叠加生成新的参考功率；并将所述新的参考功率附加至发电机侧变流器定功率控制，在超低频振荡时为系统提供正阻尼，实现对超低频振荡的抑制；其中，所述超低频振荡附加阻尼控制策略为根据电网的频率偏差控制参数并调节风机输出的功率
。2.
根据权利要求1所述的风机转子动能抑制超低频振荡附加阻尼控制方法，其特征在于，所述超低频振荡附加阻尼控制策略为根据电网的频率偏差控制参数并调节风机输出的功率，包括：测得电网频率，将所述电网频率与电网额定频率作差，生成频率偏差；通过隔直环节将所述频率偏差中的直流分量滤除，保留超低频振荡量，得到第一处理后的频率偏差；通过相位补偿环节对所述第一处理后的频率偏差和输出功率的相位差进行补偿，得到第二处理后的频率偏差；通过阻尼增益环节控制阻尼增益的大小，以使风机提供系统所需的阻尼；通过限幅环节限制生成附加阻尼功率，以使生成的附加功率大小能够使风机稳定运行
。3.
根据权利要求1所述的风机转子动能抑制超低频振荡附加阻尼控制方法，其特征在于，所述阻尼控制启动
/
退出判据包括超低频振荡附加阻尼控制启动判据和超低频振荡附加阻尼控制退出判据；超低频振荡附加阻尼控制启动判据为：频率偏差大于启动阈值，并且电网系统阻尼比小于电网系统允许的最小值；当满足以上这两个条件，经延时第一预设时长启动超低频振荡附加阻尼控制策略；超低频振荡附加阻尼控制退出判据为：频率偏差小于退出阈值；当满足以上条件，经延时第二预设时长退出超低频振荡附加阻尼控制策略
。4.
根据权利要求3所述的风机转子动能抑制超低频振荡附加阻尼控制方法，其特征在于，启动阈值和退出阈值满足以下关系：
Δ
f1＞
Δ
f
H
≥
Δ
f2≥
Δ
f
S
式中，
Δ
f1为启动阈值；
Δ
f2为退出阈值；
Δ
f
H
为水电机组的一次调频死区；
Δ
f
S
为火电机组的一次调频死区
。5.
根据权利要求3所述的风机转子动能抑制超低频振荡附加阻尼控制方法，其特征在于，所述第一预设时长为
500
毫秒，所述第二预设时长为
10
秒
。6.
根据权利要求2所述的风机转子动能抑制超低频振荡附加阻尼控制方法，其特征在于，假设风电场中...

【专利技术属性】
技术研发人员：曾雪洋，陈刚，史华勃，李小鹏，张纯，张华杰，
申请(专利权)人：国网四川省电力公司电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：