一种基于参数调整抑制风电送出系统中频振荡方法与流程

本发明属于新能源电力系统稳定性分析和安全控制领域，具体涉及一种基于参数调整抑制风电送出系统中频振荡方法。

背景技术：

20世纪以来，以煤、石油、天然气为代表的化石能源成为人类社会发展所依赖的主要能源，然而，化石能源具有不可再生的特点，同时，化石能源在使用的过程中会产生大量有毒气体和温室气体，对环境造成污染，并引发全球变暖等问题。有鉴于此，世界各国都大力发展风力发电技术。截止目前，风力发电已经成为电力供应中不可忽视的能源。

大量风电场并网在带来清洁电力的同时也引发了一系列新型振荡问题。风机的控制系统在设计时注重工频附近的稳定性，而对于工频之外频段的稳定性无法全部顾及。当风电并网后，一方面有可能对来自外电网的某些非工频的扰动产生放大作用，产生相应的振荡；另一方面可能会与其他设备互作用产生新的振荡模态，在该模态下的阻尼不足时，同样会产生振荡。

为保证风电送出系统的安全稳定运行，尽可能的降低系统的振荡风险，需提供有效的振荡抑制措施。本专利针对风电送出系统中频振荡抑制问题，提出了一种基于参数调整抑制风电送出系统中频振荡方法，通过改变风机出口无功补偿设备的控制参数，从控制环节实现中频振荡抑制。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种基于参数调整抑制风电送出系统中频振荡方法，该方法针对风电送出系统存在的中频振荡现象，通过改变风机出口无功补偿设备附加阻尼的控制参数，从控制环节实现中频振荡抑制。

方案如下：

一种基于参数调整抑制风电送出系统中频振荡方法，其特征包含以下步骤：

步骤1：确定需要抑制的中频振荡频率范围。

步骤2：根据振荡分量的频率，计算无功补偿设备附加阻尼的滤波环节时间常数。

步骤3：选择无功补偿设备附加阻尼的比例参数，调节系统附加阻尼的大小。

所述步骤1中，根据风电送出系统的振荡特征，确定需要抑制的振荡频率范围为fl-fh；

振荡频率的范围可以通过运行经验直接给出，也可对录波数据进行频谱分析得到。

所述步骤2中，根据振荡分量的频率fl-fh，计算无功补偿设备附加阻尼的滤波环节时间常数tf；

附加阻尼中，高通滤波器的传递函数为：

仅当风电场集电母线电压中含有中频振荡的信号时，该附加阻尼控制器才起作用，给系统增加阻尼，而稳态时附加阻尼控制器输出为0，因此，无功补偿设备附加阻尼的滤波环节时间常数tf需要满足：

由此求得附加阻尼的滤波环节时间常数tf满足条件的最小值。

所述步骤3中，选择无功补偿设备附加阻尼的比例参数k1，调节系统附加阻尼的大小。

根据实际运行情况，选择合适的，一般要求调整参数后母线电压振荡幅值均不超过10^-3p.u。此外，参数k1的取值不应过小，否则控制器所提供的正阻尼不足以抵消原有系统的负阻尼。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。

图1为本发明实施例提供的基于参数调整抑制风电送出系统中频振荡方法流程示意图；

图2为本发明实施例搭建的仿真系统结构示意图。

图3为本发明实施例所举出的无功补偿设备附加阻尼拓扑结构示意图。

图4为本发明实施例的中频振荡抑制前后结果示意图。

具体实施方式

图1为本发明的流程图，包括以下步骤：

步骤一：确定需要抑制的中频振荡频率范围。

步骤二：根据振荡分量的频率，计算无功补偿设备附加阻尼的滤波环节时间常数。

步骤三：选择无功补偿设备附加阻尼的比例参数，调节系统附加阻尼的大小。

下面以实例来对本发明所述方法进行论证。

本实施例利用pscad搭建仿真系统，如图2所示。风电机组单机容量2.222mva，台数12；箱式变压器容量2.222mva，台数12，变比0.69/35kv；动态无功补偿装置容量22mva，额定电压25kv；动态无功补偿装置出口变压器容量25mva，变比25/35kv；并联电容器容量17mvar，额定电压35kv；升压站主变压器容量120mva，变比35/110kv；受端电网容量19052mva，等值电抗0.577ω。

运行时，图2所示的仿真系统出现311.9hz-361.2hz频段内的振荡，振荡分量的幅值约为工频分量的15％，已严重威胁系统的安全运行。

图3给出了无功补偿设备附加阻尼拓扑结构示意图，需要确定附加阻尼控制环节中的时间常数和比例参数。

根据实际运行分析，得到仿真系统中故障分量的频率fl＝311.9hz，fh＝361.2hz。

求解得到附加阻尼控制环节中的时间常数需满足tf1≥0.001s。为保证一定的裕度，这里tf1取值为0.038s。

比较不同比例参数下，系统振荡的抑制情况，最终确定附加阻尼控制环节比例参数k1取值为4.2。

最终，图4给出了参数调整前后风电场送出系统的运行情况，可以看出，接入附加阻尼控制后，风电场母线电压、输出的有功和无功振荡都被基本抑制。

综上，本发明所述的基于参数调整抑制风电送出系统中频振荡方法可行，且具有工程应用价值。

值得注意的是，本发明实施例中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。

技术特征：

1.一种基于参数调整抑制风电送出系统中频振荡方法，其特征包含以下步骤：

步骤1、确定需要抑制的中频振荡频率范围;

步骤2、根据振荡分量的频率，计算无功补偿设备附加阻尼的滤波环节时间常数;

步骤3、选择无功补偿设备附加阻尼的比例参数，调节系统附加阻尼的大小。

2.根据要求1所述的基于参数调整抑制风电送出系统中频振荡方法，其特征在于：根据风电送出系统的振荡特征，确定需要抑制的振荡频率范围为fl―fh；

振荡频率的范围可以通过运行经验直接给出，也可对录波数据进行频谱分析得到。

3.根据要求1所述的基于参数调整抑制风电送出系统中频振荡方法，其特征在于：根据振荡分量的频率fl―fh，计算无功补偿设备附加阻尼的滤波环节时间常数tf；

附加阻尼中，高通滤波器的传递函数为：

（1）

仅当风电场集电母线电压中含有中频振荡的信号时，该附加阻尼控制器才起作用，给系统增加阻尼，而稳态时附加阻尼控制器输出为0，因此，无功补偿设备附加阻尼的滤波环节时间常数tf需要满足：

（2）

由此求得附加阻尼的滤波环节时间常数tf满足条件的最小值。

4.根据要求1所述的基于参数调整抑制风电送出系统中频振荡方法，其特征在于：选择无功补偿设备附加阻尼的比例参数k1，调节系统附加阻尼的大小；

根据实际运行情况，选择合适的，一般要求调整参数后母线电压振荡幅值均不超过10^-3p.u；

此外，参数k1的取值不应过小，否则控制器所提供的正阻尼不足以抵消原有系统的负阻尼。

技术总结
本专利提出了一种基于参数调整抑制风电送出系统中频振荡方法。该方法可以在动态无功补偿装置的控制环节改变控制参数，从而实现风电送出系统的中频振荡抑制。首先，确定需要抑制的中频振荡频率范围；其次，根据振荡分量的频率，计算无功补偿设备附加阻尼的滤波环节时间常数；最后，选择无功补偿设备附加阻尼的比例参数，调节系统附加阻尼的大小。

技术研发人员：薛安成;王子哲;付潇宇;乔登科;吴雨
受保护的技术使用者：华北电力大学
技术研发日：2019.02.27
技术公布日：2019.11.29