一种风电场次同步振荡抑制方法和系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及电力系统控制技术领域，尤其是设及到可再生风电领域的控制技术。
【背景技术】
[0002] 近年来，我国大力发展可再生能源，特别是在风电能源的开发与利用领域有了长 足发展。由于风电资源一般位于远离负荷中屯、的偏远地区，因此远距离外送成为风电消纳 的主要方式。为提高输电效率，在远距离输电时常采用串联补偿技术。但是串联补偿技术容 易引发风电机组的次同步振荡问题，威胁风电场安全稳定运行。实际中已发生多次因次同 步振荡导致的风电场切机事故。
[000引次同步振荡现象最早发现于火电机组，包括次同步谐振（SubSynchrous Resonance，SSR)与装置引起的次同步振荡（SubSynchrous Torsional Interaction SSTI)，二者均与发电机轴系自然扭振频率有关。风电机组的次同步振荡是随着风力发电快 速发展而产生的新的振荡形式，主要是由于风电机组的快速调节特性可能导致系统在次同 步频率下出现负阻尼。运种振荡形式被称为次同步控制相互作用（Subsynchronous Con化01 Interaction，SSCI)。与传统SSR与SSTI不同的是，SSCI没有发电机轴系参与。同 时，随着风电场运行方式的改变振荡模态也发生变化，没有固定的振荡模态。传统的火电机 组次同步振荡抑制方法多采集转速作为输入信号，然而风电场内风电机组较多，每台机组 运行状态不一致，难W采集发电机转速作为输入信号。因此，用于抑制火电机组次同步振荡 的方法无法直接用于风电场次同步振荡的抑制。
[0004] 晶闽管控制串联电容(GCSC)由两个反串并联全控型的GTO形成的等效开关阀与一 个固定电容并联构成(如图1所示），可实现增大线路输送能力、优化潮流、降低网损等功能。 GCSC通过改变GTO关断延迟角可连续控制电容电压，由于流过GCSC的电流不变，其串入线路 的容抗可实现连续调节，如图2所示。本发明利用GCSC容抗控制模式可W灵活调节容抗的特 性，提出一种基于GCSC的风电场次同步振荡抑制方法。
【发明内容】
[0005] 有鉴于此，本发明的目的旨在克服现有技术中传统的火电机组次同步振荡抑制方 法多采集转速作为输入信号，然而风电场内风电机组较多，每台机组运行状态不一致，难W 采集发电机转速作为输入信号，因此，用于抑制火电机组次同步振荡的方法无法直接用于 风电场次同步振荡的抑制的问题，提出一种基于GCSC的风电场次同步振荡抑制方法，利用 晶闽管控制串联电容GCSC能够灵活调节串入线路的容抗的特点，并加入附加控制，干扰次 同步振荡自然建立过程，实现对风电场次同步振荡的抑制。
[0006] 为了实现此目的，本发明采取的技术方案为如下。
[0007] 本发明请求保护一种风电场次同步振荡抑制方法，包括如下步骤：
[000引A、检测风电场出口母线电流，获取母线电流各次同步频率的电流分量；
[0009] B、当某一次同步频率分量超过预定阔值时，启动风电场次同步振荡抑制；
[0010] c、对母线电流信号进行模态滤波、放大环节和相位补偿，调整晶闽管控制串联电 容的关断延迟角，调节晶闽管控制串联电容的容抗。
[0011] 其中，步骤C中，对母线电流信号进行模态滤波、放大环节和相位补偿，调整晶闽管 控制串联电容的关断延迟角包括：
[0012] CU确定不同运行工况对于风电场次同步振荡频率和振荡幅值的影响；
[0013] C2、利用振荡频率确定模态滤波的参数，利用振荡幅值确定放大环节的参数，利用 运行工况决定相位补偿环节的参数，对母线电流信号进行调整。
[0014] 进一步地，所述运行工况包括风电场出力和系统串补度，步骤C2中包括：
[0015] C21、利用系统串补度与振荡频率关系，确定模态滤波的参数；
[0016] C22、利用风电场出力与振荡幅值关系，确定放大环节的参数；
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[0017] C23、利用 确定相位补偿环节，其中有， 口二（1-sin60 / (l + sinW
[0018] j 7； =1/(似、古） ， r]=巧
[0019] 其中COx为振荡点角频率;0为需要补偿的角度;Ti、为为补偿环节时间常数。
[0020] 其中，模态滤波的带通频率范围为± 0.甜Z。
[0021] 本发明还请求保护一种风电场次同步振荡抑制系统，所述系统包括电信号检测单 元、自适应参数设置单元、模态滤波单元、放大环节单元和相位补偿单元，其中，
[0022] 电信号检测单元用于检测风电场出口母线电流，获取母线电流各频率的次同步电 流分量；
[0023] 自适应参数设置单元用于当某一次同步频率分量超过预定阔值时，启动风电场次 同步振荡抑制，并自适应配置模态滤波单元、放大环节单元和相位补偿单元的相关参数；
[0024] 滤波单元、放大环节单元和相位补偿单元分别对母线电流信号进行模态滤波、放 大环节和相位补偿，调整晶闽管控制串联电容的关断延迟角，调节晶闽管控制串联电容的 容抗。
[0025] 通过采用本发明的风电场次同步振荡抑制方法，利用晶闽管控制电容器GCSC能够 灵活改变串入线路容抗的特点，达到抑制风电场次同步振荡的目的。与采用其他FACTS装置 抑制次同步振荡的方法相比，所述方法原理清晰、控制系统结构简单、能够适应风电场灵活 多变的运行工况，更加适合抑制风电场次同步振荡。
【附图说明】
[0026] 图1是本发明【具体实施方式】中GCSC的结构示意图。
[0027] 图2是本发明【具体实施方式】中GCSC控制结构图。
[0028] 图3是本发明【具体实施方式】中GCSC附加控制结构图。
[0029] 图4是本发明【具体实施方式】中测试系统接线图。
[0030] 图5是本发明【具体实施方式】中串补度与出力对含GCSC风电场次同步振荡特性的影 响，其中，图(a)为振荡幅值变化图，图(b)为振荡频率变化图。
[0031 ]图6是自适应参数设置单元输入输出示意图。
[0032] 图7是本发明【具体实施方式】中基于GCSC的风电场次同步振荡抑制方法的抑制效果 示意图。
【具体实施方式】
[0033] 下面结合附图，对本发明作详细说明。
[0034] W下公开详细的示范实施例。然而，此处公开的具体结构和功能细节仅仅是出于 描述示范实施例的目的。
[0035] 然而，应该理解，本发明不局限于公开的具体示范实施例，而是覆盖落入本公开范 围内的所有修改、等同物和替换物。在对全部附图的描述中，相同的附图标记表示相同的元 件。
[0036] 同时应该理解，如在此所用的术语"和/或"包括一个或多个相关的列出项的任意 和所有组合。另外应该理解，当部件或单元被称为"连接"或"禪接"到另一部件或单元时，它 可W直接连接或禪接到其他部件或单元，或者也可W存在中间部件或单元。此外，用来描述 部件或单元之间关系的其他词语应该按照相同的方式理解(例如，"之间"对"直接之间"、 "相邻'对"直接相邻'等）。
[0037] 本发明具体实施例中风电场次同步振荡抑制系统的接线如图4所示，风电场内所 有风电机组等值为一台风机，经晶闽管控制电容器(GCSC)送出，与无穷大系统相连。电磁暂 态仿真模型在PSCAD/EMTDC中搭建。例如风电场额定出力为200丽，额定工况下系统串补度 为10%。等值风机类型选择目前最常用的，且受次同步振荡影响最大的双馈风电机组，轴系 采用单质量块模型，变频器采用软件内的高频开关器件模型搭建。通过在图4所示故障点设 置接地故障，激发风电场的次同步振荡。
[0038] 在上述测试系统中，形成自适应参数设置单元，具体步骤包括：
[0039] 1)搭建包含晶闽管控制电容器(GCSC)的风电场电磁暂态仿真模型，其中风电场内 所有风机可用一台风机进行等值。
[0040] 测试系统搭建完毕后，需验证系统在稳态运行时是否稳定，出力是否达到额定值； 还需验证在故障时，能否激发出典型的次同步振荡现象。验证无误后即可进行下一步。
[0041] 2)分析不同运行工况对含晶闽管控制电容器(GCSC)的风电场次同步振荡特性的 影响，其中特性主要指振荡频率与振荡幅值。
[0042] 所述运行工况主要指风电场出力与系统串补度。通过时域仿真分别分析风电场出 力与系统串补度对含GCSC风电场次同步振荡频率与幅值的影响。