一种评估风电机组送出系统次同步振荡的方法
【专利摘要】本发明提供一种评估风电机组送出系统次同步振荡问题的研究方法，该方法公开了双馈感应型风电机组在单机无穷大系统下的次同步振荡等效研究模型，该模型经过严格的理论推导及PSCAD仿真环境验证，可用于分析、评估双馈感应型风机的次同步振荡问题，以指导风电机组的在线监测及相关领域的应用。
【专利说明】-种评估风电机组送出系统次同步振荡的方法 【技术领域】
[0001] 本发明属于电力系统【技术领域】，尤其适应于双馈感应型风机与串补传输系统相互 作用的次同步振荡问题的研究和应用。 【背景技术】
[0002] 2009年在德克萨斯州，345kV架空线路发生单相接地故障，这导致两个风电厂 (三百台双馈风机，容量485MW)与串补（串补度50 % )辐射连接，在初始200ms内，系统 中次同步振荡电流增幅达到额定幅值的1.5倍，线路跳闸1.5s后，系统电压升高至额定电 压的2倍。经分析，这次事故是由于双馈感应型风机的电压源换向器和串补线路发生了无 阻尼振荡，使得电压升高，电流波形严重畸变，电力设备跳闸，大量旁路变流器电阻crowbar 脱网。
[0003] 风力发电机组是我国主要的清洁能源发电设备，目前在新投运的风机机组中，约 有80%为双馈型感应风机，此类风机发电设备产生的电能需要经过输电线路传输到负荷区 域，随着全国性互联大电网的快速发展，输电线路的串联电容补偿、直流输电、电力系统稳 定器的不当加装等，均有可能诱发、导致次同步振荡（SS0)现象。这种因风电机组控制系统 与串补输电线路之间的相互作用诱发的次同步振荡称为SSCI，与传统的次同步振荡相比， 它不涉及发电机的轴系问题，是一种纯粹的电气振荡，因此其起振速度很快，直接威胁电网 和机组的安全运行。
[0004] 目前，国内尚无对SSCI激发机理和仿真模型的研究，本申请介绍了一种评估风电 机组送出系统次同步振荡问题的研究方法，该方法研究了双馈感应型风电机组在单机无穷 大系统下的次同步振荡等效模型，通过经过严格的理论推导及PSCAD仿真环境验证，给出 SSCI影响因素和系统稳定性评估方法，对分析风电输电系统的次同步振荡问题具有指导和 实用价值。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的在于提供一种评估风电机组送出系统次同步振荡的研究方法。本发 明适用于含有串补输电的风机送出系统，给出详细的次同步振荡等效电路模型，通过理论 推导和仿真验证，分析SSCI影响因素，本发明具体采用以下技术方案：
[0006] -种评估风电机组送出系统次同步振荡的方法，其特征在于，所述方法包括以下 步骤：
[0007] (1)建立双馈型感应风机转子控制系统的传递模型：
[0008]
【权利要求】
1. 一种评估风电机组送出系统次同步振荡的方法，其特征在于： 所述方法建立双馈感应型风电机组在单机无穷大系统下的次同步振荡等效模型，用于 分析、评估双馈感应型风机的次同步振荡情况。
2. -种评估风电机组送出系统次同步振荡的方法，其特征在于，所述方法包括以下步 骤： (1) 建立双馈型感应风机转子控制系统的传递模型：
式中I为转子电压，L为转子电流，Kp及?\分别为风机转子PI控制器的增益系数和 时间系数，ω为转子频率； (2) 建立双馈感应型风机在无穷大系统下的等效系统模型，该系统模型包括风机的等 效模型、传输线路模型、可控串补模型，及无穷大电网的等效模型，其中风机产生的电能通 过传输线路输送到无穷大电网，线路模型的中间装设可控串补； (3) 计算步骤（2)中等效系统模型在频域的等值阻抗：
其中：Ι^(ω)表示转子频率ω下的等值电阻；Χ^ω)表示转子频率为ω下的等值电 抗，艮为转子电阻，札为输电线路电阻，Rs为定子电阻，Sl为转子转速差，Q为输电线路感 抗，L s为定子感抗，k为转子感抗；C为串补等效容抗； 令等值电抗'（ω) =0时，计算所述送出系统的谐振频率，该谐振频率即所述系 统的次同步振荡频率：
所述次同步振荡频率下的系统等值电阻:
其中：ωΜ为次同步振荡频率； (4) 建立风机到风场的等效模型，并采用电力仿真系统搭建风场送出系统仿真模型，其 中等效方法为：将风电厂在公共连接点处等效为一台风电机组，等值风机的容量为整个风 电厂的容量，风机阻抗值不变； (5) 在仿真系统中设置不同串补度、转子控制器增益及风机出力，分析并评估其对风机 送出系统次同步振荡的影响。
3. 根据权利要求2所述的评估风电机组送出系统次同步振荡的方法，其特征在于： 线路串补度同时影响次同步振荡的频率和衰减率；串补度越高，有功功率的次同步振 荡频率越低，次同步振荡的幅值衰减率越大，发散越严重。
4.根据权利要求2所述的评估风电机组送出系统次同步振荡的方法，其特征在于： 风电机组转子侧PI控制器增益Kp影响次同步振荡的衰减率，Kp越大，次同步振荡幅 值的衰减率越大，发散越严重。
【文档编号】H02J3/24GK104104097SQ201410384985
【公开日】2014年10月15日 申请日期:2014年8月7日 优先权日:2014年8月7日
【发明者】孙勇, 王莹莹, 郑太一, 常富杰, 蔡宏毅, 钱华东, 杨国新, 张志东 申请人:国网吉林省电力有限公司, 北京四方继保自动化股份有限公司