一种基于调相机构网的风电场暂态同步稳定性控制方法

本发明属于风电并网系统同步稳定性控制，具体涉及一种基于调相机构网的风电场暂态同步稳定性控制方法。

背景技术：

1、大规模风电场集中式并网、长距离输送的新格局逐步形成。然而，新能源集中送出系统动态无功支撑能力较弱，频率电压安全性以及小扰动稳定问题凸显，极大限制了风电基地的外送能力。同步调相机作为一种特殊的同步电机，可提供短路容量、无功及惯量支撑，在提升系统短路比、增强系统电压和频率安全性等方面独具优势。目前，国内外已开展了一系列同步调相机与新能源发电组合，即基于分布式调相机的构网型风电场的相关研究。结果表明，此种组合可作为一种新形式电网支撑型电源，有助于缓解送端系统暂态过电压、次超同步振荡以及抑制故障暂态中新能源大规模脱网。未来，基于分布式调相机的构网型风电场有望成为未来构网型风场主流建设模式之一。

2、然而，尽管基于调相机构网的风电场的建设理念具有诸多优势，但同步调相机也会对系统的暂态功角稳定性构成潜在威胁。同步调相机作为一种没有原动机和机械负载的特殊同步电机，具备惯性响应特性，该特性决定了同步调相机也会与同步发电机一起承担系统暂态过程中的不平衡功率。一般而言，同步调相机的静态稳定裕度很大，不易发生暂态失步，但当同步调相机安装于风场附近时，故障期间及恢复阶段中风场的出力变化会影响邻近调相机转子动态，继而引发同步调相机的暂态功角稳定性问题。同步调相机的功角稳定性或将成为制约新能源出力极限的又一瓶颈。因此，制定简单高效且有针对性的暂态同步稳定控制方案对于成功构建基于分布式调相机的构网型风电场势在必行。

技术实现思路

1、为了克服上述现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种基于调相机构网的风电场暂态同步稳定性控制方法，本发明通过pll测量相位的反馈，对风机有功出力进行实时调整，从而避免了不当的恢复速率导致风场调相机功角稳定性恶化的问题，提高了新能源送出系统的暂态稳定性，解决了新能源场站同步调相机暂态功角失稳问题。

2、为了达到上述目的，本发明采用的技术方案是：

3、一种基于调相机构网的风电场暂态同步稳定性控制方法，包括以下步骤：

4、①风场并网系统故障清除后控制启动，获取风机网侧变流器的锁相环(pll)输出相位；

5、②根据步骤①获取的锁相环pll输出相位，将其与稳态时的相位之差作为虚拟转角，确定风机有功电流输出控制指令及风机无功电流输出控制指令；

6、③控制时间大于新能源有功恢复时限要求时，控制退出，否则返回步骤②。

7、2、所述的步骤②中，将风机有功电流输出控制指令及风机无功电流输出控制指令分别确定为：

8、ip＝icos(θ-θs)，iq＝-isin(θ-θs)

9、式中，ip和iq分别为风机有功电流输出控制指令及风机无功电流输出控制指令；i为风机正常运行时电流控制指令；θ和θs分别为锁相环pll输出相位和稳态相位。

10、3、所述的步骤③中，新能源有功恢复时限为2s。

11、和现有技术相比较，本发明具备如下优点：

12、本发明一种基于调相机构网的风电场暂态同步稳定性控制方法，基于测量反馈，实施紧急控制，与传统按策略表整定或切机切负荷等同步机暂态功角控制策略相比，本发明能更有效地抑制新能源场站中同步调相机的功角失稳，同时，还避免了基于时间整定的控制策略可能导致的抑制效果减弱和过调等问题，对不同故障及运行场景的适应性更强且代价更小。此外，本发明的测量量少，控制实现简单，可靠性高，在保障电力系统安全稳定运行方面具有工程实践价值。

技术特征：

1.一种基于调相机构网的风电场暂态同步稳定性控制方法，其特征在于：包括以下步骤：

2.如权利要求1所述的基于调相机构网的风电场暂态同步稳定性控制方法，其特征在于：所述的步骤②中，将风机有功电流输出控制指令及风机无功电流输出控制指令分别确定为：

3.如权利要求1所述的基于调相机构网的风电场暂态同步稳定性控制方法，其特征在于：所述的步骤③中，新能源有功恢复时限为2s。

技术总结
本发明公开了一种基于调相机构网的风电场暂态同步稳定性控制方法，首先在风场并网系统故障清除的情况下，获取风机网侧变流器的锁相环PLL输出相位；然后，将PLL输出相位与稳态时的相位之差作为虚拟转角，确定风机有功电流输出控制指令及风机无功电流输出控制指令。与传统的低电压穿越状态结束后采用恒速率斜坡恢复有功电流的策略相比，本发明能更有效地抑制新能源场站中同步调相机的功角失稳。同时，本发明还避免了基于时间整定的控制策略可能导致的抑制效果减弱和过调等问题，在保障电力系统安全稳定运行方面具有重要的意义。

技术研发人员：杨松浩,李秉芳,郝治国,胡艺雯
受保护的技术使用者：西安交通大学
技术研发日：
技术公布日：2024/2/25