受迫振荡的控制制造技术

一种通过利用风力涡轮机系统来隔离或抑制电网中的受迫振荡的方法，该风力涡轮机系统包括用于捕获风力的风力涡轮机

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】受迫振荡的控制


[0001]本专利技术涉及电网中的受迫振荡的控制
。
具体地，本专利技术涉及使用隔离和抑制技术来控制受迫振荡
。

技术介绍

[0002]电网中的频率振荡对电力系统的安全性和稳定性构成威胁
。
基于振荡的原因，它们可以被分类为两个主要类别：自由振荡和受迫振荡
。
自由振荡是动态设备之间自然相互作用的结果
。
相反，受迫振荡是指系统对外部周期扰动的响应
。
[0003]电网中的受迫振荡是由频率通常接近或等于系统模式的自然频率的周期性外部干扰产生的
。
外部周期性干扰可以包括循环负荷
、
由发电厂中的电力系统稳定器
(PSS)
的故障引起的电气振荡
、
同步发电机涡轮机的机械振荡
、
以及由于风切变和塔影效应导致的周期性波动风力等
。
与自由
/
自然振荡相比，受迫振荡展现出高得多的幅度，并且可能产生重大后果，特别是在阻尼不良的操作条件下
。
[0004]用于受迫振荡的对策通常不同于用于自然振荡的对策
。
一般而言，存在三类方法来最小化受迫振荡带来的不利影响，即：
(a)
消除受迫振荡；
(b)
阻尼受迫振荡；以及
(c)
隔离和抑制受迫振荡
。
第一类方法旨在通过去除外部波动力来完全消除受迫振荡
。
>然而，由于两个原因，这种去除是困难的，并且有时甚至不可能实现
。
第一个原因是需要对外部波动力进行准确且及时的定位，这难以实现
。
已经提出了许多在线定位方法，例如通过引用并入本文的图论方法
(T.R.Nudell、S.Nabavi
和
A.Chakrabortty
，“A real
‑
time attack localization algorithm for large power system networks using graph
‑
theoretic techniques”，
IEEE Trans.Smart Grid
，
vol.6
，
no.5
，
pp.2551
‑
2559
，
2015)、
通过引用并入本文的预测残差谱分析方法
(M.Ghorbaniparvar、N.Zhou、X.Li、D.Trudnowski
和
R.Xie
，“A forecasting
‑
residual spectrum analysis method for distinguishing forced and natural oscillations”，
IEEE Trans.Smart Grid
，
pp.1
‑1，
2017)、
以及通过引用并入本文的基于能量的方法
(L.Chen、Y.Min
和
W.Hu
，“An energy
‑
based method for location of power system oscillation source”，
IEEE Trans.PowerSyst.
，
vol.28
，
no.2
，
pp.828
‑
836
，
2013)。
前两种方法依赖于精确的系统模型
。
对于后一种方法，相对振荡能量和实际振荡有功功率之间的关系尚不清楚
。
[0005]第二个原因是外部扰动源可能很小或在某些关键发电厂或负载内，从而去除它既不实际也不经济
。
[0006]F.M.Hughes、O.Anaya
‑
Lara、G.Ramtharan、N.Jenkins
和
G.Strbac
，“Influence of tower shadow and wind turbulence on the performance of power system stabilizers for DFIG
‑
based wind farms”，
IEEE Trans.Energy Convers.
，
vol.23
，
no.2
，
pp.519
‑
528
，
2008
，以及
T.Surinkaew、M.R.Shah、S.M.Muyeen、M.Nadarajah、K.Emami
和
I.Ngamroo
，“Novel Control Design for Simultaneous Damping of Inter
‑
area and Forced Oscillation”，
IEEE Transactions on Power Systems
，
doi
：
10.1109/
TPWRS.2020.3009422
提出了通过使用
PSS、
基于灵活
AC
传输系统
(FACTS)
的稳定器和其他功率转换器受控设备来增加电力系统阻尼以抑制受迫振荡，这两个文献通过引用并入本文
。
然而，
i)
该方法无法完全消除受迫振荡；
ii)
与自然振荡不同
(
当系统的阻尼提高时，自然振荡可以迅速衰减
)
，受迫振荡仍然可以发生并持续；以及
iii)
需要知道电力系统传递函数，然而该传递函数难以精确且及时地估计，而且不太可能是稳定的
。
[0007]第三类校正方法旨在隔离和抑制受迫振荡
。
基于这种方法，停止受干扰发电机
/
区域的受迫振荡到电网的其余部分的传播，并且随后，可以减少受干扰发电机
/
区域的受迫振荡
。
在
S.Feng、X.Wu、P.Jiang、L.Xie
和
J.Lei
，“Mitigation of power system forced oscillations:an E
‑
STATCOM approach”，
IEEE Access
，
vol.6
，
pp.31599
‑
31608
，
2018(
通过引用并入本文
)...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.
一种通过利用风力涡轮机系统来隔离或抑制电网中的受迫振荡的方法，所述风力涡轮机系统包括用于捕获风力的风力涡轮机
、
由所述风力涡轮机驱动的发电机
、
以及被配置为控制所述发电机的转速以用于控制向所述电网供应有功功率的功率转换器，所述功率转换器被控制为独立于有功功率的供应而向所述电网供应无功功率，所述方法包括以下步骤：获得在所述电网内发生的受迫振荡的测量；响应于所测量的受迫振荡而控制转换器向电网供应有功校正振荡功率和无功校正振荡功率，使得校正振荡功率抑制受迫振荡
。2.
根据权利要求1所述的方法，其中，通过控制所述转换器释放或吸收与所测量的受迫振荡相反的有功功率和无功功率来提供所述校正振荡功率
。3.
根据权利要求1或2中任一项所述的方法，其中，当低于所述风力涡轮机的额定风速时，通过存储在所述风力涡轮机系统中的惯性动能来提供所述有功校正振荡功率，和
/
或当高于所述额定风速时，通过使用多余的风能来提供所述有功校正振荡功率
。4.
根据权利要求3所述的方法，其中，根据流过所述风力涡轮机的空气的风速来控制所述风力涡轮机的转速，以便最大化所捕获的风力，用于供应所述电网并且用于供应有功校正振荡功率
。5.
根据权利要求3或4中任一项所述的方法，其中，调整所述风力涡轮机的叶片的俯仰角以从流过所述风力涡轮机的风中提取附加能量，同时所述风力涡轮机的转速保持在最大额定转速，并且其中，所述附加能量用于产生有功校正振荡功率
。6.
根据任一前述权利要求所述的方法，其中，所述电网包括第一区域，在所述第一区域中产生所述受迫振荡并且所述第一区域电连接到第二区域，所述方法包括获得在所述第一区域内发生的受迫振荡功率的测量，并且将所述校正振荡功率注入所述电网至所述第二区域中
。7.
根据权利要求6所述的方法，其中，所述校正振荡功率被注入在所述第一区域和所述第二区域之间
。8.
根据权利要求6或7所述的方法，其中，通过使用包括相量测量单元
、
同步测量单元和其他实时测量单元中的任何测量单元在内的一个或多个测量设备，在所述风力涡轮机系统和所述第一区域之间的连接点处测量所述第一区域中的总振荡功率
。9.
根据权利要求6至8中任一项所述的方法，其中，通过将低通滤波器应用于所述总振荡功率的测量来获得受迫振荡功率和
/
或自然振荡功率的测量，其中，所述低通滤波器单独地应用于所述电网的所述第一区域中的所测量的总功率的有功功率分量和无功功率分量，以获得受迫振荡功率和
/
或自然振荡功率的有功功率分量和无功功率分量
。10.
根据权利要求9所述的方法，其中，所述低通滤波器具有比受迫振荡和
/
或自然振荡的预定最小频率小的截止频率
。11.
根据权利要求9或权利要求
10
所述的方法，包括：基于受迫振荡功率的有功功率分量和无功功率分量来获得对应的有功功率参考值和无功功率参考值，其中，基于对应的有功功率参考值和无功功率参考值来控制所述转换器
。12.
根据权利要求
11
所述的方法，其中，所述有功功率参考值包括以下各项之和：
i)

【专利技术属性】
技术研发人员：张小平，雪映，赵先娴，
申请(专利权)人：伯明翰大学，
类型：发明
国别省市：