【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于电力系统稳定控制领域，具体涉及一种考虑网络时滞的次同步振荡阻尼控制方法。
技术介绍
1、随着风电渗透率逐渐升高，风电场与大电网逐渐变为弱连接形式，其并网点短路比随着风机台数增加而降低，形成弱交流系统。相关研究表明，当风电场并入弱交流系统时会引发次同步振荡。
2、网络控制是指通过一系列的通信网络构成一个或多个控制闭环，同时具备信号处理、优化决策和控制操作的功能。风电场站内部风电机组数量过多，在每一台机组上安装阻尼控制器会导致成本过高，且不易于集中调控。基于网络控制，阻尼控制器附加在风电场站的快速功率控制系统中，借助其通信网络，可以将阻尼信号下发至各风电机组，达到抑制次同步振荡的目的。然而由于网络通信存在时滞，当时滞超过某一阈值后，会对阻尼控制器的抑制效果产生影响，当时滞过大时，甚至会使得系统失稳。因此亟需研究考虑网络时滞补偿的次同步振荡阻尼控制方法。
技术实现思路
1、为了解决网络通信延迟给电力系统稳定运行带来的弊端，本专利技术提供一种考虑网络时滞的次同步振荡阻尼控制方法，在原有的阻尼控制器的基础上，附加网络时滞补偿器，对网络通信时滞进行补偿，以保证电力系统稳定运行。
2、本专利技术采取的技术方案为：
3、一种考虑网络时滞的次同步振荡阻尼控制方法，包括以下步骤：
4、步骤1：建立风电场站并入弱电网系统的小信号模型；
5、步骤2：对步骤1建立的小信号模型进行特征值分析，分析随电网强度变化时各振荡模式的变化情况，找
6、步骤3：针对主导振荡模式，在不考虑时滞影响的前提下，基于留数法设计阻尼控制器；步骤4：考虑时滞影响，对含时滞系统进行特征值分析，针对主导振荡模式，基于留数法设计时滞补偿器。
7、所述步骤1中，建立的小信号模型包括风电机组的动力部分，双馈感应发电机模型，转子侧换流器(rsc)以及锁相环。如图10所示，其中，表示rsc电流内环控制输出dq轴电压参考值，表示定子无功功率参考值，△irdq表示转子侧dq轴电流，△te*表示电磁转矩参考值，△wr表示转子角速度，△te表示电磁转矩，△usdq表示定子dq轴电压，表示锁相环输出的网侧dq轴电压。
8、所述步骤2中，对小信号模型进行特征值分析，以获取风电并网系统的振荡模式。降低电网强度，分析各个振荡模式的变化情况，系统中第一个出现失稳的振荡模式为主导振荡模式。
9、所述步骤3中，在不考虑时滞影响的前提下，基于留数法设计阻尼控制器；考虑网络时滞的次同步振荡阻尼控制方法实质上是进行两次相位补偿：第一次补偿由于次同步振荡发生导致的系统相位偏移，此时未考虑时滞影响；第二次补偿由于时滞引入导致的系统相位偏移。因此第一次设计阻尼控制器没有考虑时滞影响。
10、阻尼控制器包含比例增益环节、隔直环节、移相环节，结构如图8所示，input为阻尼控制器的输入信号，ug为阻尼控制器输出的阻尼信号，阻尼信号将通过网络通信下发至风电场站各个风机，以抑制次同步振荡；
11、阻尼控制器的比例增益表达式如下：
12、
13、其中，k为比例增益，△λi为期望的特征值位移量，r为系统留数，h(s)为移相环节函数，λi表示pll振荡模式的特征根。
14、阻尼控制器的隔直环节表达式如下
15、
16、其中，gg(s)表示隔直环节传递函数，tw为隔直参数，该环节用于提取次同步振荡频率分量。
17、阻尼控制器的移相环节表达式如下：
18、
19、其中，h(s)为移相环节传递函数，t1和t2为移相参数，m为移相环节个数。
20、所述步骤4中，考虑网络时滞的次同步振荡阻尼控制包含阻尼控制器和时滞补偿器两部分；阻尼控制器包含隔直环节，用于提取次同步振荡分量；比例增益和移相环节，用于补偿次同步振荡导致的相位偏移；
21、时滞补偿器即时滞补偿环节，包含比例增益和移相环节，用于补偿时滞导致的相位偏移；考虑网络时滞的次同步振荡阻尼控制方法实质上是进行两次相位补偿：第一次补偿由于次同步振荡发生导致的系统相位偏移，此时未考虑时滞影响；第二次补偿由于时滞引入导致的系统相位偏移。
22、两次相位补偿均基于留数法进行设计，因此包含两组参数，第一组参数中的比例增益和移相环节用于补偿次同步振荡发生导致的系统相位偏移，第二组参数中的比例增益和移相环节用于补偿由于时滞引入导致的系统相位偏移。
23、时滞补偿器的比例增益表达式如下：
24、
25、其中，kt为时滞补偿环节的比例系数，△λit为pll振荡模式的极点在复平面上期望移动的距离，rt为时滞引入后系统的留数，ht(s)为时滞补偿器的移相环节传递函数，λit为时滞引入后系统的pll振荡模式的特征根。
26、时滞补偿器的移相环节表达式如下：
27、
28、其中，ht(s)为时滞补偿器的移相环节传递函数，t3和t4是时滞补偿器的移相参数，mt为时滞补偿器中的移相环节个数。
29、选取pll输出相角作为时滞补偿器的输入信号，输出信号叠加在原有的阻尼信号上，以补偿网络通信传输过程中的时滞影响。考虑网络时滞补偿的阻尼控制器结构如图3所示。具体为：选取pll输出相角作为时滞补偿器的输入信号，输出信号叠加在原有的阻尼信号上。
30、由于原有的阻尼信号只能补偿次同步振荡导致的相位偏移，因此在原有的阻尼信号上叠加一个时滞补偿器的输出信号，用于补偿时滞导致的相位偏移。pll振荡模式为主导振荡模式，时滞的引入会通过pll振荡回路导致系统失稳，因此选取pll输出相角作为时滞补偿器的输入信号。
31、本专利技术一种考虑网络时滞的次同步振荡阻尼控制方法，技术效果如下：
32、1)本专利技术采用网络控制，不需要在每台变流器上安装阻尼控制器，更加节约成本，且有利于集中调控。
33、2)本专利技术提出了一种考虑网络时滞补偿的阻尼控制器关键参数设置方法，消除了网络通信延迟给传统阻尼控制器带来的负面影响，从而保证了风电场站的安全稳定运行
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种考虑网络时滞的次同步振荡阻尼控制方法，其特征在于包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述一种考虑网络时滞的次同步振荡阻尼控制方法，其特征在于：所述步骤1中，建立的小信号模型包括风电机组的动力部分，双馈感应发电机模型，转子侧换流器(RSC)以及锁相环。
3.根据权利要求1所述一种考虑网络时滞的次同步振荡阻尼控制方法，其特征在于：所述步骤2中，对小信号模型进行特征值分析，以获取风电并网系统的振荡模式，降低电网强度，分析各个振荡模式的变化情况，系统中第一个出现失稳的振荡模式为主导振荡模式。
4.根据权利要求1所述一种考虑网络时滞的次同步振荡阻尼控制方法，其特征在于：所述步骤3中，在不考虑时滞影响的前提下，基于留数法设计阻尼控制器；
5.根据权利要求1所述一种考虑网络时滞的次同步振荡阻尼控制方法，其特征在于：所述步骤4中，时滞补偿器包含比例增益和移相环节，用于补偿时滞导致的相位偏移；
6.根据权利要求5所述一种考虑网络时滞的次同步振荡阻尼控制方法，其特征在于：选取PLL输出相角作为时滞补偿器的输入信号，输出信号叠加在原有的
...【技术特征摘要】
1.一种考虑网络时滞的次同步振荡阻尼控制方法，其特征在于包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述一种考虑网络时滞的次同步振荡阻尼控制方法，其特征在于：所述步骤1中，建立的小信号模型包括风电机组的动力部分，双馈感应发电机模型，转子侧换流器(rsc)以及锁相环。
3.根据权利要求1所述一种考虑网络时滞的次同步振荡阻尼控制方法，其特征在于：所述步骤2中，对小信号模型进行特征值分析，以获取风电并网系统的振荡模式，降低电网强度，分析各个振荡模式的变化情况，系统中第一个出现失稳的振荡模式为主导振荡模式。
【专利技术属性】
技术研发人员：龚砚，黎恒烜，赵平，高亨孝，贾浩森，陈永昕，张侃君，文博，滕捷，史逸川，修连成，叶庞琪，王婷，
申请(专利权)人：三峡大学，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。