【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种双馈风电场次同步振荡的抑制方法及系统，属于风电系统并网稳定性分析及控制。
技术介绍
1、近年来，随着大量基于电力电子器件的变频技术不断的被应用到电网当中，电网的形态和特征发生了巨大的改变，新型电力系统的安全稳定问题面临着新的挑战。其中，大规模风电系统并网后引发的次同步振荡是当前电网安全稳定运行的严重威胁之一。次同步振荡发散速度快，涉及区域广，易造成机组脱网和风电场全切等后果，严重影响了电力系统的安全可靠运行。
2、通过对风电系统的次同步振荡机理的研究，发现其振荡特性与风机变频控制系统的动态特性紧密相关，因此可以采用优化风电场自身变频器控制特性的方法对次同步振荡进行抑制。目前，大多通过在控制系统或者其他电气一次设备中增加附加阻尼控制来实现振荡抑制，但该方法针对固定振荡频率抑制效果较佳，却难以实现风电场全运行区域的振荡抑制;
技术实现思路
1、本专利技术目的在于克服现有技术中的不足，提供了一种双馈风电场次同步振荡的抑制方法及系统，能够有效抑制风电风速变化时引发的次同步振荡，实现了风电场全运行区域的振荡抑制，保障了双馈风电系统安全并网运行。
2、为达到上述目的，本专利技术是采用下述技术方案实现的：
3、一方面，本专利技术提供了一种双馈风电场次同步振荡的抑制方法，包括：
4、基于双馈风电场经串补线路并网系统模型，得到双馈风电场经串补线路并网系统的次同步振荡模态；
5、利用模态分析法得到次同步振荡的多个关键控制器参
6、结合多个关键控制器参数的可行域范围，对多个关键控制器参数进行多重仿真寻优，得到能够抑制同步振荡的关键控制器参数值组合；
7、基于关键控制器参数值的评价指标体系，得到最优关键控制器参数值组合和次同步振荡抑制有效区域图；
8、基于次同步振荡抑制有效区域图，对最优关键控制器参数值组合进行自适应整定，能够有效抑制风速变化引发的次同步振荡。
9、可选的，所述双馈风电场经串补线路并网系统模型包括：串联补偿线路动态模型、双馈风电机组的双质量块动态模型、双馈感应发电机动态模型和变流器控制系统动态模型；所述变流器控制系统包括：转子侧变流器控制系统、网侧变流器控制系统和直流电容。
10、可选的，所述基于双馈风电场经串补线路并网系统模型，得到双馈风电场经串补线路并网的系统次同步振荡模态，包括：
11、对双馈风电场经串补线路并网系统模型中各个动态模型的非线性微分方程在稳定运行点进行线性化处理，得到风电系统的小信号方程，公式如下：
12、，
13、其中，为系统的状态变量；状态变量共有19阶，分别为4阶串补线路模型、4阶双馈感应电机模型、3阶双质量轴系模型、4阶转子侧变频控制模型、1阶直流电容模型和3阶网侧变频器控制模型；asys为稳定运行点状态和系统的代数变量确定的特征矩阵；风电系统，即双馈风电场经串补线路并网系统；
14、基于所述特征矩阵，计算特征矩阵的特征值；其中，当特征矩阵的特征值为复数且为共轭形式存在时，表征为振荡模态，如下所示：
15、
16、其中，为振荡模态，为振荡模态的实部，即振荡的阻尼，为振荡模态的虚部，即振荡的频率；
17、根据所述特征值，获取振荡模态的虚部在工频以下的振荡模态，即为次同步振荡模态。
18、可选的，所述利用模态分析法得到次同步振荡的多个关键控制器参数，及多个关键控制器参数的可行域范围，包括：
19、计算次同步振荡模态各状态变量的参与因子；
20、根据参与因子的大小，得到影响次同步振荡模态的关键控制器参数；
21、计算关键控制器参数不同值的大小对次同步振荡模态实部的影响；
22、基于所述关键控制器参数不同值的大小对次同步振荡模态实部的影响，得到次同步振荡模态实部与关键控制器参数的分布特性图；
23、基于关键控制参数的分布特性图，确定多个关键控制器参数的可行域范围。
24、可选的，所述次同步振荡模态各状态变量的参与因子的计算公式如下：
25、
26、其中，为第i个模态第k个状态变量的参与因子；和分别为asys的左右特征向量中行列的值，表征了不同状态变量对该模态的影响程度；
27、可选的，所述结合多个关键控制器参数的可行域范围，对多个关键控制器参数进行多重仿真寻优，得到能够抑制同步振荡的关键控制器参数值组合，包括：
28、1）预设条件；
29、设定风电系统的初始运行状态；所述初始运行状态包括：风速和串补度的变化范围及步长；
30、根据模态分析计算结果，即多个关键控制器参数，及多个关键控制器参数的可行域范围，设定各个关键控制器参数的取值范围及变化步长；
31、2）仿真设定；
32、基于预设条件，当风电系统运行平稳运行后，在某个固定时刻引入故障来激发次同步振荡；
33、在调整控制器的关键控制器参数值的同时，记录转子转速波形的数据；
34、根据转子转速波形的数据，获取故障发生后一定时长内转速波形的方差，方差越小，则表明该关键控制器参数值对次同步振荡的抑制效果越好；
35、3）仿真结果；
36、基于各个关键控制器参数值方差的大小，获取各个运行状态下方差接近于零的各个关键控制器参数值，组成关键控制器参数值组合。
37、可选的，所述基于关键控制器参数值的评价指标体系，得到最优关键控制器参数值组合和次同步振荡抑制有效区域图，包括：
38、建立关键控制器参数值的评价指标体系；其中，关键控制器参数值的评价指标体系考虑两个方面；第一方面：能够同时对多个运行状态下的次同步振荡有抑制效果；第二方面：运行范围大；
39、基于关键控制器参数值的评价指标体系，得到最优关键控制器参数值组合；
40、结合风电场风速的变化范围和最优关键控制器参数值组合，绘制次同步振荡抑制有效区域图。
41、另一方面，本专利技术提供了一种双馈风电场次同步振荡的抑制系统，包括：
42、振荡模态获取模块，用于基于双馈风电场经串补线路并网系统模型，得到双馈风电场经串补线路并网系统的次同步振荡模态；
43、关键控制器参数获取模块，用于利用模态分析法得到次同步振荡的多个关键控制器参数，及多个关键控制器参数的可行域范围；
44、仿真模块，用于结合多个关键控制器参数的可行域范围，对多个关键控制器参数进行多重仿真寻优，得到能够抑制同步振荡的关键控制器参数值组合；
45、有效区域图获取模块，用于基于关键控制器参数值的评价指标体系，得到最优关键控制器参数值组合和次同步振荡抑制有效区域图；
46、自适应整定模块，用于基于次同步振荡抑制有效区域图，对最优关键控制器参数值组合进行自适应整定，能够有效抑制本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种双馈风电场次同步振荡的抑制方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的双馈风电场次同步振荡的抑制方法，其特征在于，所述双馈风电场经串补线路并网系统模型包括：串联补偿线路动态模型、双馈风电机组的双质量块动态模型、双馈感应发电机动态模型和变流器控制系统动态模型；所述变流器控制系统包括：转子侧变流器控制系统、网侧变流器控制系统和直流电容。
3.根据权利要求2所述的双馈风电场次同步振荡的抑制方法，其特征在于，所述基于双馈风电场经串补线路并网系统模型，得到双馈风电场经串补线路并网的系统次同步振荡模态，包括：
4.根据权利要求1所述的双馈风电场次同步振荡的抑制方法，其特征在于，所述利用模态分析法得到次同步振荡的多个关键控制器参数，及多个关键控制器参数的可行域范围，包括：
5.根据权利要求4所述的双馈风电场次同步振荡的抑制方法，其特征在于，所述次同步振荡模态各状态变量的参与因子的计算公式如下：
6.根据权利要求4所述的双馈风电场次同步振荡的抑制方法，其特征在于，所述结合多个关键控制器参数的可行域范围，对多个关键控制器参数
7.根据权利要求6所述的双馈风电场次同步振荡的抑制方法，其特征在于，所述基于关键控制器参数值的评价指标体系，得到最优关键控制器参数值组合和次同步振荡抑制有效区域图，包括：
8.一种双馈风电场次同步振荡的抑制系统，其特征在于，包括：
...【技术特征摘要】
1.一种双馈风电场次同步振荡的抑制方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的双馈风电场次同步振荡的抑制方法，其特征在于，所述双馈风电场经串补线路并网系统模型包括：串联补偿线路动态模型、双馈风电机组的双质量块动态模型、双馈感应发电机动态模型和变流器控制系统动态模型；所述变流器控制系统包括：转子侧变流器控制系统、网侧变流器控制系统和直流电容。
3.根据权利要求2所述的双馈风电场次同步振荡的抑制方法，其特征在于，所述基于双馈风电场经串补线路并网系统模型，得到双馈风电场经串补线路并网的系统次同步振荡模态，包括：
4.根据权利要求1所述的双馈风电场次同步振荡的抑制方法，其特征在于，所述利用模态分析法得到次同步振荡的多个...
【专利技术属性】
技术研发人员：顾康慧，李金科，韩志锟，甄宏宁，冯士睿，杨赟，孙顺祥，冯玮，张谨，
申请(专利权)人：中国能源建设集团江苏省电力设计院有限公司，
类型：发明
国别省市：
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