[发明专利]基于广域测量信号的风电场侧阻尼控制器参数整定方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于广域测量信号的风电场侧阻尼控制器参数整定方法，属于新能源(风电)并网稳定控制技术领域。

背景技术

电力系统附加阻尼控制的目标是提高系统的阻尼力矩，使系统遭受小扰动后不发生周期性振荡失稳。附加阻尼控制主要原理在电气设备(同步发电机、高压直流输电设备、柔性交流输电设备、风电机组)上装设阻尼控制器，使电气设备能够产生抑制系统低频功率振荡的阻尼力矩，提高系统所固有的动态稳定性。

风力发电作为一种新的电力能源，当大规模风电场接入电力系统时，将对电力系统的安全稳定运行产生重要影响。我国风资源主要分布在东北、西北、华北以及东南沿海地区，大多远离负荷中心，为了实现风电的消纳，需要通过高压输电线路进行风电功率的远距离传输。同时，由于风电功率的随机波动性比较大，大型风电场将与水电或火电“捆绑”后联合外送。这种混合输电模式将具有以下特点(郝正航，余贻鑫，曾沅.改善电力系统阻尼特性的双馈风电机组控制策略.电力系统自动化，2011，35(15)：25-29.)：

·风电场及联合输电常规电厂距负荷中心远，属于远距离输电模式；

·风电出力存在较大的峰谷差，出于经济性考虑，输电通道的容量不可能按出力高峰设计，在风电大发时输电线路将处于重负荷状态；

·风电功率的随机波动使混合输电系统处于频繁扰动作用之下。

这种输电模式因具有上述特点而易导致弱(负)阻尼低频振荡，并且功率振荡反复出现，很难平息。可见，与常规电力系统相比，含大容量风电场的电力系统对阻尼的要求更高。由于双馈风机在以下几个方面的优势：效率高，机械应力小，功率可控。现在市场上的主流风电机组为双馈风电机组。

由于双馈感应风电机组(DFIG)的输出功率可控，在系统低频振荡的频率附近，可以利用DFIG风电机组产生一个与同步机转速振荡同相位的阻尼功率，增加系统阻尼，提高系统的动态稳定性。所有能够表现出系统低频振荡的信号均可以作为附加阻尼控制器的输入信号，但是不同的信号反应系统低频振荡的程度不同，所以作用效果有所差异。(F.M.Hughes，O.Anaya-Lara，N.Jenkins et al.A Power System Stabilizer for DFIG-Based Wind Generation.IEEE Transaction on Power System，2006，21(2)：763-772.)以风电机组的电磁功率为反馈信号，分析了风电机组侧附加阻尼控制环节的可行性。(关宏亮，迟永宁，戴慧珠，杨以涵.并网风电场改善系统阻尼的仿真.电力系统自动化，2008，32(13)：81-85.)将双馈风电机组转差作为附加阻尼控制器的输入信号，设计了风电场侧附加阻尼控制环节，改善了系统阻尼。(郝正航，余贻鑫，曾沅.改善电力系统阻尼特性的双馈风电机组控制策略.电力系统自动化，2011，35(15)：25-29.)以风电场附近的频率微变为反馈信号设计了附加阻尼控制环节。

现有技术缺点

1、以本地测量信号构成反馈控制，只能反映局部振荡模式，不能反映区间振荡模式，此时的附加阻尼控制器不能有效抑制区间低频振荡。

2、基于风电场侧的附加阻尼控制与传统同步发电机阻尼控制器相比有以下优越性(F.M.Hughes，O.Anaya-Lara，N.Jenkins et al.A Power System Stabilizer for DFIG-Based Wind Generation.IEEE Transaction on Power System，2006，21(2)：763-772.)：阻尼系统低频振荡的能力更强，系统阻尼更高；与传统同步机的PSS不同，风电场侧的附加阻尼控制不会影响电压控制。如果可以利用风电场侧的附加阻尼控制取代传统同步机的PSS，可以改善系统中的电压控制。

发明内容

本发明的目的就是为解决上述问题，提供一种基于广域测量信号的风电场侧阻尼控制器参数整定方法，它可有效抑制系统中区间低频振荡，提高联络线传输容量；取代系统中传统同步发电机PSS，改善电压控制。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种基于广域测量信号的风电场侧阻尼控制器参数整定方法，它的步骤为：

1)在系统输入端加激励信号，并在输出端进行信号采集，用于系统辨识；

2)利用Prony分析方法对含双馈风电场的输电系统进行辨识，确定系统在未引入附加阻尼控制时的开环传递函数；