[发明专利]抑制双馈风电场串补输电系统次同步谐振的阻塞滤波方法

说明书

技术领域

本发明涉及电力系统控制技术领域，特别涉及一种抑制双馈风电场串补输电系统次同步谐振的阻塞滤波方法。

背景技术

风电是一种清洁无污染的可再生能源，适宜大规模开发利用且技术相对成熟，在一些国家和地区已经成为一种主流能源。双馈风力发电机(Doubly-fed Induction Generator，DFIG)因具有能实现变速恒频运行、风能转换效率高、功率控制灵活等优点而在实际风电场中得到广泛应用。DFIG采用两个背靠背、通过直流环节连接的电压源变换器进行交流励磁。其中，与DFIG转子相连的变换器称为转子侧变换器(Rotor Side Convertor，RSC)，对RSC的控制能实现对DFIG定子输出有功、无功功率的控制。与DFIG定子相连的变换器称为网侧变换器(Grid Side Convertor，GSC)，对GSC的控制能实现保持直流母线电压稳定、保证输入电流正弦和控制输入功率因数。DFIG的电力电子变换器包括RSC和GSC。

固定串联补偿可以大幅减小线路的工频等效电抗，缩短线路的电气距离，提高线路的输电距离、输电能力和暂态稳定性，为大容量风电的外送提供了新方案。然而，双馈风电场连接到安装有固定串补的电力系统中容易引起一种电力系统稳定性问题，也就是次同步谐振(Subsynchronous Resonance，SSR)。2009年9月美国德克萨斯州的一处风电场发生了风电场SSR事故，事故导致大量风机脱网和撬棒电路的损坏，造成巨大的经济损失。2012年12月，中国沽源地区的风电场发生了振荡频率为6-8Hz的SSR事故，导致部分风电机组脱网。此后，该地区又多次发生电流和功率振荡现象，给风电的开发利用和电力系统的安全稳定运行带来不良影响。

由于双馈风电场发生的SSR问题是由双馈风力发电机控制系统与固定串补之间的相互作用导致的，其特性非常复杂，风速、等效串补度、并网发电机台数和变换器控制参数都会对SSR特性产生影响，而如何有效的抑制双馈风电场SSR问题还没有很好的解决方法。目前，抑制双馈风电场发生的SSR问题主要通过附加阻尼控制的方法。通过在DFIG中的GSC或者RSC控制系统上附加次同步阻尼控制环，合理设计控制环参数来抑制风电场的SSR问题。然而，这种附加控制方法的SSR抑制能力受到GSC或者RSC容量的限制，因此应用范围受限。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决上述相关技术中的技术问题之一。

为此，本发明的目的在于提出一种抑制双馈风电场串补输电系统次同步谐振的阻塞滤波方法，该方法能够有效抑制双馈风电场串补输电系统中的次同步谐振问题。

为了实现上述目的，本发明的实施例提出了一种抑制双馈风电场串补输电系统次同步谐振的阻塞滤波方法，双馈风电场串补输电系统包括：DFIG风电场和与所述DFIG风电场相连的串补输电系统，所述DFIG风电场包括：感应电机、电力电子变换器和电力电子变换器控制系统，所述方法包括以下步骤：选择阻塞滤波器，其中，所述阻塞滤波器用于滤除所述电力电子变换器控制系统的控制信号中的SSR模态信号；对所述阻塞滤波器进行参数整定，包括：对所述双馈风电场串补输电系统的次同步特性进行分析，并根据分析结果确定所述阻塞滤波器的特征频率和带宽；对所述电力电子变换器控制系统的结构进行分析，以便从所述电力电子变换器控制系统中确定多个嵌入点；将进行参数整定后的阻塞滤波器嵌入至少一个所述嵌入点，以滤除所述电力电子变换器控制系统的控制信号中的SSR模态信号。

根据本发明实施例的抑制双馈风电场串补输电系统次同步谐振的阻塞滤波方法，通过在双馈风力发电机GSC或者RSC的控制系统中嵌入阻塞滤波器进行阻塞滤波，滤除掉控制信号中的SSR模态信号，消除或大大降低DFIG控制与串补之间的相互作用，实现DFIG的SSR自免疫功能，从而有效抑制双馈风电场串补输电系统中的次同步谐振问题。同时，阻塞滤波器的嵌入不影响其他频率控制信号的正常通过，对DFIG正常的稳态和暂态控制没有影响。另外，该方法实现过程中参数设计简单、投资成本低。

另外，根据本发明上述实施例的抑制双馈风电场串补输电系统次同步谐振的阻塞滤波方法还可以具有如下附加的技术特征：