[发明专利]双馈风电机组的并网次同步振荡的稳定性判断方法和装置有效

专利信息
申请号: 201711422699.0 申请日: 2017-12-25
公开(公告)号: CN108347058B 公开(公告)日: 2020-07-28
发明(设计)人: 葛维春;张艳军;高凯;葛延峰;李铁;刘凯;钱华东;梁新艳;赵伟华;毕天姝;张鹏 申请(专利权)人: 国网辽宁省电力有限公司;北京四方继保自动化股份有限公司;华北电力大学
主分类号: H02J3/24 分类号: H02J3/24;H02J3/38
代理公司: 北京林达刘知识产权代理事务所(普通合伙) 11277 代理人: 刘新宇
地址: 110004*** 国省代码: 辽宁;21
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摘要:
搜索关键词: 双馈风电 机组 并网 同步 振荡 稳定性 判断 方法 装置
【说明书】:

发明涉及双馈风电机组的并网次同步振荡的稳定性判断方法和装置,该方法包括:根据双馈风电机组的定子a相电压、定子a相电流以及转子a相电流,来设置双馈风电机组的定子的正序谐波电压和正序谐波电流;根据正序谐波电压和正序谐波电流来确定电流调节环节的输出电压表达式;根据正序谐波电压、正序谐波电流、以及输出电压表达式来建立双馈风电机组的定子侧阻抗解析表达式,以得到双馈风电机组侧阻抗特性;建立电网侧阻抗模型,以得到电网侧阻抗特性;建立双馈风电机组侧阻抗特性和电网侧阻抗特性的特征函数方程;以及对特征函数方程进行求解,以定量判断双馈风电机组的振荡频率和阻尼水平。根据该方法和装置能够定量判断振荡频率和阻尼水平。

技术领域

本发明涉及新能源电力系统次同步振荡分析领域,具体涉及一种双馈风电机组的并网次同步振荡的稳定性判断方法和装置。

背景技术

双馈风电机组(DFIG,Double-Fed Induction Generator)作为一种清洁能源发电技术获得了广泛应用,其并入电网后在一些特殊工况下会发生次同步功率振荡,这会严重威胁电网及风电机组的安全,这种事故在国内外屡有发生。

为了解决上述问题,研究了如下这些方法。

状态空间分析法以互联系统在时域中的小信号状态空间模型为基础,分析模型的根轨迹,从而判断互联系统的稳定性。

阻抗分析法是将互联系统简化成理想电压源与端口等效阻抗串联的戴维南电路模型、以及理想电流源与端口等效阻抗并联的诺顿电路模型,然后根据互联子系统之间的输出阻抗关系来进行稳定性和稳定裕度分析。这种基于阻抗的分析方法只要求互联系统端口的两端的等效阻抗特性已知,并且等效阻抗特性可经过计算或测量得到。与复杂的状态空间分析法的信息需求相比,利用阻抗分析法进行稳定性判断更简便,并且更适用于控制复杂的风电机组并网系统。

在三相交流互联系统等效阻抗模型的基础上利用奈奎斯特(Nyquist)判据即可对互联系统的稳定性进行判定。互联子系统可分别等效为电压源子系统和电流源子系统,从而得到各子系统的等效输出阻抗、以及电压源子系统与电流源子系统的输出阻抗之比。如果该输出阻抗比满足Nyquist判据,即输出阻抗比的Nyquist曲线轨迹不绕过复平面上的点(-1,0),则三相交流互联系统稳定;如果输出阻抗比的Nyquist曲线轨迹离点(-1,0)越远,则稳定裕度越大,越难失稳;靠近点(-1,0)的部分,离得越近,则越容易失稳,并且在三相交流互联系统耦合点容易发生谐波谐振。已有的Nyquist判据仅适用于简化系统(等效的单机无穷大系统)的稳定性分析,并且只能给出定性的结果(稳定或者不稳定),而不能给出定量的稳定性指标。

发明内容

有鉴于此,本发明提出了一种双馈风电机组的并网次同步振荡的稳定性判断方法和装置。

根据本发明的一方面,提供了一种双馈风电机组的并网次同步振荡的稳定性判断方法,包括:根据所述双馈风电机组的定子a相电压、定子a相电流以及转子a相电流,来设置所述双馈风电机组的定子的正序谐波电压和正序谐波电流;根据所述正序谐波电压和所述正序谐波电流来确定电流调节环节的输出电压表达式;根据所述正序谐波电压、所述正序谐波电流、以及所述输出电压表达式来建立所述双馈风电机组侧阻抗解析表达式,以得到双馈风电机组侧阻抗特性;建立电网侧阻抗模型,以得到电网侧阻抗特性;建立所述双馈风电机组侧阻抗特性和所述电网侧阻抗特性的特征函数方程;以及对所述特征函数方程进行求解,以定量判断所述双馈风电机组的振荡频率和阻尼水平。

对于上述方法,在一种可能的实现方式中,分别根据以下公式(1-1)、(1-2)和(1-3)来确定所述定子a相电压、所述定子a相电流以及所述转子a相电流,

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