[发明专利]含双馈风电机组的互联电网低频扰动源定位系统及方法

说明书

本发明公开了属于电力系统稳定运行分析技术领域的一种含双馈风电机组的互联电网低频扰动源定位系统及方法。所述系统由顺序相连的信息采集模块、原动系统和励磁系统动态能量分析模块、低频振荡源设备级定位结果输出模块构成；其定位方法是信息采集模块采集互联系统中双馈风电机组输出有功功率、发电机位置角、交直轴的电压电流信息，原动系统和励磁系统动态能量分析模块采集信息数据，计算双馈风电机组原动系统和励磁系统动态能量及其变化情况；由低频振荡源设备级定位结果输出模块判断并输出低频振荡源设备级定位结果，本发明能够在低频振荡期间快速、准确地识别含双馈风电机组的互联系统位于双馈风电机组励磁系统和原动系统中的振荡源。

技术领域

本发明属于电力系统稳定运行分析技术领域，特别涉及一种含双馈风电机组的互联电网低频扰动源定位系统及方法。

背景技术

随着大比例高渗透率含电力电子变流器的风电机组并网，电力系统的动态特性发生了巨大变化，对系统安全稳定运行造成潜在威胁。由于风电出力特性与电力系统对电源出力要求间存在不可避免的矛盾，风电并网会引起电网电压波动问题、电网谐波问题、对继电保护元件的影响问题等，其中系统低频振荡是制约含新能源并网互联系统的关键瓶颈之一。

针对互联电网低频振荡源定位问题，现有方法主要有：1.利用支路能量，通过量测线路状态量对电力网络中的能量流向进行溯源，进而判断振荡源所在区域。2.基于Hamilton和能量结构的暂态能量分析方法对发电机调速控制和励磁控制系统施加的周期性扰动进行定位。3.通过支路能量割集法和基于WAMS的机组机械功率与电气功率波动相位关系法对扰动源进行精准定位。这些方法能较准确地判别扰动源所在机组或所在区域，但一方面电力系统的安全稳定运行原则要求除了发现这些扰动源外，还需进一步确定发电机内部控制系统的能量流动关系，以便从设备级的角度识别系统振荡源。另一方面，与传统电力系统不同，因结构和控制方式的特殊性，双馈风电机组(doubly fed inductiongenerator，DFIG)接入电力系统后，不同运行方式下风机的控制方式、出力情况以及输送功率情况均会对低频振荡模式产生显著差异，使含双馈风电机组系统的扰动源定位更为棘手。

鉴于此，本发明对双馈风电机组内部功率流动特性进行研究，首先分析双馈风电机组从风力机到传动轴、机侧变流器控制、转子励磁控制的能量传变特性。然后，推导原动系统和励磁系统分别注入系统网络中的动态能量流的公式，进而提出一种双馈风电机组强迫功率扰动源引发互联电网低频振荡的设备级定位方法。

发明内容

本发明的目的是提供一种含双馈风电机组的互联电网低频扰动源定位系统及方法。其特征在于，所述含双馈风电机组的互联电网低频扰动源定位系统由顺序相连的信息采集模块、原动系统和励磁系统动态能量分析模块、低频振荡源设备级定位结果输出模块构成；其中，信息采集模块采集互联系统中双馈风电机组输出有功功率、发电机位置角、直轴电压、交轴电压、直轴电流和交轴电流信息，并发送至原动系统和励磁系统动态能量分析模块；原动系统和励磁系统动态能量分析模块采集信息数据，计算双馈风电机组原动系统和励磁系统动态能量及其变化情况；由低频振荡源设备级定位结果输出模块根据计算双馈风电机组原动系统和励磁系统动态能量及其变化情况，判断并输出低频振荡源设备级定位结果。

一种含双馈风电机组的互联电网低频扰动源定位系统的互联电网低频扰动源定位方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，信息采集模块采集互联系统中双馈风电机组输出有功功率、发电机位置角、直轴电压、交轴电压、直轴电流和交轴电流信息，并将采集数据发送至原动系统和励磁系统动态能量分析模块；

步骤2：原动系统和励磁系统动态能量分析模块利用采集模块得到的双馈风电机组输出有功功率、发电机位置角、直轴电压、交轴电压、直轴电流和交轴电流信息对双馈风电机组原动系统和励磁系统动态能量及其变化情况进行分析；

步骤3：低频振荡源设备级定位结果输出