[发明专利]一种基于广义短路比法的风电并网低频振荡抑制方法

说明书

本发明公开了一种基于广义短路比法的风电并网低频振荡抑制方法。该方法为：首先建立风电并网中的网侧模型，并根据直流电容模型，用广义短路比法简化线路；将电容电压用正弦函数表示，通过扫频法得到能够激发网侧低频振荡模态的直流电容振荡频率；然后建立风电并网机侧模型，得到直流电容关于风机转速的传递函数；接着建立风速对风机转速影响模型，分析得到能够激发直流电容振荡频率的风速波动频段；最后利用粒子群算法协调优化机侧和网侧控制器参数，使得相应模态阻尼比最大，从而达到抑制低频振荡的效果。本发明具有结构简单、硬件成本低、可靠性高的优点。

技术领域

本发明属于电力系统稳定与控制技术领域，特别是一种基于广义短路比法的风电并网低频振荡抑制方法。

背景技术

在众多的可再生能源之中，风能分布广泛，风力发电成本相对较低，具有较大的商业潜力和活力。风能的使用过程清洁无污染，为中国社会主义现代化建设提供稳定的电力供应的同时，也能较好地缓解环境保护与经济发展之间的矛盾。另外风电场不会大规模占用肥沃的土地资源，不会影响种植业和农牧业的正常生产，因为风电资源比较丰富的地区，往往在偏远的荒滩或者山地，风力能源的开发往往也会带动旅游业的发展。随着国家在政策上对可再生能源发电的大力支持，我国的风电建设也进入了一个快速发展的时期。

风电作为一种可再生能源，具有波动性和间歇性的特点，此外由于风力资源分布的特点，大型风力发电场往往位于相对比较偏远的地区，而这些地区往往负荷相对较小，需要通过长距离输电线路接入电网，因此风电接入对电力系统阻尼特性的影响显得尤为突出，所以研究风速波动引起的系统低频振荡的抑制方法，是风电并网安全稳定运行迫切需要解决的问题，也是对大规模风电接入后的系统进行分析时需要解决的首要问题。

由于风机并网结构复杂，传统的小信号分析方法建模维度大，目前还没有一种方法能够从机理详细描述风速波动的频率对网侧安全稳定运行的影响，这就导致了控制器参数的协调优化是6个控制器12个参数联调，优化问题维度较大。现有的分析虽然能简化线路，但是却没有综合考虑全系统的交互影响，无法全面考虑系统的各种运行方式和风电场风速条件。

发明内容

本发明的目的在于提供一种结构简单、硬件成本低、可靠性高的基于广义短路比法的风电并网低频振荡抑制方法。

实现本发明目的的技术解决方案为：一种基于广义短路比法的风电并网低频振荡抑制方法，包括以下步骤：

步骤1、建立风电并网中的网侧模型，并根据直流电容模型，用广义短路比法简化线路；

步骤2、将电容电压用正弦函数表示，通过扫频法得到能够激发网侧低频振荡模态的直流电容振荡频率；

步骤3、建立风电并网机侧模型，得到直流电容关于风机转速的传递函数；

步骤4、建立风速对风机转速影响模型，分析得到能够激发步骤2所述的直流电容振荡频率的风速波动频段；

步骤5、利用粒子群算法协调优化机侧和网侧控制器参数，使得相应模态阻尼比最大，从而抑制低频振荡。

进一步地，步骤1所述的建立风电并网中的网侧模型，并根据直流电容模型，用广义短路比法简化线路，具体如下：

步骤1.1、风电并网中的网侧模型分为电力电子设备群的雅克比传递函数矩阵J_Gm(s)和交流电网的雅克比传递函数矩阵J_netm(s)：

其中，ΔP表示网侧有功功率的波动值，ΔQ表示网侧无功功率的波动值，Δθ表示网侧电压相角的波动值，ΔU表示网侧电压波动值，U表示网侧电压幅值；

步骤1.2、交流电网的雅克比传递函数矩阵J_netm(s)为：