[发明专利]发电机组对直驱风电机组并网次同步振荡特性的分析方法

说明书

本发明公开了属于电力系统建模及分析领域的一种发电机组对直驱风电机组并网次同步振荡特性的分析方法，在建立准确的考虑多质块轴系发电机组dq轴阻抗模型的基础上，将多质块轴系发电机组机端dq轴阻抗特性以及直驱风电机组和外部交流电网dq轴阻抗特性并联，依据波特图判据，判断发电机组多质块轴系扭振模态频率与直驱风电机组并网电气谐振频率之间的关系；并基于阻抗分析法，应用传递函数的阻抗极点判据，从而准确量化直驱风机对火电机组并网SSO影响，得到发电机组对直驱风机并网次同步振荡影响特性；此时，从而在机理上对含直驱风机的风火组合不同送出系统SSO做出稳定性判断，具有较高准确性。

技术领域

本发明属于电力系统建模及分析领域，特别涉及一种发电机组对直驱风电机组并网次同步振荡特性的分析方法；具体来说是一种针对考虑多质块汽轮机轴系建模，研究火电机组对直驱风电机组并网次同步振荡相互作用影响，从直驱风电场与发电机组并网发生的振荡频率远近的差异提出的分析方法。

背景技术

次同步谐振(SSR)的本质是电力系统特殊的机电耦合作用引起的汽轮发电机转轴的扭振作用。汽轮发电机转子可以被视为多个集中质量块弹性连接。在次同步振荡中，多质块汽轮发电机轴系在受扰后,各个质量块在同步旋转的同时,还会发生相互间的相对扭转振荡。由于系统对该振荡所呈现的弱阻尼、无阻尼、甚至负阻尼特性，使这种振荡的振幅呈逐渐增大的趋势。随着新能源接入电力系统，电力系统发生一些显著变化，近年来，国内外有些地区，直驱风电机组在不含串补的工况下，发生了持续性的次同步振荡问题，导致电能质量恶化，由此增加了系统损耗，危及电网的安全稳定运行，对人民生命和财产安全构成严重威胁。因此有必要就弱电网条件下在建立准确的考虑多质块的发电机数学模型基础上，对直驱风机组对火电机组并网SSO影响展开稳定性分析。

本发明提出了一种基于模态频率差异的发电机组对直驱风电场并网次同步振荡特性的分析方法，在建立考虑多质块发电机阻抗模型的基础上，将直驱风电场并网振荡频率分为相距轴系扭振频率较远和较近两类来进行影响分析，并通过阻抗分析法，应用传递函数的阻抗极点判据，从而准确量化直驱风机对火电机组并网SSO影响，得到发电机组对直驱风机并网次同步振荡影响特性。

发明内容

本发明提出一种发电机组对直驱风电机组并网次同步振荡特性的分析方法，其特征在于，该方法是一种基于模态频率差异的发电机组对直驱风电机组并网次同步振荡特性的分析方法；包括如下步骤：

S1：建立多质块轴系发电机组的机端dq轴阻抗模型；

S2：基于波特图判据，判断发电机组多质块轴系扭振频率与直驱风电机组并网电气谐振频率之间的关系；

S3：如果发电机组轴系模态频率与直驱风电机组并网电气谐振频率相差大于2H_Z，则认为直驱风电机组并网振荡频率相距轴系扭振频率远，于是将直驱风电机组等效为dq轴下一固定RL阻抗；

S4：如果发电机组轴系模态频率与直驱风电机组并网电气谐振频率相差小于2H_Z，则认为直驱风电机组并网振荡频率相距轴系扭振频率近，于是将风电、火电组合系统划分为两个组合子系统，并将多质块轴系发电机组机端dq轴阻抗特性以及直驱风电机组和外部交流电网dq轴阻抗特性并联，应用阻抗函数的极点判断整个系统的稳定性。

所述步骤1建立多质块轴系发电机组的机端dq轴阻抗模型；首先建立发电机轴系模型，对发电机组其他各个部分线性化数学模型，做一定简化，忽略汽轮机调速器影响、励磁调节，并认为励磁电压恒定；其多质块轴系的运动方程在运行点线性化后，得到：

其中，ω_b为基准角速度。