[发明专利]计及频率耦合效应的双馈并网系统次同步振荡分析方法

说明书

计及频率耦合效应的双馈并网系统次同步振荡分析方法；首先，输入双馈并网系统的风机参数、运行状态及并网参数；其次，基于谐波线性化方法建立双馈式风机外阻抗解析模型，其主要创新点在于计及了双馈风机在单频率谐波电压扰动下，其输出谐波电流的频率耦合效应，同时根据双馈风机的两种运行状态，在不同运行状态下均推导出风机的外阻抗解析模型；然后，结合并网参数，给出适用于双馈并网系统特征方程的极点判据表达式；最后，根据计算出的系统特征方程的极点判断目标系统的次同步振荡稳定性；本发明定量揭示了双馈并网系统次同步振荡机理，可对目标双馈并网系统的次同步振荡稳定性进行定量分析。

技术领域

本发明属于电力系统领域，涉及双馈风机并网系统稳定性分析领域，具体涉及计及频率耦合效应的双馈并网系统次同步振荡分析方法。

背景技术

新能源电能接入系统的比例逐渐提高，给电力系统的安全稳定运行带来了新的挑战，其中就包括次同步振荡等稳定性问题。目前双馈式风力发电机在新能源发电领域中获得了十分广泛的应用，双馈风电场并网外送电能已成为实现风能大规模开发与利用的主要方式。双馈风电场并网外送电能往往采用输电线路串联补偿技术，用以缩短电气距离，提高电能输送能力，提高电力系统稳定性。然而，因为双馈风机控制和结构的特殊性，这种大规模、远距离、点对网经串联补偿线路外送电能的方式却可能带来另一种稳定性问题——次同步振荡。随着中国大规模风电基地的建设，由双馈式风电并网诱发的次同步振荡的建模、分析与抑制措施都成为亟待解决的问题。研究双馈式风电机组并网的次同步振荡问题对于明确和完善风机次同步振荡机理，具有重要的意义。

阻抗法是基于小信号扰动法，分别建立双馈风机和交流电网的阻抗模型，利用奈奎斯特稳定性判据判定并网系统的稳定性，此方法的难点以及重点就在于获取双馈式风机的小信号阻抗解析式。

发明内容

为了解决上述双馈式风场并网次同步振荡问题，本发明的目的在于提供一种计及频率耦合效应的双馈并网系统次同步振荡分析方法，基于谐波线性化方法建立了计及频率耦合效应的双馈式风机小信号阻抗解析模型，并计及了不同运行状态下双馈风机的阻抗模型差异以及在单频率谐波电压扰动下，双馈风机输出谐波电流的频率耦合效应，其输出谐波电流的频率耦合定量关系，最后推导出目标系统的极点判据方程，从而判断系统的次同步稳定性，全面的分析了双馈并网系统的次同步振荡特性。

为了达到上述目的，本发明的技术方案为：

计及频率耦合效应的双馈并网系统次同步振荡分析方法，包括以下步骤：

步骤1：输入双馈风机参数

获取以下双馈并网系统的参数，包括：风机并网电压V₁、锁相环PI参数K_pp，K_pi、转子侧变流器电流内环PI参数K_p，K_i，K_d、风机运行转轴频率ω_r、输电系统电阻R_L、电感L_L、变压器电感L_T、串联补偿电容C_L；

步骤2：建立双馈式风机外阻抗解析模型

基于谐波线性化方法建立双馈式风机外阻抗解析模型，根据步骤1中获取的风机运行转轴频率ω_r判断风机为次同步运行状态或者超同步运行状态，具体为：

当电网电压存在扰动时，仅考虑正序扰动，设A相电压为：

v_sa(t)＝V₁cos(ω₁t+θ_v)+V_pcos(ω_pt+θ_vp)   (1)