[发明专利]确定双馈风机并网系统次超同步振荡控制器的方法和系统

说明书

本发明提供一种确定双馈风机并网系统次超同步振荡控制器的方法和系统，所述方法和系统通过建立反映控制器与双馈风机并网系统部分的多广义转矩共同影响的单振荡回路形式的广义Phi l l ips‑Heffron模型；根据系统部分的固有振荡模式，结合所述单振荡回路形式的广义Ph i l l i ps‑Heffron模型确定控制器的安装地点，以及根据设置的目标次超同步振荡模式，当控制器在确定的安装地点时，结合所述单振荡回路形式的广义Ph i l l i ps‑Heffron模型确定控制器的参数。所述方法和系统用于抑制次超同步振荡的控制器的安装地点选择与参数确定，相比于传统的特征值计算法，本发明提供的方法和系统无需高阶状态矩阵的求解，大大减少了计算量，有较强的工程实用性。

技术领域

本发明涉及电力控制技术领域,并且更具体地，涉及一种确定双馈风机并网系统次超同步振荡控制器的方法和系统。

背景技术

随着新能源、直流等电力电子设备的广泛接入，电力系统稳定性不再局限于传统的工频和机电时间尺度，电磁动态凸显，导致频率范围扩展到宽频带的电磁振荡现象，按照频率所处区间可细分为次超同步和谐波振荡两个子类。

次超同步振荡发生时，电网电压/电流中将出现频率在数Hz至两倍工频范围的非特征分量，不利条件下会持续增长乃至超过工频分量，最终导致机组跳闸甚至损坏、危及系统的安全稳定运行。

传统的同步机组由于其结构和参数特性(高质量机械转子、较大时间常数和较窄通频带)使得它对来自电网的高频动态不敏感；而电力电子设备，特别是具有高调制频率、宽频带耦合的风电、光伏变流器及近期柔直中广泛引用模块化多电平变流器则对包括中高频在内的宽频动态反应灵敏，更兼自身常配备中高频滤波电路，它们及其与电网之间的相互作用可能导致频率从百Hz到超千Hz的非特征次谐波振荡、放大和不稳定，造成谐波过压、过流乃至更严重的电能质量和系统稳定性问题。

为保证高比例电力电子设备电力系统的安全稳定运行，需要在新能源设备、直流换流站、FACTS等设备上加装振荡控制器，准确度高、工程实用性强的控制器设计方法至关重要。

发明内容

为了解决现有技术中当电力系统存在新能源、直流等电力电子设备的接入时，次超同步振荡导致系统不稳定的技术问题，本发明提供一种确定双馈风机并网系统次超同步振荡控制器的方法，所述方法包括：

步骤1、以控制器与双馈风机并网系统之间的交互变量为输入输出变量，分别建立控制器部分和双馈风机并网系统部分的两输入两输出变量的第一传递函数模型；

步骤2、基于系统部分的固有振荡模式，从系统部分的第一传递函数模型中提取相应的次超同步振荡回路，生成系统部分的第二传递函数模型，并根据所述次超同步振荡回路、控制器部分的第一传递函数模型和系统部分的第二传递函数模型建立两输入两输出变量的系统部分和控制器部分的输入输出变量之间交互影响的互联系统的广义Phillips-Heffron模型；

步骤3、对所述互联系统的广义Phillips-Heffron模型进行等价变换，形成综合反映多广义转矩共同影响的单振荡回路形式的广义Phillips-Heffron模型；

步骤4、根据系统部分的固有振荡模式，结合单振荡回路形式的广义Phillips-Heffron模型确定控制器的安装地点；

步骤5、根据设置的目标次超同步振荡模式，当控制器在确定的安装地点时，结合所述单振荡回路形式的广义Phillips-Heffron模型确定控制器的参数。

进一步地，所述以控制器与双馈风机并网系统之间的交互变量为输入输出变量，分别建立控制器部分和双馈风机并网系统部分的两输入两输出变量的第一传递函数模型包括:

设置控制器部分和系统部分之间的交互变量为Δu和Δy，其表达式为：