[发明专利]一种海上风电场强迫次同步振荡风险识别方法及装置

说明书

本发明公开了一种海上风电场强迫次同步振荡风险识别方法及装置。本发明通过建立变流器互联系统的等效阻抗模型获取变流器互联系统的总等效阻抗，根据变流器互联系统的总等效阻抗绘制预设次同步频率范围内的幅频特性曲线，分析幅频特性曲线推得由扰动电压的频率变化引发次同步振荡的机理，基于这一机理分别对变流器互联系统的并网点施加不同频率的扰动电压，对各个频率的扰动电压引发的次同步振荡进行定量计算与分析，从而能够准确识别海上风电场网侧变流器放大次同步间谐波引发强迫次同步振荡的风险，保证电力系统稳定安全地运行。

技术领域

本发明涉及电力系统稳定分析技术领域，尤其涉及一种海上风电场强迫次同步振荡风险识别方法及装置。

背景技术

近年来，海上风电场变流器(GSCs)的大规模集成显著改变了电力系统的动态特性，使得电力系统经常出现电能质量问题和宽频振荡事故。其中，风力发电引起的次同步振荡(SSOs)事故日益突出。而海上风电场主要采用直驱永磁同步发电机(DPMSG)，直驱永磁同步发电机(DPMSG)产生的次同步间谐波不仅引发次同步振荡，还可能引发强迫次同步振荡，严重威胁电力系统运行的稳定性和安全性。

在现有技术中，主要通过现有阻抗法来识别负阻尼次同步振荡，并未有识别海上风电场网侧变流器(GSCs)与次同步间谐波相互作用引发强迫次同步振荡的风险的方法，且基于现有技术也并不清楚海上风电场网侧变流器(GSCs)放大次同步间谐波(SSIHs)引发强迫次同步振荡(FSSO)需要什么条件，难以准确识别强迫次同步振荡风险，无法保证电力系统稳定安全地运行。

发明内容

为了克服现有技术的缺陷，本发明提供一种海上风电场强迫次同步振荡风险识别方法及装置，能够准确识别海上风电场网侧变流器放大次同步间谐波引发强迫次同步振荡的风险，保证电力系统稳定安全地运行。

为了解决上述技术问题，第一方面，本发明一实施例提供一种海上风电场强迫次同步振荡风险识别方法，包括：

针对采用直驱永磁同步发电机的海上风电场，建立变流器互联系统的等效阻抗模型，以获取所述变流器互联系统的总等效阻抗；

根据所述总等效阻抗绘制预设次同步频率范围内的幅频特性曲线，分析所述幅频特性曲线，将所述总等效阻抗的最小幅值对应的频率作为目标频率；

根据所述目标频率多次调整扰动电压的频率，并分别对所述变流器互联系统的并网点施加调整后的每一所述扰动电压，得到所述变流器互联系统在各个所述扰动电压作用下的响应电流；

基于所述等效阻抗模型，将每一所述扰动电压与所述并网点的三相基波电压叠加，将每一所述扰动电压对应的响应电流与所述并网点的三相基波电流叠加，得到三相电压和三相电流；

根据所述三相电压和所述三相电流，计算所述变流器互联系统有功功率的强迫次频率分量，以识别强迫次同步振荡风险。

进一步地，所述总等效阻抗为：

其中，为网侧变流器的次同步等效阻抗，为电网阻抗，ω_s为所述扰动电压的角频率。

进一步地，所述响应电流为：

其中，ΔU_s为所述扰动电压的幅值，ω_s为所述扰动电压的角频率，为所述总等效阻抗，为所述总等效阻抗的幅值，β为所述总等效阻抗的阻抗角。

进一步地，所述三相电压和所述三相电流分别为：

a相电压为：

u_a＝U₀cos(ω₀t)+ΔU_scos(ω_st)；