CN108631331B - 一种双馈风电场次同步振荡抑制方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种双馈风电场次同步振荡抑制方法及装置，方法包括：获取双馈风电场输出端的电压信号、电流信号；对电压信号、电流信号进行分析，确定双馈风电场发生次同步振荡的电压幅值、电流幅值、次同步振荡频率；根据次同步振荡的电压幅值、电流幅值、次同步振荡频率和阻尼控制器参数表确定阻尼控制器的参数；阻尼控制器参数表为预先建立的振荡频率与阻尼控制器参数的对应关系的表格；将确定控制参数的阻尼控制器串联接入双馈风电场风电机组的无功控制环节，以进行双馈风电场次同步振荡抑制。本发明基于参数自调整的串联式附加阻尼控制器抑制风电场次同步振荡，可以简单快速的抑制风电场的次同步振荡，使系统稳定运行。
Description
技术领域
本发明涉及电力技术，具体的讲是一种双馈风电场次同步振荡抑制方法及装置。
背景技术
风力发电技术发展迅速，使风电在电网中扮演着越来越重要的角色，很多大型风电场相继建成并投入运行，但是我国风资源与电力负荷存在较大差异，大多数风电场建立在风资源丰富的偏远地区，远离负荷中心，故需要通过远距离输电送到负荷中心。串联补偿技术可以提高远距离输电的容量，改善系统稳定性，因此在大规模风电外送系统中被广泛应用。
现有的串联补偿技术是在输电线路中串入电容器组，利用电容器容抗抵消部分输电线路的感抗，来减小线路等值电抗，从而提高功率传输容量。根据现有风电场实际运行情况，串联补偿电容技术可以使远距离输电的容量提高，并且可以使系统的稳定性得到改善，在经济效益和技术上具有更加显著的优势。但是，由于此种系统远距离和高串补度的特点易给系统带来次同步振荡的风险，进而造成大量风机脱网甚至机组内部电路损坏。
风电等新能源机组在结构上、并网方式上都与火电机组有着很大区别，因此，对于火电机组并网引起次同步振荡的产生机理探究分析方法、抑制措施等不能够直接应用在风电等新能源机组并网所导致的次同步振荡分析中，需要对由风电等新能源并网引起的次同步振荡的抑制措施进行进一步探索研究。
目前，国内外学者针对风电并网引起的次同步振荡问题已经展开了一些相关研究并取得了一定的进展。现有方案一类通过加装FACTS装置进行抑制，根据FACTS装置接入系统的模式不同，可以将其划分为并联型FACTS装置、串联型FACTS装置和综合型FACTS装置三大类。其中并联型FACTS装置主要包括静止无功补偿器(StaticVarCompensator，SVC)和静止同步补偿器(STATCOM)。STATCOM利用变换器产生与所连接电网频率相同的交流电压，通过改变装置输出的基波频率的电压幅值和相位，产生向电网输出或从电网输入的可控的无功功率。可控串联补偿器(Thyristor Controlled Series Compensation，TCSC)是一种典型的串联型FACTS装置，主要通过控制各晶闸管阀组的导通角大小，来实现控制电路从纯感性电路到纯容性电路间的无级差滑动调节，因此TCSC装置可以等效成在系统中串联一个容量连续可调的电容器，同时接入系统中的等效阻抗也是可以连续调节的。输配电网络中采用的综合潮流控制器(unified power flow controller，UPFC)是一种典型的综合FACTS装置，可以通过改进UPFC的控制策略增加桨距角的附加控制，实现对次同步振荡的抑制。
另一类抑制次同步振荡是通过风机自身进行控制，通过在风机的变流器中附加阻尼控制器达到增加系统正阻尼的效果，进而抑制次同步振荡。在定子侧变流器控制策略中引入由滤波器、比例、移相等环节组成的附加控制，从而产生一个与转速增量反相的附加转矩，为系统提供正阻尼。
在定子转子侧的变流器的控制策略如图1、图2所示，基于该设计，现有技术的附加阻尼控制器的设计方案如图3、图4所示，其中Kp1、Ki1分别是转子侧变流器外环比例、积分系数，Kpr、Kir分别是转子侧变流器内环比例、积分系数，Kp2、Ki2分别为定子侧变流器外环比例、积分系数，Kps、Kis分别为定子侧变流器内环比例、积分系数，S为引入的电流、电压或功率信号，Gqs(s)、Gds(s)和Gqr(s)、Gdr(s)分别是定转子侧变流器上附加阻尼控制器的传递函数，现有技术均是在定子侧变流器或转子侧变流器并联附加阻尼控制器，实现对次同步振荡的抑制。但在实际风电场系统中，转速的偏差不能直接获得，会对该抑制策略的实施带来了一定的影响。
另外，现有的次同步振荡抑制方法，可以通过添加定子阻尼控制器，引入转速变量，通过滤波，移相，比例等环节增加附加转矩，可以抑制次同步振荡；或者在转子侧转速环添加阻尼控制器，引入转速，电压，功率等参考变量，通过滤波，移相，比例环节添加在无功功率处或电压处以增加附加转矩，达到增大正阻尼的目的，实现次同步振荡的抑制作用。但是现有技术的方法都需要附加阻尼控制器，而一些风电场已建成多年，有新老风机并存的情况，在已运行多年的风机中引入抑制措施可能存在很多问题，而且一些风机由于地势等多种原因对次同步振荡抑制措施的加入带来不便，所以在风场安装阻尼控制器是一项庞大工程，具有一定的操作难度。
发明内容
为了简单快速的抑制风电场的次同步振荡，使系统稳定运行，本发明实施例提供了一种双馈风电场次同步振荡抑制方法，包括：
获取双馈风电场输出端的电压信号、电流信号；
对所述电压信号、电流信号进行分析，确定双馈风电场发生次同步振荡的电压幅值、电流幅值、次同步振荡频率；
根据所述次同步振荡的电压幅值、电流幅值、次同步振荡频率和阻尼控制器参数表确定阻尼控制器的参数；其中，所述阻尼控制器参数表为预先建立的振荡频率与阻尼控制器参数的对应关系的表格；
将确定控制参数的阻尼控制器串联接入双馈风电场风电机组的无功控制环节，以进行双馈风电场次同步振荡抑制。
本发明实施例中，所述的阻尼控制器包括：接入定子侧的阻尼控制器、接入转子侧的阻尼控制器；所述的阻尼控制器参数表包括：用于确定接入转子侧的阻尼控制器参数的第一参数表、用于确定接入定子侧的阻尼控制器参数的第二参数表。
本发明实施例中，所述的根据次同步振荡的电压幅值、电流幅值、次同步振荡频率和阻尼控制器参数表确定阻尼控制器的参数包括：
比较所述电流幅值与预设的第一阈值、第二阈值，比较所述电压幅值与预设的电压阈值；其中，
确定所述次同步振荡的电流幅值不超过第一阈值时，根据次同步振荡频率和第一参数表确定接入转子侧的阻尼控制器参数；
确定所述次同步振荡的电流幅值大于第二阈值、电压幅值大于电压阈值时，根据次同步振荡频率、第一参数表、第二参数表分别确定转子侧的阻尼控制器参数、定子侧的阻尼控制器参数。
本发明实施例中，所述的将确定控制参数的阻尼控制器串联接入双馈风电场风电机组的无功控制环节，以进行双馈风电场次同步振荡抑制包括：
确定所述次同步振荡的电流幅值不超过第一阈值时，将确定控制参数的阻尼控制器串联接入双馈风电场风电机组转子侧变流器的无功控制环节；
确定所述次同步振荡的电流幅值大于第二阈值、电压幅值大于电压阈值时，将确定控制参数的阻尼控制器串联分别接入双馈风电场风电机组转子侧、定子侧变流器的无功控制环节，以进行双馈风电场次同步振荡抑制。
本发明实施例中，所述的方法还包括：建立阻尼控制器参数表；其中，包括：
步骤1，获取双馈风电场输出端的电压信号、电流信号；
步骤2，根据所述的仿真模型对所述电压信号、电流信号进行分析，确定电流振荡幅值、电压振荡幅值以及次同步振荡频率；
步骤3，采用信号注入法测量定电压到双馈风电机组的无功环d轴电压的相位差；
步骤4，确定输出端只有电流发生振荡时，根据所述次同步振荡频率和相位差确定所述第一参数表；确定输出端电流、电压均发生振荡时，根据所述次同步振荡频率及相位差确定所述第二参数表；
步骤5，调整运行参数，执行步骤1-步骤4，确定不同运行参数条件下的振荡频率对应的阻尼控制器的控制参数建立阻尼控制器参数表。
本发明实施例中，所述的运行参数包括：风机台数，风速，串补度，变流器参数。
本发明实施例中，所述的阻尼控制器其传递函数的表达式为：
其中，ωx为所述次同步振荡频率，Φ为所述相位差，Ta、Tb分别为阻尼控制器的时间常数，s为传递函数Gdr(s)的变量。
同时，本发明还提供一种双馈风电场次同步振荡抑制装置，包括：
信号获取模块，获取双馈风电场输出端的电压信号、电流信号；
信号处理模块，用于对所述电压信号、电流信号进行分析，确定双馈风电场发生次同步振荡的电压幅值、电流幅值、次同步振荡频率；
参数确定模块，用于根据所述次同步振荡的电压幅值、电流幅值、次同步振荡频率和阻尼控制器参数表确定阻尼控制器的参数；其中，所述阻尼控制器参数表为预先建立的振荡频率与阻尼控制器参数的对应关系的表格；
振荡抑制模块，用于将确定控制参数的阻尼控制器串联接入双馈风电场风电机组的无功控制环节，以进行双馈风电场次同步振荡抑制。
本发明实施例中，所述的参数确定模块包括：
比较单元，用于比较所述电流幅值与预设的第一阈值、第二阈值，比较所述电压幅值与预设的电压阈值；其中，
确定所述次同步振荡的电流幅值不超过第一阈值时，根据次同步振荡频率和第一参数表确定接入转子侧的阻尼控制器参数；
确定所述次同步振荡的电流幅值大于第二阈值、电压幅值大于电压阈值时，根据次同步振荡频率、第一参数表、第二参数表分别确定转子侧的阻尼控制器参数、定子侧的阻尼控制器参数。
本发明实施例中，所述的振荡抑制模块将确定控制参数的阻尼控制器串联接入双馈风电场风电机组的无功控制环节，以进行双馈风电场次同步振荡抑制包括：
确定所述次同步振荡的电流幅值不超过第一阈值时，将确定控制参数的阻尼控制器串联接入双馈风电场风电机组转子侧变流器的无功控制环节；
确定所述次同步振荡的电流幅值大于第二阈值、电压幅值大于电压阈值时，将确定控制参数的阻尼控制器串联分别接入双馈风电场风电机组转子侧、定子侧变流器的无功控制环节，以进行双馈风电场次同步振荡抑制。
本发明实施例中，所述的装置还包括：
参数表建立模块，用于建立阻尼控制器参数表；其中，参数表建立模块建立阻尼控制器参数表的步骤包括：
步骤1，获取双馈风电场输出端的电压信号、电流信号；
步骤2，根据所述的仿真模型对所述电压信号、电流信号进行分析，确定电流振荡幅值、电压振荡幅值以及次同步振荡频率；
步骤3，采用信号注入法测量定电压到双馈风电机组的无功环d轴电压的相位差；
步骤4，确定输出端只有电流发生振荡时，根据所述次同步振荡频率和相位差确定所述第一参数表；确定输出端电流、电压均发生振荡时，根据所述次同步振荡频率及相位差确定所述第二参数表；
步骤5，调整运行参数，执行步骤1-步骤4，确定不同运行参数条件下的振荡频率对应的阻尼控制器的控制参数建立阻尼控制器参数表。
本发明利用串联式附加阻尼控制器对无功环上的电压相位进行调节，达到抑制次同步振荡的目的。与现有的抑制方法相比，本方法不需要添加额外的设备，只需要对双馈风电机组的变流器控制系统进行修改即可。
为让本发明的上述和其他目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附图式，作详细说明如下。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为在定子转子侧的变流器的控制策略；
图2为在定子转子侧的变流器的控制策略；
图3为现有技术的附加阻尼控制器的设计方案；
图4为现有技术的附加阻尼控制器的设计方案；
图5为本发明公开的双馈风电场次同步振荡抑制方法的流程图；
图6为本发明实施例中共建立阻尼控制器参数表的步骤；
图7为本发明实施例中双馈风机经串补接入电网系统示意图；
图8为本发明实施例中转矩变化量和角速度变化量的关系；
图9为本发明实施例中基于定转子转矩分析法提出的双馈风机转子侧超前滞后环节的控制方案；
图10为本发明实施例中串联式附加阻尼控制器的采用参数自调整的原理图；
图11为本发明实施例中为无超前滞后环节的功率曲线；
图12为本发明实施例中6s串联超前滞后环节的功率曲线；
图13为本发明实施例中串联超前滞后环节后的功率曲线；
图14为本发明公开的一种双馈风电场次同步振荡抑制装置的框图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明提供一种双馈风电场次同步振荡抑制方法，如图5所示为本发明公开的双馈风电场次同步振荡抑制方法的流程图，其包括：
步骤S101，获取双馈风电场输出端的电压信号、电流信号；
步骤S102，对电压信号、电流信号进行分析，确定双馈风电场发生次同步振荡的电压幅值、电流幅值、次同步振荡频率；
步骤S103，根据次同步振荡的电压幅值、电流幅值、次同步振荡频率和阻尼控制器参数表确定阻尼控制器的参数；其中，阻尼控制器参数表为预先建立的振荡频率与阻尼控制器参数的对应关系的表格；
步骤S104，将确定控制参数的阻尼控制器串联接入双馈风电场风电机组的无功控制环节，以进行双馈风电场次同步振荡抑制。
本发明的双馈风电场次同步振荡抑制方法中，其通过获取双馈风电场输出端的电压信号、电流信号；并对获得的电压信号、电流信号进行分析，确定双馈风电场发生次同步振荡的幅值、频率；一般情况下，风电场的功率振荡是由电流振荡主导的，在一些情况下，比如较严重的振荡情况下，也会出现比较明显的电压振荡，本发明根据风电场运行及功率振荡情况确定参数在阻尼控制器参数表中的位置，然后应用参数表中的参数并通过串联阻尼控制器对系统振荡实施抑制；
本实施例中，阻尼控制器参数表分为两层，第一层是转子侧添加的串联阻尼控制器的控制参数，仅当获取的输出端电流发生振荡，电压无明显振荡时，选择第一层参数表，确定串联接入转子侧的阻尼控制器的控制参数；第二层是用于确定定子侧添加的串联阻尼控制器的参数表，当电流和电压均有明显的振荡，且幅值较大时选择两层的表格数据调节阻尼控制器的参数，进行次同步振荡的抑制；
两层的数据表均是通过对获取的输出端的电流和电压进行分析来获取振荡频率，进而得到串联阻尼控制器的控制参数；
本发明在定、转子侧变流器的无功环节串联超前滞后环节，其初始参数均设置为0，通过调整串联接入双馈风电场风电机组定、转子侧变流器的无功控制环节阻尼控制器的控制参数，以进行双馈风电场次同步振荡抑制。
本发明实施例中，根据建立的阻尼控制器参数表对阻尼控制器的参数进行调整，如图6所示，建立阻尼控制器参数表的步骤包括：
步骤S601，获取双馈风电场输出端的电压信号、电流信号；
步骤S602，根据仿真模型对所述电压信号、电流信号进行分析，确定电流振荡幅值、电压振荡幅值以及次同步振荡频率；
步骤S603，采用信号注入法测量定电压到双馈风电机组的无功环d轴电压的相位差；
步骤S604，确定输出端只有电流发生振荡时，根据次同步振荡频率和相位差确定第一参数表；确定输出端电流、电压均发生振荡时，根据次同步振荡频率及相位差确定所述第二参数表；
步骤S605，调整运行参数，重复执行步骤S601-步骤S604，确定不同运行参数下(包括：并网风机台数，风速，串补度，变流器控制参数等)的振荡频率对应的阻尼控制器的控制参数建立阻尼控制器参数表。
本申请主要在风机自身控制方面进行创新，提出了一种双馈风电场次同步振荡串联式的抑制方法，其目的是提供一种基于参数自调整的串联式附加阻尼控制器抑制风电场次同步振荡的方法，可以简单快速的抑制风电场的次同步振荡，使系统稳定运行。本发明实施例提供一种双馈风电场次同步振荡机侧串联式抑制方法，其包括：
1.在双馈风电机组的定、转子侧变流器的无功控制环节添加串联式附加阻尼控制器，即串联超前滞后环节，初始参数均设置为0，通对输出端的电流和电压进行分析，确定超前滞后环节参数在阻尼控制器参数表中的位置，对无功环上d轴电压的相位进行调节，增强双馈风电机组的阻尼，达到抑制次同步振荡的目的；
2.本实施例中，上述的超前滞后环节是单个超前滞后环节函数串联在电路中，超前滞后环节函数表达式为：
其中，ωx为所选择相位补偿频率，即次同步振荡频率；
Φ为ωx所对应的需要补偿的滞后相角，即相位差；
Ta、Tb分别为补偿环节的时间常数；
3.本发明实施例中，串联式附加阻尼控制器的参数整定步骤：
a.将双馈风电场的输出端的电压和电流信号引进来，对其进行分析，可以得到次同步振荡的频率ωx和电流、电压的幅值；
b.采用信号注入法测量定电压到双馈风电机组的无功环d轴电压的相位差，记作Φ；即对建立的仿真模型输入给定值的输入电压、电流信号，测量定电压到双馈风电机组的无功环d轴电压的相位差；
c.根据电流的电压幅值确定选择参数在阻尼控制器参数表中的层次和位置；
d.根据相位差和式(1)分别计算串联式附加阻尼控制器超前滞后环节的参数Ta、Tb；
e.重复上述的步骤a-d得到的不同频率下的参数表，表1所示为建立的不同频率下的转子侧串联式附加阻尼控制器参数表，即参数表的第一层数据；表2所示为建立的不同频率下的定子侧串联式附加阻尼控制器参数表，即参数表的第二层数据；
表1
表2
4.参数自调整的步骤：
a.采集双馈风电场的输出端的电压和电流信号，对其进行分析，可以得到次同步振荡的频率ωx和电压、电流的幅值；
b.若仅当输出端的电流发生振荡，选择阻尼控制器参数表中第一层参数即参数表1，由查表法和插值计算法，针对振荡频率ωx选择合适的参数Ta1、Tb1；若输出端的电流和电压均发生振荡时，选择阻尼控制器两层参数，即参数表1、2，由查表法和插值计算法，针对振荡频率ωx选择合适的参数Ta1、Tb1、Ta2、Tb2；
c.通过串联式附加阻尼控制器，使变流器无功环上的电压相位发生改变，进而改变转矩的相位产生与转速变化量相反的转矩变化量，使得转矩变化量的相位差在90度至270度的范围内，达到抑制次同步振荡的目的。
本发明利用串联式附加阻尼控制器对无功环上的电压相位进行调节，达到抑制次同步振荡的目的。与现有的抑制方法相比，本方法不需要添加额外的设备，只需要对双馈风电机组的变流器控制系统进行修改即可。
为进一步理解本发明的技术方案，结合本发明的基本原理详细说明如下：
双馈风机次同步振荡的定转子转矩分析法是将转速变化引起的电磁转矩变化量分解为转子的电磁转矩变化量和定子的电磁转矩变化量两部分，通过分析定转子电磁转矩变化量对转速变化量的关系，得到系统的传递函数特性。
图7为双馈风机经串补接入电网系统示意图，对图7所示双馈风机通过串补接入电网的等效系统，其中，Rcr、Lcr分别为RSC相连的电抗的等效电阻和电感；Rcg、Lcg分别为GSC相连的电抗的等效电阻和电感；R、L和C分别为串补输电系统的等效电阻、电感和电容。设风机稳定运行时，转子转速为ωr0(标幺值)，同时存在一个同步值为ε、频率为Ω、初相位为
的振荡分量Δωr，通过定转子转矩分析法得到式(2)所示的转子电磁转矩变化量对转速变化量的关系。
ΔTer为转子转矩变化量，
表示频率为Ω时的转子电磁转矩幅值，
表示频率为Ω时的转子电磁转矩相位；GTerx、GTery分别是转子电磁转矩变化量增益的实部和虚部。
转矩变化量和角速度变化量的关系如图8所示。其中，GTer在位于第二或第三象限时，GTerx<0，ΔTer的作用是使Δω的幅值减小，起到正阻尼作用，并且其在x轴的投影越大，正阻尼越大。基于此，通过在转子侧变流器无功控制环中串联超前滞后环节，对d轴电压进行移相，改变电压相位，进而产生一个与转速反相的阻尼转矩，得到一种抑制风电系统次同步振荡的方法。
超前滞后环节主要是利用其超前部分增大系统的相位裕度，以改善系统的动态性能；利用其滞后部分改善系统的静态性能。
本发明基于定转子转矩分析法提出的双馈风机转子侧超前滞后环节的控制方案如图9所示，Gdr(s)为d轴添加的串联式附加阻尼控制器，Kp*表示比例控制、Ki*/s表示积分控制，其中*为通配符，以区分不同控制环节的比例、积分系数。其中串联式附加阻尼控制器Gdr(s)的参数采用参数自调整的方式，其原理如图10所示。
下面结合具体的算例进一步说明本发明，为更进一步说明串联式附加阻尼控制器对双馈风电场次同步振荡的影响，当风电场内各个风机运行工况相差不大时，用一台双馈风机等效整个风电场的运行状况。具体步骤如下：
a.在仿真平台上搭建双馈风电机组的模型，控制框图如图7所示，该模型采用一台容量为1.5MVA的风电机组，在仿真平台上进行仿真，调整参数，使风机功率输出产生振荡；
b.将双馈风电场的输出端的电压和电流信号引进来，对其进行分析，可以得到次同步振荡的频率ωx和电压、电流的幅值；
c.采用信号注入法测量定电压到双馈风电机组的无功环d轴电压的相位差，记作Φ；
d.通过对输出端的电流和电压信号进行分析可以得到，只有电流信号发生振荡，故只建立阻尼控制器参数表的第一层参数即可；
e.分别计算串联式附加阻尼控制器超前滞后环节的参数Ta1、Tb1；
f.根据以上参数整定步骤，可以得到不同频率下的参数表3；
表3
| 频率 | 参数T<sub>a1</sub> | 参数T<sub>b1</sub> |
| 10Hz～12Hz | -0.006 | 0.003 |
| 12Hz～14Hz | -0.004 | 0.002 |
| 14Hz～16Hz | -0.003 | 0.002 |
| 16Hz～18Hz | -0.002 | 0.002 |
| 18Hz～20Hz | -0.001 | 0.002 |
| 20Hz～22Hz | -0.001 | 0.002 |
参数自调整的步骤：
a.在仿真平台上进行仿真，在第5s投入串补，系统发生次同步振荡，如图11所示为无超前滞后环节的功率曲线；
b.根据风机的运行数据，采集双馈风电场的输出端的电压和电流信号，对其进行分析，可以得到次同步振荡的频率ωx；
c.根据得到的参数表，由查表法和插值计算法，针对振荡频率ωx选择合适的参数Ta1、Tb1，；
d.在第6s添加上述串联式附加阻尼控制器，即在第6s将所述附加控制量注入转子侧变流器，使附加控制量改变电压的相位，达到抑制次同步振荡的目的，其运行结果如图12所示，为6s串联超前滞后环节的功率曲线；在系统开始运行时添加上述串联式附加阻尼控制器的仿真结果如图13所示，为串联超前滞后环节后的功率曲线。
由图11可以看出，在5s添加串补后，系统发生次同步振荡；根据图12可以发现，在6s添加串联式附加阻尼控制器，功率振荡逐渐消失，系统稳定下来；由图13得出直接添加串联式附加阻尼控制器，添加串补时，系统稳定运行，没有发生明显的波动；进而得到在转子侧无功环的d轴上添加串联式附加阻尼控制器，可以保持系统的稳定，消除负阻尼对系统的影响。
同时，本发明还公开一种双馈风电场次同步振荡抑制装置，如图14所示包括：
模型建立模块201，用于建立双馈风电机组仿真模型；
信号获取模块202，用于获取双馈风电场输出端的电压信号、电流信号；
信号分析模块203，用于根据建立的仿真模型对所述电压信号、电流信号进行傅里叶分析，确定双馈风电场发生次同步振荡的次同步振荡频率和电压、电流的幅值；
参数确定模块204，用于根据所述次同步振荡频率和阻尼控制器参数表确定阻尼控制器的控制参数；其中所述阻尼控制器参数表为第一层为振荡频率与转子侧串联阻尼控制器参数对应的表格，第二层为振荡频率与定子侧串联阻尼控制器参数对应的表格；
振荡抑制模块205，在定转子侧变流器的无功环节串联超前滞后环节，其初始参数均设置为0，通过调节串联阻尼控制器的参数，以进行双馈风电场次同步振荡抑制，当只有输出端电流发生振荡时，选择参数表中第一层数据对转子侧串联阻尼控制器的参数进行调整，当电流和电压均发生振荡时，选择参数表的数据对定转子侧阻尼控制器的参数均进行调整。
根据前述实施例的描述，对本领域技术人员而言，完全可以实现本发明的装置，在此，对装置的实施过程不再赘述。
本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
本发明中应用了具体实施例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
Claims (14)
1.一种双馈风电场次同步振荡抑制方法，其特征在于，所述的方法包括：
获取双馈风电场输出端的电压信号、电流信号；
对所述电压信号、电流信号进行分析，确定双馈风电场发生次同步振荡的电压幅值、电流幅值、次同步振荡频率；
根据所述次同步振荡的电压幅值、电流幅值、次同步振荡频率和阻尼控制器参数表确定阻尼控制器的控制参数；其中，所述阻尼控制器参数表为预先建立的振荡频率与阻尼控制器参数的对应关系的表格；
将确定控制参数的阻尼控制器串联接入双馈风电场风电机组的无功控制环节，以进行双馈风电场次同步振荡抑制。
2.如权利要求1所述的双馈风电场次同步振荡抑制方法，其特征在于，
所述的阻尼控制器包括：接入定子侧的阻尼控制器、接入转子侧的阻尼控制器；
所述的阻尼控制器参数表包括：用于确定接入转子侧的阻尼控制器参数的第一参数表、用于确定接入定子侧的阻尼控制器参数的第二参数表。
3.如权利要求2所述的双馈风电场次同步振荡抑制方法，其特征在于，所述的根据次同步振荡的电压幅值、电流幅值、次同步振荡频率和阻尼控制器参数表确定阻尼控制器的控制参数包括：
比较所述电流幅值与预设的第一阈值、第二阈值，比较所述电压幅值与预设的电压阈值；其中，
确定所述次同步振荡的电流幅值不超过第一阈值时，根据次同步振荡频率和第一参数表确定接入转子侧的阻尼控制器参数；
确定所述次同步振荡的电流幅值大于第二阈值、电压幅值大于电压阈值时，根据次同步振荡频率、第一参数表、第二参数表分别确定转子侧的阻尼控制器参数、定子侧的阻尼控制器参数。
4.如权利要求3所述的双馈风电场次同步振荡抑制方法，其特征在于，所述的将确定控制参数的阻尼控制器串联接入双馈风电场风电机组的无功控制环节，以进行双馈风电场次同步振荡抑制包括：
确定所述次同步振荡的电流幅值不超过第一阈值时，将确定控制参数的阻尼控制器串联接入双馈风电场风电机组转子侧变流器的无功控制环节；
确定所述次同步振荡的电流幅值大于第二阈值、电压幅值大于电压阈值时，将确定控制参数的阻尼控制器串联分别接入双馈风电场风电机组转子侧、定子侧变流器的无功控制环节，以进行双馈风电场次同步振荡抑制。
5.如权利要求3所述的双馈风电场次同步振荡抑制方法，其特征在于，所述的方法还包括：建立阻尼控制器参数表；其中，包括：
步骤1，获取双馈风电场输出端的电压信号、电流信号；
步骤2，建立仿真模型对所述电压信号、电流信号进行分析，确定电流振荡幅值、电压振荡幅值以及次同步振荡频率；
步骤3，采用信号注入法测量给定电压到双馈风电机组的无功环d轴电压的相位差；
步骤4，确定输出端只有电流发生振荡时，根据所述次同步振荡频率和相位差确定所述第一参数表；确定输出端电流、电压均发生振荡时，根据所述次同步振荡频率及相位差确定所述第二参数表；
步骤5，调整运行参数，执行步骤1-步骤4，确定不同运行参数条件下的振荡频率对应的阻尼控制器的控制参数建立阻尼控制器参数表。
6.如权利要求5所述的双馈风电场次同步振荡抑制方法，其特征在于，所述的运行参数包括：风机台数，风速，串补度，变流器参数。
7.如权利要求5所述的双馈风电场次同步振荡抑制方法，其特征在于，所述的阻尼控制器其传递函数的表达式为：
其中，ωx为所述次同步振荡频率，Φ为所述相位差，Ta、Tb分别为阻尼控制器的时间常数，s为传递函数Gdr(s)的变量。
8.一种双馈风电场次同步振荡抑制装置，其特征在于，所述的装置包括：
信号获取模块，获取双馈风电场输出端的电压信号、电流信号；
信号处理模块，用于对所述电压信号、电流信号进行分析，确定双馈风电场发生次同步振荡的电压幅值、电流幅值、次同步振荡频率；
参数确定模块，用于根据所述次同步振荡的电压幅值、电流幅值、次同步振荡频率和阻尼控制器参数表确定阻尼控制器的控制参数；其中，所述阻尼控制器参数表为预先建立的振荡频率与阻尼控制器参数的对应关系的表格；
振荡抑制模块，用于将确定控制参数的阻尼控制器串联接入双馈风电场风电机组的无功控制环节，以进行双馈风电场次同步振荡抑制。
9.如权利要求8所述的双馈风电场次同步振荡抑制装置，其特征在于，
所述的阻尼控制器包括：接入定子侧的阻尼控制器、接入转子侧的阻尼控制器；
所述的阻尼控制器参数表包括：用于确定接入转子侧的阻尼控制器参数的第一参数表、用于确定接入定子侧的阻尼控制器参数的第二参数表。
10.如权利要求9所述的双馈风电场次同步振荡抑制装置，其特征在于，所述的参数确定模块包括：
比较单元，用于比较所述电流幅值与预设的第一阈值、第二阈值，比较所述电压幅值与预设的电压阈值；其中，
确定所述次同步振荡的电流幅值不超过第一阈值时，根据次同步振荡频率和第一参数表确定接入转子侧的阻尼控制器参数；
确定所述次同步振荡的电流幅值大于第二阈值、电压幅值大于电压阈值时，根据次同步振荡频率、第一参数表、第二参数表分别确定转子侧的阻尼控制器参数、定子侧的阻尼控制器参数。
11.如权利要求10所述的双馈风电场次同步振荡抑制装置，其特征在于，所述的振荡抑制模块将确定控制参数的阻尼控制器串联接入双馈风电场风电机组的无功控制环节，以进行双馈风电场次同步振荡抑制包括：
确定所述次同步振荡的电流幅值不超过第一阈值时，将确定控制参数的阻尼控制器串联接入双馈风电场风电机组转子侧变流器的无功控制环节；
确定所述次同步振荡的电流幅值大于第二阈值、电压幅值大于电压阈值时，将确定控制参数的阻尼控制器串联分别接入双馈风电场风电机组转子侧、定子侧变流器的无功控制环节，以进行双馈风电场次同步振荡抑制。
12.如权利要求10所述的双馈风电场次同步振荡抑制装置，其特征在于，所述的装置还包括：
参数表建立模块，用于建立阻尼控制器参数表；其中，参数表建立模块建立阻尼控制器参数表的步骤包括：
步骤1，获取双馈风电场输出端的电压信号、电流信号；
步骤2，建立仿真模型对所述电压信号、电流信号进行分析，确定电流振荡幅值、电压振荡幅值以及次同步振荡频率；
步骤3，采用信号注入法测量给定电压到双馈风电机组的无功环d轴电压的相位差；
步骤4，确定输出端只有电流发生振荡时，根据所述次同步振荡频率和相位差确定所述第一参数表；确定输出端电流、电压均发生振荡时，根据所述次同步振荡频率及相位差确定所述第二参数表；
步骤5，调整运行参数，执行步骤1-步骤4，确定不同运行参数条件下的振荡频率对应的阻尼控制器的控制参数建立阻尼控制器参数表。
13.如权利要求12所述的双馈风电场次同步振荡抑制装置，其特征在于，所述的运行参数包括：风机台数，风速，串补度，变流器参数。
14.如权利要求12所述的双馈风电场次同步振荡抑制装置，其特征在于，所述的阻尼控制器其传递函数的表达式为：
其中，ωx为所述次同步振荡频率，Φ为所述相位差，Ta、Tb分别为阻尼控制器的时间常数，s为传递函数Gdr(s)的变量。
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