CN112436537A - 一种海上风电场经柔性直流送出系统宽频振荡抑制方法 - Google Patents
一种海上风电场经柔性直流送出系统宽频振荡抑制方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN112436537A CN112436537A CN202011253382.0A CN202011253382A CN112436537A CN 112436537 A CN112436537 A CN 112436537A CN 202011253382 A CN202011253382 A CN 202011253382A CN 112436537 A CN112436537 A CN 112436537A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- oscillation
- frequency
- voltage
- phase
- oscillation suppression
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
- H02J3/36—Arrangements for transfer of electric power between ac networks via a high-tension dc link
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
- H02J3/01—Arrangements for reducing harmonics or ripples
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
- H02J3/36—Arrangements for transfer of electric power between ac networks via a high-tension dc link
- H02J2003/365—Reducing harmonics or oscillations in HVDC
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J2203/00—Indexing scheme relating to details of circuit arrangements for AC mains or AC distribution networks
- H02J2203/20—Simulating, e g planning, reliability check, modelling or computer assisted design [CAD]
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J2300/00—Systems for supplying or distributing electric power characterised by decentralized, dispersed, or local generation
- H02J2300/20—The dispersed energy generation being of renewable origin
- H02J2300/28—The renewable source being wind energy
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E40/00—Technologies for an efficient electrical power generation, transmission or distribution
- Y02E40/40—Arrangements for reducing harmonics
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/60—Arrangements for transfer of electric power between AC networks or generators via a high voltage DC link [HVCD]
Abstract
本发明提供了一种海上风电场经柔性直流送出系统宽频振荡抑制方法,通过借鉴虚拟阻抗思想,在柔直换流站控制器中配置振荡抑制措施,对宽频振荡进行抑制,其中通过带通滤波器将柔直换流器交流电流中的振荡分量选频出来,再乘以虚拟阻抗系数变为电压的量纲,从调制电压中减去振荡电压分量。本发明能够对全频段的振荡进行抑制;针对次/超同步和中高频振荡的特点有针对性地计算和设计振荡抑制器参数;通过对振荡抑制效果的判断,对振荡抑制器参数进行微调,直到达到振荡抑制要求。
Description
技术领域
本发明涉及新能源经柔性直流输电并网领域,具体地说,涉及一种海上风电场经柔性直流送出系统宽频振荡抑制方法。
背景技术
伴随着柔性直流输电工程的快速发展,新能源-柔直并网系统的宽频振荡问题突出,尤其是风场-柔直并网系统的稳定性问题,严重威胁了系统与设备的安全稳定运行。2011年上海南汇风电场-柔直并网工程多次在逐渐增大风电场出力过程中出现电压电流的振荡现象,造成南汇风电场11台风电机组全部停机,严重时甚至造成部分风电机组变流器损坏。 2013年德国北海BorWin1海上风电场-柔直并网系统发生了250-500Hz 的谐波振荡现象,造成柔直风电场侧换流器的滤波电容损坏,导致风电场停运,造成巨大经济损失。2014年广东南澳三端柔直-风电场并网工程在投运过程中,风电场侧交流系统在风电场出力逐渐增大的过程中出现频率在20~30Hz范围内的次同步振荡现象,导致柔直系统保护动作、停运,风电场切机。此外,用于交流电网互联的柔直工程也多次出现振荡现象。2017年云南鲁西柔直工程广西侧MMC换流站与交流电网之间出现了1270Hz高频振荡现象,造成主变压器损坏。2018年渝鄂柔直工程重庆侧MMC换流站与交流电网之间发生了1.8kHz的高频振荡现象。除此之外,正在建设中的张北新能源基地经四端MMC-HVDC并网工程、如东/射阳海上风电场经MMC-HVDC并网工程等重大工程同样面临宽频振荡风险。风电场与柔直系统之间相互作用引发的振荡现象呈现宽频带特征,振荡机理更加复杂。
宽频振荡的抑制措施问题可以分为三个子问题:振荡抑制措施的配置位置,振荡抑制措施的控制环路设计,以及振荡抑制措施的参数调节。对于振荡抑制措施的配置位置,从传统电力系统研究的角度出发,往往使用特征值/参与因子法找寻振荡模态的强相关变量,该变量的控制器即为配置抑制措施的位置。从电力电子研究的角度出发,有两种思路。一是根据振荡的频段定位对应带宽的控制器,该控制器为需要配置抑制措施或优化控制器参数的位置;二是直接对含有振荡分量的电压电流反馈或前馈的位置配置抑制器。现阶段工程中多采用电力电子角度研究的两种思路结合的方式,提供优化控制器参数的思路和设计相应的振荡抑制器。
振荡抑制措施的控制环路设计方面一般按照频段分为两类:次/超同步振荡抑制以及中高频振荡抑制。现有文献资料中,次/超同步振荡抑制措施有以下几种思路:有源阻尼法,控制参数优化设计法,复合法(有源阻尼+控制参数优化设计)和类似电力系统静态稳定器PSS(Power System Stabilizer)的方法。其中,有源阻尼法通过控制环路设计“虚拟阻抗”或“虚拟导纳”,对振荡分量进行抑制,分为线性阻抗和非线性阻抗(带通滤波器、比例-谐振PR控制器等)。控制器参数优化设计原则是以阻抗理论和奈奎斯特稳定性判据为基础,通过调节控制参数达到互联系统稳定的目的。类似PSS的方法则是将PSS的思想运用于抑制次 /超同步振荡,本质上是将PSS的传递函数作为一种虚拟阻抗/导纳。
中高频振荡是近年来在工程中逐渐出现的问题,其振荡抑制措施并不成熟,而且很多是次/超同步振荡抑制措施的推广运用,大体上也可以分为四类:改善电压前馈法,有源阻尼法,类似电力系统中PSS的方法和借鉴直流侧振荡抑制的方法。改善电压前馈法的振荡抑制措施变种繁多,有工频带通滤波器、低通滤波器、带阻滤波器以及特殊传递函数滤波器,原因是早期研究将柔直换流站的电网电压前馈作为中高频振荡的主要诱因。早期柔直换流站工程中采取电网电压前馈是为了保证柔直换流站的动态特性,但是却影响到了稳定性。于是近期工程中电网电压前馈或取消,或由测量值改为恒定值,其对于稳定性的影响已逐渐减弱,并且在本报告研究中发现电网电压前馈仅仅是引发中高频振荡的诱因之一,故研究其他方法工程价值更大。现有文献针对渝鄂背靠背工程提出一种虚拟导纳法,可以视为在次/超同步振荡抑制中虚拟阻抗法的推广应用。也有文献借鉴PSS的方法,并运用于中高频振荡抑制,但是PSS的参数较多,优化设计难度较大。直流侧振荡由VSC-HVDC的整流站和逆变站阻抗交互产生,机理与海上风场-柔直系统振荡机理不同,但是其抑制措施的思路可以借鉴,作为中高频振荡抑制措施的创新突破口之一。
以上所述的各种方法都能够对于特定频段的振荡进行抑制,比如针对次/超同步振荡或中高频振荡,但缺陷在于不能够实现全频段的振荡抑制效果,即无法达到“宽频振荡抑制”的目的。
发明内容
针对现有技术中的缺陷,本发明的目的是提供一种海上风电场经柔性直流送出系统宽频振荡抑制方法。
本发明的第一方面,提供一种海上风电场经柔性直流送出系统宽频振荡抑制方法,包括:
S1:在柔直换流站控制器中集成振荡抑制措施算法;
所述振荡抑制措施算法通过带通滤波器将柔直换流器交流电流中的振荡分量选频出来,再乘以虚拟阻抗系数变为电压的量纲,从调制电压中减去振荡电压分量;
S2:通过柔直换流站中的锁相环(PLL)检测电网谐波频率;
S3:根据检测到的所述电网谐波频率,区分不同振荡频段特征;
S4:基于S2得到的所述电网谐波频率和S3得到的所述振荡频段特征,计算S1中振荡抑制措施的各项参数;
S5:将所述振荡抑制措施的各项参数投入振荡抑制措施回路,观察振荡抑制效果;
S6:根据振荡抑制效果,决定是否微调节振荡抑制措施的各项参数;
S7:在振荡风险因素消除后退出振荡抑制措施,并等待下一次锁相环检测到电网谐波频率,再次触发S3-S7。
较佳地,所述振荡抑制措施算法具体包括:
将带通滤波器Gb(s)和虚拟阻抗系数kb级联,其中Gb(s)的表达式为:
上式中,ωn为中心频率,ζ为阻尼系数,s为拉普拉斯算子;带通滤波器Gb(s)将交流电流反馈中的振荡频率分量筛选出来;虚拟阻抗系数kb决定从参考电压中消去谐振电压分量的多少,kb是带有阻抗的量纲欧姆。
较佳地,所述锁相环(PLL),其控制结构如下:
设Vabc是出口处交流电压,经派克变换P(θ)变为其d和q轴分量Vd和 Vq,其中Vq经锁相环PI控制器Hpll(s)得到电网电压频率ω,再经过积分器得到电网电压相角;
其中锁相环PI控制器Hpll(s)的表达式为:
上式中Kppll和Kipll分别是锁相环控制器的比例、积分系数,s为拉普拉斯算子;
所述锁相环能跟踪电网电压的频率与相角,当电网电压含有谐波时,锁相环的输出频率会发生改变,进而将频率信号传递给振荡抑制措施参数计算环节。
较佳地,所述S3,其中:
若所述电网谐波频率在1-100Hz范围内,表示系统发生次/超同步振荡;
若所述电网谐波频率在100Hz以上,则认为系统发生了中高频振荡。
较佳地,所述S4中,计算S1中振荡抑制措施算法的各项参数,其中,振荡抑制措施算法的控制环节受中心频率ωn,ζ阻尼系数,kb虚拟阻抗系数三个参数所影响:
所述中心频率ωn,根据锁相环的输出频率而定,不论发生次/超同步振荡还是中高频振荡,均设置为所发生振荡的中心频率;
所述阻尼系数ζ,影响着带通滤波器的选频能力,ζ越小,选频能力越好,通频带越窄,适用于振荡频率精确的次/超同步振荡;ζ越大,选频能力越弱,通频带越宽,适用于振荡频率分布在一个范围内的中高频振荡;
所述虚拟阻抗系数kb,取决于振荡抑制环路的输入与输出,即柔直换流器出口交流电压与交流电流的比值,通过计算比值确定kb的数量级,便于微调。
较佳地,所述S5中:
所述控制器投入振荡抑制措施控制回路,除了控制和计算延时以外,应尽快投入,避免振荡进一步发散;
所述观察振荡抑制效果,在上述投入振荡抑制措施控制回路后,此时锁相环和电压、电流检测单元配合工作,考察振荡是否能够抑制以及是否过度抑制,决定因素是电压和电流波形中的谐波含量以及基波含量。
较佳地,所述S6具体包括:
若谐波基本消除,基波含量恢复正常,则说明所设计参数适合于抑制振荡,不用做微调;
若谐波未完全消除,则考虑稍微调大虚拟阻抗系数kb以增加从调制电压中减去谐波电压的比例,次/超同步振荡中调小阻尼系数ζ以增加选频精度,中高频振荡中调大阻尼系数ζ以增加选频范围;
若谐波完全消除,基波含量也减少,则考虑稍微调小虚拟阻抗系数kb以减少从调制电压中减去谐波电压的比例。
较佳地,所述S7具体包括:
控制器接受上级有关振荡风险因素消除的指令后,退出振荡抑制措施回路,等待下一次锁相环检测到谐波的频率指令,再次重复S3-S7步骤。
本发明第二方面,提供一种计算机,包括存储器、处理器及存储在存储器上并能在处理器上运行的计算机程序,所述处理器执行所述程序时能执行所述的海上风电场经柔性直流送出系统宽频振荡抑制方法。
本发明第三方面,提供一种计算机可读存储介质,其上存储有计算机程序,该程序被处理器执行时能执行所述的海上风电场经柔性直流送出系统宽频振荡抑制方法。
与现有技术相比,本发明实施例具有如下至少一种有益效果:
本发明上述的海上风电场经柔性直流送出系统宽频振荡抑制方法,振荡抑制思想借鉴“虚拟阻抗”思想,通过带通滤波器将柔直换流器交流电流中的振荡分量选频出来,再乘以虚拟阻抗系数变为电压的量纲,从调制电压中减去振荡电压分量,能够对全频段的振荡进行抑制。
本发明上述的海上风电场经柔性直流送出系统宽频振荡抑制方法,针对次/超同步和中高频振荡的特点有针对性地计算和设计振荡抑制器参数;配合锁相环所感应的谐振频率,通过对振荡抑制效果的判断对振荡抑制器参数进行微调,直到达到振荡抑制要求,从而能够对全频段的谐波产生抑制作用。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述,本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显:
图1为柔直换流站配置振荡抑制措施控制结构示意图;
图2为柔直换流站锁相环控制结构图;
图3为所提出的振荡抑制措施工作流程图;
图4为本发明一实例海上风电场经柔性直流输电并网系统结构示意图;
图5为本发明一实例案例1海上风电场柔直并网系统次/超同步振荡仿真案例;
图6为本发明一实例案例2海上风电场柔直并网系统中高频振荡仿真案例。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明,但不以任何形式限制本发明。应当指出的是,对本领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明构思的前提下,还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。
请参阅图1、图2和图3,本实施例中,一种海上风电场经柔性直流送出系统宽频振荡抑制方法,包括如下步骤:
S1:在柔直换流站控制器中集成如图1所示的振荡抑制措施算法;荡抑制措施算法通过带通滤波器将柔直换流器交流电流中的振荡分量选频出来,再乘以虚拟阻抗系数变为电压的量纲,从调制电压中减去振荡电压分量。
S2:通过柔直换流站中的锁相环(PLL)检测电网谐波频率;
S3:根据检测到的电网谐波频率,区分不同振荡频段特征;
S4:基于谐波频率和振荡频段,计算振荡抑制措施的各项参数;
S5:投入振荡抑制措施回路,观察效果;
S6:根据振荡抑制效果,判断是否需要适当微调节振荡抑制措施的各项参数;
S7:在振荡风险因素消除后退出振荡抑制措施,并等待下一次锁相环检测到电网谐波频率,再次触发S3-S7。
上述实施例中的S1中,如图1所示,i*和i分别是柔直换流站交流电流在abc三相静止坐标系下的参考值和实际测量值,P(θ)和P-1(θ)分别表示派克变换(Park Transform)及其逆变换,其中θ是派克变换及其逆变换使用的相角,派克变换及其反变换公式为:
Hi(s)是电流内环比例积分(PI)控制器,其表达式为:
上式中Kpi和Kii分别是电流内环PI控制器的比例系数与积分系数,s 为Laplace算子。图1中vref是柔直换流站的控制器生成的参考电压,将输入调制环节控制IGBT的开通与关断,振荡抑制措施主要由带通滤波器Gb(s)和虚拟阻抗系数kb级联组成。其中Gb(s)的表达式为:
其中ωn为中心频率,ζ为阻尼系数。带通滤波器对于选定的中心频率附近分量不衰减,而其余频率分量均不同程度地衰减,并加以滤除,因此带通滤波器主要将交流电流反馈中的振荡频率分量筛选出来,kb是虚拟阻抗系数,决定从参考电压中消去谐振电压分量的多少,带有阻抗的量纲欧姆。配置上述振荡抑制措施后,相当于柔直换流站出口处串联了一个仅对谐振频率及其附近频率分量有效的虚拟阻抗Zvir,如图2所示。图中和Vsabc分别指柔直换流器经虚拟阻抗前与后的交流侧出口电压,Isabc是交流侧出口电流。
本发明上述实施例S2中,通过柔直换流站中的锁相环(PLL)检测电网谐波频率,具体的,在一优选实施例中,锁相环(PLL)的控制结构图可以如图3所示,Vabc是出口处交流电压,经派克变换P(θ)变为其d 和q轴分量Vd和Vq,其中Vq经锁相环PI控制器Hpll(s)可得电网电压频率ω,再经过积分器可得到电网电压相角。其中锁相环PI控制器的表达式为:
上式中Kppll和Kipll分别是锁相环控制器的比例、积分系数。综上,锁相环能够跟踪电网电压的频率与相角,当电网电压含有谐波时,锁相环的输出频率会发生改变,进而将频率信号传递给振荡抑制措施参数计算环节。
本发明上述实施例S3中,根据检测到的电网谐波频率,区分不同振荡频段特征,具体的,在一优选实施例中,对于锁相环输出的谐波频率,若在1-100Hz范围内,表示系统发生次/超同步振荡,若在100Hz以上,可认为系统发生了中高频振荡。次/超同步振荡的特点是受系统各控制环节影响大,会有等幅振荡,较慢地发散振荡或呈现周期性发散和收敛的现象,且振荡频率精确至个位数Hz,相对50Hz存在对偶频率分量。中高频振荡的特点是受系统延时环节影响大,振荡发散较快,振荡频率在中心频率附近有一个范围,难以精确到个位数Hz。振荡的特点影响到振荡抑制措施的参数设计。
本发明上述实施例S4中,基于谐波频率和振荡频段,计算振荡抑制措施的各项参数。具体的,在一优选实施例中,振荡抑制措施的控制环节主要受ωn中心频率,ζ阻尼系数,kb虚拟阻抗系数三个参数所影响。中心频率ωn根据锁相环的输出频率而定,不论发生次/超同步振荡还是中高频振荡,均设置为所发生振荡的中心频率。阻尼系数ζ影响着带通滤波器的选频能力,ζ越小,选频能力越好,通频带越窄,适用于振荡频率精确的次/超同步振荡;ζ越大,选频能力越弱,通频带越宽,适用于振荡频率分布在一个范围内的中高频振荡。虚拟阻抗系数kb取决于振荡抑制环路的输入与输出,即柔直换流器出口交流电压与交流电流的比值,通过计算比值可以大致确定kb的数量级,便于微调。
本发明上述实施例S5中,投入振荡抑制措施回路,观察效果。具体的,在一优选实施例中,控制器投入振荡抑制措施控制环路,观察振荡抑制效果。除了控制和计算延时以外,应尽快投入,避免振荡进一步发散(尤其是发散较快的中高频振荡)。此时锁相环和电压、电流检测单元配合工作,主要考察振荡是否能够抑制以及是否过度抑制,决定因素是电压和电流波形中的谐波含量以及基波含量。
本发明上述实施例S6中,根据振荡抑制效果,判断是否需要适当微调节振荡抑制措施的各项参数。具体的,在一优选实施例中,若谐波基本消除,基波含量恢复正常,则说明所设计参数适合于抑制振荡;若谐波未完全消除,则考虑稍微调大虚拟阻抗系数kb以增加从调制电压中减去谐波电压的比例,次/超同步振荡中还可以调小阻尼系数ζ以增加选频精度,中高频振荡中可以调大阻尼系数ζ以增加选频范围;若谐波完全消除,基波含量也减少,则考虑稍微调小虚拟阻抗系数kb以减少从调制电压中减去谐波电压的比例。
本发明上述实施例S7中,控制器接受上级有关振荡风险因素消除的指令后,退出振荡抑制措施环路,等待下一次锁相环检测到谐波的频率指令,再次重复S3-S7步骤。
在本发明另一实施例中,还提供一种计算机,包括存储器、处理器及存储在存储器上并能在处理器上运行的计算机程序,所述处理器执行所述程序时能执行上述任一项实施例的海上风电场经柔性直流送出系统宽频振荡抑制方法。
在本发明另一实施例中,还提供一种计算机可读存储介质,其上存储有计算机程序,该程序被处理器执行时能执行上述任一项实施例的海上风电场经柔性直流送出系统宽频振荡抑制方法。
基于上述各实施例,按照图4拓扑在Matlab/Simulink中搭建仿真模型,对所提宽频振荡抑制方法进行验证。请参阅图4海上风电场经柔性直流输电并网系统结构图。其中,海上风电场配置基于永磁同步发电机的全功率风电机组,风电场经升压变升高电压后,通过海底电缆接入柔直换流站。
图5为本实例案例1:当海上风电场经柔直送出系统发生次/超同步振荡时的有功和无功功率仿真波形图。图中工况为风场出力提高至20%时,风场柔直互联系统发生次/超同步振荡,经FFT分析后可知振荡频率为65Hz。锁相环捕捉到该频率分量后,将谐振中心频率输入振荡抑制器参数计算单元,参数设计为ωn=2π×65rad/s,ζ=0.5,kb=150,在1.5秒配置振荡抑制器之后,次/超同步振荡分量逐渐衰减,波形逐渐变回平稳的三相正弦波。
图6为本实例案例2:当海上风电场经柔直送出系统发生中高频振荡时的有功和无功功率仿真波形图。柔直换流站控制延时在1秒时增大为600μs,引发风场柔直互联系统中高频振荡,经FFT分析后可知振荡频率为465Hz及其附近频段。锁相环捕捉到该频率分量后,将谐振中心频率输入振荡抑制器参数计算单元,参数设计为ωn=2π×465rad/s,ζ=0.707,kb=200,在1.3秒配置振荡抑制器之后,发散的中高频振荡分量逐渐衰减,波形变回平稳的三相正弦波。
由上述实施例可见,本发明上述方法通过借鉴虚拟阻抗思想,在柔直换流站控制器中配置振荡抑制措施,对宽频振荡进行抑制,能够对全频段的振荡进行抑制;针对次/超同步和中高频振荡的特点有针对性地计算和设计振荡抑制器参数;通过对振荡抑制效果的判断,对振荡抑制器参数进行微调,直到达到振荡抑制要求。本发明所提出宽频振荡的抑制方法,在时域仿真中以次超同步振荡和中高频振荡的抑制为例进行了验证,具有较高的实用价值。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是,本发明并不局限于上述特定实施方式,本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改,这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下,本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。
Claims (10)
1.一种海上风电场经柔性直流送出系统宽频振荡抑制方法,其特征在于,包括:
S1:在柔直换流站控制器中集成振荡抑制措施算法;
所述振荡抑制措施算法通过带通滤波器将柔直换流器交流电流中的振荡分量选频出来,再乘以虚拟阻抗系数变为电压的量纲,从调制电压中减去振荡电压分量;
S2:通过柔直换流站中的锁相环检测电网谐波频率;
S3:根据检测到的所述电网谐波频率,区分不同振荡频段特征;
S4:基于S2得到的所述电网谐波频率和S3得到的所述振荡频段特征,计算S1中振荡抑制措施的各项参数;
S5:将所述振荡抑制措施的各项参数投入振荡抑制措施回路,观察振荡抑制效果;
S6:根据振荡抑制效果,决定是否微调节振荡抑制措施的各项参数;
S7:在振荡风险因素消除后退出振荡抑制措施,并等待下一次锁相环检测到电网谐波频率,再次触发S3-S7。
4.根据权利要求1所述的一种海上风电场经柔性直流送出系统宽频振荡抑制方法,其特征在于,所述S3,其中:
若所述电网谐波频率在1-100Hz范围内,表示系统发生次/超同步振荡;
若所述电网谐波频率在100Hz以上,则认为系统发生了中高频振荡。
5.根据权利要求1所述的一种海上风电场经柔性直流送出系统宽频振荡抑制方法,其特征在于,所述S4中,计算S1中振荡抑制措施算法的各项参数,其中,振荡抑制措施算法的控制环节受中心频率ωn,ζ阻尼系数,kb虚拟阻抗系数三个参数所影响:
所述中心频率ωn,根据锁相环的输出频率而定,不论发生次/超同步振荡还是中高频振荡,均设置为所发生振荡的中心频率;
所述阻尼系数ζ,影响着带通滤波器的选频能力,ζ越小,选频能力越好,通频带越窄,适用于振荡频率精确的次/超同步振荡;ζ越大,选频能力越弱,通频带越宽,适用于振荡频率分布在一个范围内的中高频振荡;
所述虚拟阻抗系数kb,取决于振荡抑制环路的输入与输出,即柔直换流器出口交流电压与交流电流的比值,通过计算比值确定kb的数量级,便于微调。
6.根据权利要求1所述的一种海上风电场经柔性直流送出系统宽频振荡抑制方法,其特征在于,所述S5中:
所述控制器投入振荡抑制措施控制回路,除了控制和计算延时以外,应尽快投入,避免振荡进一步发散;
所述观察振荡抑制效果,在上述投入振荡抑制措施控制回路后,此时锁相环和电压、电流检测单元配合工作,考察振荡是否能够抑制以及是否过度抑制,决定因素是电压和电流波形中的谐波含量以及基波含量。
7.根据权利要求1所述的一种海上风电场经柔性直流送出系统宽频振荡抑制方法,其特征在于,所述S6具体包括:
若谐波基本消除,基波含量恢复正常,则说明所设计参数适合于抑制振荡,不用做微调;
若谐波未完全消除,则考虑稍微调大虚拟阻抗系数kb以增加从调制电压中减去谐波电压的比例,次/超同步振荡中调小阻尼系数ζ以增加选频精度,中高频振荡中调大阻尼系数ζ以增加选频范围;
若谐波完全消除,基波含量也减少,则考虑稍微调小虚拟阻抗系数kb以减少从调制电压中减去谐波电压的比例。
8.根据权利要求1所述的一种海上风电场经柔性直流送出系统宽频振荡抑制方法,其特征在于,所述S7具体包括:
控制器接受上级有关振荡风险因素消除的指令后,退出振荡抑制措施回路,等待下一次锁相环检测到谐波的频率指令,再次重复S3-S7步骤。
9.一种计算机,包括存储器、处理器及存储在存储器上并能在处理器上运行的计算机程序,其特征在于,所述处理器执行所述程序时能执行权利要求1-8任一所述的海上风电场经柔性直流送出系统宽频振荡抑制方法。
10.一种计算机可读存储介质,其上存储有计算机程序,其特征在于,该程序被处理器执行时能执行权利要求1-8任一所述的海上风电场经柔性直流送出系统宽频振荡抑制方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202011253382.0A CN112436537B (zh) | 2020-11-11 | 2020-11-11 | 一种海上风电场经柔性直流送出系统宽频振荡抑制方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202011253382.0A CN112436537B (zh) | 2020-11-11 | 2020-11-11 | 一种海上风电场经柔性直流送出系统宽频振荡抑制方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN112436537A true CN112436537A (zh) | 2021-03-02 |
CN112436537B CN112436537B (zh) | 2023-09-22 |
Family
ID=74700402
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN202011253382.0A Active CN112436537B (zh) | 2020-11-11 | 2020-11-11 | 一种海上风电场经柔性直流送出系统宽频振荡抑制方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN112436537B (zh) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN112838601A (zh) * | 2021-03-04 | 2021-05-25 | 华中科技大学 | 基于锁相优化的柔直输电系统高频振荡抑制方法及系统 |
CN113224775A (zh) * | 2021-06-02 | 2021-08-06 | 华北电力大学 | 柔性直流输电系统的中高频振荡自适应抑制方法 |
CN114006386A (zh) * | 2021-11-10 | 2022-02-01 | 南方电网科学研究院有限责任公司 | 一种抑制全功率变流器并网宽频振荡的控制方法和系统 |
CN114512995A (zh) * | 2022-04-19 | 2022-05-17 | 东南大学溧阳研究院 | 一种海上风电柔直并网系统多设备协同抑制宽频振荡方法 |
CN117096894A (zh) * | 2023-10-18 | 2023-11-21 | 国网湖北省电力有限公司 | 宽频振荡抑制控制方法、系统及介质 |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2010147583A (ja) * | 2008-12-16 | 2010-07-01 | Kenwood Corp | 広帯域pll発振回路 |
CN104836237A (zh) * | 2015-05-22 | 2015-08-12 | 东北大学 | 一种带电压谐波补偿的微电网电压扰动控制方法 |
CN104979845A (zh) * | 2015-06-26 | 2015-10-14 | 四川大学 | 基于多级线性最优理论的多频段高压直流输电附加阻尼控制方法 |
CN108493958A (zh) * | 2018-03-26 | 2018-09-04 | 湖南大学 | 新能源发电场站宽频带振荡抑制装备及其控制方法 |
WO2019140584A1 (zh) * | 2018-01-18 | 2019-07-25 | 华北电力大学 | 一种在线自适应抑制柔性直流引起的高频振荡方法 |
CN111654041A (zh) * | 2020-06-22 | 2020-09-11 | 特变电工西安柔性输配电有限公司 | 一种柔性直流输电系统高频振荡抑制策略 |
-
2020
- 2020-11-11 CN CN202011253382.0A patent/CN112436537B/zh active Active
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2010147583A (ja) * | 2008-12-16 | 2010-07-01 | Kenwood Corp | 広帯域pll発振回路 |
CN104836237A (zh) * | 2015-05-22 | 2015-08-12 | 东北大学 | 一种带电压谐波补偿的微电网电压扰动控制方法 |
CN104979845A (zh) * | 2015-06-26 | 2015-10-14 | 四川大学 | 基于多级线性最优理论的多频段高压直流输电附加阻尼控制方法 |
WO2019140584A1 (zh) * | 2018-01-18 | 2019-07-25 | 华北电力大学 | 一种在线自适应抑制柔性直流引起的高频振荡方法 |
CN108493958A (zh) * | 2018-03-26 | 2018-09-04 | 湖南大学 | 新能源发电场站宽频带振荡抑制装备及其控制方法 |
CN111654041A (zh) * | 2020-06-22 | 2020-09-11 | 特变电工西安柔性输配电有限公司 | 一种柔性直流输电系统高频振荡抑制策略 |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
赵学深 等: "基于前馈补偿的柔性直流配电系统下垂控制方法", 《电力系统自动化》 * |
Cited By (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN112838601A (zh) * | 2021-03-04 | 2021-05-25 | 华中科技大学 | 基于锁相优化的柔直输电系统高频振荡抑制方法及系统 |
CN113224775A (zh) * | 2021-06-02 | 2021-08-06 | 华北电力大学 | 柔性直流输电系统的中高频振荡自适应抑制方法 |
CN113224775B (zh) * | 2021-06-02 | 2022-05-13 | 华北电力大学 | 柔性直流输电系统的中高频振荡自适应抑制方法 |
CN114006386A (zh) * | 2021-11-10 | 2022-02-01 | 南方电网科学研究院有限责任公司 | 一种抑制全功率变流器并网宽频振荡的控制方法和系统 |
CN114006386B (zh) * | 2021-11-10 | 2023-08-22 | 南方电网科学研究院有限责任公司 | 一种抑制全功率变流器并网宽频振荡的控制方法和系统 |
CN114512995A (zh) * | 2022-04-19 | 2022-05-17 | 东南大学溧阳研究院 | 一种海上风电柔直并网系统多设备协同抑制宽频振荡方法 |
CN117096894A (zh) * | 2023-10-18 | 2023-11-21 | 国网湖北省电力有限公司 | 宽频振荡抑制控制方法、系统及介质 |
CN117096894B (zh) * | 2023-10-18 | 2024-01-02 | 国网湖北省电力有限公司 | 宽频振荡抑制控制方法、系统及介质 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN112436537B (zh) | 2023-09-22 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN112436537A (zh) | 一种海上风电场经柔性直流送出系统宽频振荡抑制方法 | |
Xu et al. | Adaptive feedforward algorithm without grid impedance estimation for inverters to suppress grid current instabilities and harmonics due to grid impedance and grid voltage distortion | |
Hadjidemetriou et al. | An adaptive tuning mechanism for phase-locked loop algorithms for faster time performance of interconnected renewable energy sources | |
CN110190633B (zh) | 不平衡电网电压条件下的虚拟同步机控制方法 | |
CN104578182B (zh) | 一种低延时鲁棒功率下垂多环控制方法 | |
Wang et al. | An active damper to suppress multiple resonances with unknown frequencies | |
JP6043543B2 (ja) | インバータ回路を制御する制御回路、および、当該制御回路を備えたインバータ装置 | |
CN108306332B (zh) | 一种lcl型并网逆变系统及电流跟踪控制方法 | |
CN114024309B (zh) | 孤岛微电网系统及其交互振荡抑制方法、系统 | |
CN110943632B (zh) | 基于级联广义积分器的储能变换器虚拟惯量控制方法 | |
CN111276958A (zh) | 一种基于锁相环的配电网单相接地故障消弧方法 | |
CN116094025A (zh) | 一种含跟网型和构网型变流器功率系统暂态稳定分析方法 | |
CN112260302A (zh) | 虚拟rc支路的储能pcs多机并联谐振有源抑制方法 | |
CN109406854B (zh) | 单相有源滤波器的谐波指令电流获取方法、装置及设备 | |
CN112103970B (zh) | 一种并网变流器间谐波振荡抑制方法及装置 | |
CN109149579B (zh) | 基于网侧电流采样的hapf谐波补偿和谐振抑制的控制方法 | |
Shi et al. | Research on power compensation strategy for diesel generator system based on virtual synchronous generator | |
CN106487039A (zh) | 一种适用于畸变电网的锁相技术 | |
CN114566962B (zh) | 一种分布式能源并网系统同步频率谐振抑制方法 | |
CN115603360A (zh) | 一种基于对称锁相环的并网风电机组振荡抑制方法及系统 | |
CN114629112A (zh) | 基于二阶广义积分器的锁频环及其控制方法 | |
Zou et al. | Active damping of LCL filter resonance for grid-connected distributed power generation systems | |
CN106451496B (zh) | 一种大型风力发电系统电网电压低频振荡的快速抑制方法 | |
Attuati et al. | Sliding mode current control of DSTATCOM applied to voltage regulation of induction generator based systems | |
Rao et al. | An adaptive wideband oscillation suppression method for wind farm integration through MMC-HVDC system |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant |