CN113258592B - 海上风电次同步和超同步振荡的附加阻尼抑制系统及方法 - Google Patents

海上风电次同步和超同步振荡的附加阻尼抑制系统及方法 Download PDF

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CN113258592B CN202110712013.1A CN202110712013A CN113258592B CN 113258592 B CN113258592 B CN 113258592B CN 202110712013 A CN202110712013 A CN 202110712013A CN 113258592 B CN113258592 B CN 113258592B
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Abstract

本申请公开了一种海上风电次同步和超同步振荡的附加阻尼抑制系统及方法,首先在海上风电风已装设FACTS装置的控制系统中引入附加阻尼抑制环节,实施简单。其次针对海上风电SSCI次、超同步耦合的特性,附加阻尼抑制环节,本申请设计了次同步、超同步两个通道,能够同时抑制风电系统引发的次、超同步振荡。并且针对海上风电场SSCI振荡特性受系统运行工况和并网风机台数影响的特性,在次、超同步通道中分别针对不同的振荡分量设计子通道,从而在不同频段为风电系统提供正阻尼。同时提出基于阻尼最大化的参数优化方法,能够在不影响FACTS装置性能的前提下充分发挥其振荡抑制能力。解决了现有技术实施难度大、只针对单一振荡频段且无法实现阻尼最大化的问题。

Description

海上风电次同步和超同步振荡的附加阻尼抑制系统及方法
技术领域
本申请涉及电力技术领域,尤其涉及一种海上风电次同步和超同步振荡的附加阻尼抑制系统及方法。
背景技术
与陆上风电相比,海上风电能量效益高,适于集中开发,不需经长距离输送至负荷中心,具有明显的优势,已成为新能源发展的重要方向。然而,海上直驱风电机组与交流电网之间的相互作用会引发次/超同步振荡问题,又称为次/超同步同步控制相互作用(sub-&super-synchronous control interaction,SSCI)。
在SSCI的抑制措施方面,目前主要包括机组侧控制技术和电网侧控制技术。其中,机组侧控制技术主要是优化并网变流器控制方式及参数和并网变流器附加阻尼抑制;电网侧控制技术主要是基于柔性交流输电系统(FACTS)装置的附加阻尼抑制实现振荡抑制。
现有电网侧控制技术在解决海上风电次/超同步振荡问题时,存在一定的技术问题主要包括:1)机组侧控制技术需对风电场内所有并网变流器控制系统作出修改,实施难度较大;2)抑制措施主要针对单一振荡频率开发设计,而海上风电引发的SSCI振荡频率视系统运行工况和并网风机台数的变化而在较大频段内波动;3)现有网侧阻尼控制措施无法实现阻尼最大化,不能够充分发挥FACTS装置的振荡抑制能力。
发明内容
本申请提供了一种海上风电次同步和超同步振荡的附加阻尼抑制系统及方法,用于解决现有技术实施难度大、只针对单一振荡频段且无法实现阻尼最大化的技术问题。
有鉴于此,本申请第一方面提供了一种海上风电次同步和超同步振荡的附加阻尼抑制系统,所述附加阻尼抑制系统用于FACTS装置,系统包括:
次同步通道和超同步通道;所述次同步通道和所述超同步通道分别包括若干子通道;各所述子通道均由振荡分量提取模块、比例移相模块和限幅模块构成,且各所述子通道的振荡分量提取模块的特征频率均不同;
所述振荡分量提取模块,用于根据所述特征频率采集电压信号的振荡分量;
所述比例移相模块,用于将所述振荡分量的幅值输入到预置最优增益公式中获取最优增益,根据预置时间常数优化公式获取最优时间常数,并根据所述最优增益和所述最优时间常数生成所述子通道对应振荡频段的控制信号,从而使得阻尼最大化;
所述限幅模块,用于对所述控制信号的幅值进行限制。
可选地,还包括:叠加模块;
所述叠加模块,用于接收各所述子通道中的限幅模块输入的控制信号,并对各所述控制信号进行叠加并限幅。
可选地,所述预置最优增益公式为:
Figure BDA0003133295080000021
其中,
Figure BDA0003133295080000022
式中,n为所述子通道的个数,Vi为所述所述振荡分量的幅值,S为所述FACTS装置的容量,η为用于抑制振荡的容量比。
可选地,所述预置时间常数优化公式为:
Figure BDA0003133295080000023
式中,max f为最大阻尼;ωi为不同振荡模式的权重系数,对于阻尼较弱的振荡模式,可以设置较大的权重;λ{·}表示求解矩阵的特征值;Re(λi)、Im(λi)分别为模式i对应特征值的实部和虚部;A、B、C为常系数矩阵;F、G、H是由控制参数决定的系数矩阵。
可选地,所述振荡分量提取模块由带阻滤波器和带通滤波器构成;
所述带阻滤波器,用于滤除所述电压信号的工频分量;
所述带通滤波器,用于提取所述电压信号中的振荡分量。
可选地,所述带阻滤波器的特征频率为50Hz。
可选地,所述带通滤波器的特征频率为振荡频率。
可选地,所述带阻滤波器和所述带通滤波器实现方式包括:模拟滤波器和数字滤波器。
可选地,所述数字滤波器实现方式包括:无限冲激响应滤波器和有限冲激响应滤波器。
本申请第二方面提供一种海上风电次同步和超同步振荡的附加阻尼抑制方法,应用于上述第一方面的海上风电次同步和超同步振荡的附加阻尼抑制系统,所述方法包括:
振荡分量提取模块根据特征频率采集电压信号的振荡分量;
比例移相模块将所述振荡分量的幅值输入到预置最优增益公式中获取最优增益,根据预置时间常数优化公式获取最优时间常数,并根据所述最优增益和所述最优时间常数生成所述子通道对应振荡频段的控制信号,从而使得阻尼最大化;
限幅模块对所述控制信号的幅值进行限制。
从以上技术方案可以看出,本申请具有以下优点:
本申请提供了一种海上风电次同步和超同步振荡的附加阻尼抑制系统,附加阻尼抑制系统用于FACTS装置,系统包括:次同步通道和超同步通道;次同步通道和超同步通道分别包括若干子通道;各子通道均由振荡分量提取模块、比例移相模块和限幅模块构成,且各子通道的振荡分量提取模块的特征频率均不同;振荡分量提取模块,用于根据特征频率采集电压信号的振荡分量;比例移相模块,用于将振荡分量的幅值输入到预置最优增益公式中获取最优增益,根据预置时间常数优化公式获取最优时间常数,并根据最优增益和最优时间常数生成子通道对应振荡频段的控制信号,从而使得阻尼最大化;限幅模块,用于对控制信号的幅值进行限制。
本申请的海上风电次同步和超同步振荡的附加阻尼抑制系统,首先在海上风电风已装设FACTS装置的控制系统中引入附加阻尼抑制环节,实施简单,无需对风电场内所有并网变流器系统作出修改。其次针对海上风电SSCI次、超同步耦合的特性,附加阻尼抑制环节本申请设计了次同步、超同步两个通道,能够同时抑制海上风电系统引发的次同步、超同步振荡。并且针对海上风电场SSCI振荡特性受系统运行工况和并网风机台数影响的特性,在次、超同步通道中分别针对不同的振荡分量设计了各自的子通道,从而在不同频段为风电系统提供正阻尼。同时提出了基于阻尼最大化的参数优化方法,能够在不影响FACTS装置性能的前提下,充分发挥其振荡抑制能力。从而解决了现有技术实施难度大、只针对单一振荡频段且无法实现阻尼最大化的技术问题。
附图说明
图1为本申请实施例中提供的附加阻尼抑制环节框图;
图2为本申请实施例中提供的附加控制环节位置;
图3为本申请实施例中提供的一种海上风电次同步和超同步振荡的附加阻尼抑制方法的流程示意图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案,下面将结合本申请实施例中的附图,对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅是本申请一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例,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,都属于本申请保护的范围。
需要说明的是,当直驱风电机组在次同步或超同步频率下等效为电容C和负电阻r时,它与交流系统(等值为电感L)构成L-C-r二阶负阻尼振荡回路,进而在该频率下引发SSCI。由于锁相环的存在,直驱风电机组控制器的次同步阻抗与超同步阻抗之间存在较强的频率耦合效应,SSCI发生时海上风电系统中会同时出现频率耦合的次、超同步分量。另外,系统运行工况、并网风机台数会影响L-C-r二阶振荡回路的参数,进而影响SSCI的振荡特性。
本申请附加阻尼抑制海上风电次/超同步振荡的机理为:在海上风电场已装设FACTS装置(如静止无功补偿装置、静止同步补偿器)的控制系统中引入附加阻尼抑制环节,系统发生振荡时,FACTS装置向系统内注入次/超同步电流抵消系统中的振荡能量,进而达到抑制振荡的目的。从阻抗网络角度来看,引入附加阻尼抑制环节后,FACTS装置在振荡频率处可等效为“具有正电阻效应的电感”,其中,正电阻用来抵消直驱风电机组的负电阻效应,电感用来抵消机组的容性效应。附加阻尼抑制能够改善海上风电场的阻抗特性,使其在次/超同步频段对外变现为正电阻,破坏原有的二阶负阻尼振荡回路,进而抑制海上风电场引发的次/超同步振荡。
请参阅图1和2,用于抑制海上风电次/超同步振荡的附加阻尼抑制如图1所示,附加控制环节的位置如图2所示(FACTS装置以静止同步补偿器为例)。
本实施例提供的一种海上风电次同步和超同步振荡的附加阻尼抑制系统,该附加阻尼抑制系统用于FACTS装置,系统包括:
次同步通道和超同步通道;次同步通道和超同步通道分别包括若干子通道;各子通道均由振荡分量提取模块、比例移相模块和限幅模块构成,且各子通道的振荡分量提取模块的特征频率均不同。
需要说明的是,本申请针对海上风电SSCI次、超同步耦合的特性,附加阻尼抑制环节设计了次、超同步两个通道,分别用于改善风电场在次同步、超同步频段的阻抗特性。针对海上风电场SSCI振荡特性受系统运行工况和并网风机台数影响的特性,次、超同步通道中分别针对不同的振荡分量设计了各自的子通道,分别用于在不同频段为系统提供正阻尼。
振荡分量提取模块,用于根据特征频率采集电压信号的振荡分量。
需要说明的是,振荡分量提取模块请参见下述实施例的描述,在此不再赘述。
比例移相模块,用于将振荡分量的幅值输入到预置最优增益公式中获取最优增益,根据预置时间常数优化公式获取最优时间常数,并根据最优增益和最优时间常数生成子通道对应振荡频段的控制信号,从而使得阻尼最大化。
需要说明的是,本实施例通过优化控制参数(最优增益和最优时间常数)使得阻尼最大化。可以理解的是比例移相模块能够改变控制信号的幅值和相位,进而调整FACTS装置输出电流与系统电压之间的关系,即调整附加阻尼抑制在振荡频率处的等效电阻和等效电感。
比例移相模块的控制参数决定了附加阻尼抑制环节抑制次/超同步振荡的能力,为获取最佳的振荡抑制效果,需要对参数进行优化。比例移相环节的实现分为模拟和离散两种形式,以离散型比例移相环节为例,其传递函数为:
Figure BDA0003133295080000061
式中:Gi、Ti分别为增益和时间常数,Ts为采样时间。
限幅模块,用于对控制信号的幅值进行限制。
需要说明的是,限幅环节能够限制附加阻尼抑制环节输出信号的幅值,以免发生超调,能够确保在不影响FACTS装置动态无功补偿能力的前提下充分发挥其抑制次/超同步振荡的能力。
理论上,限幅环节的限幅值越大,附加阻尼抑制环节输出信号顶值越高,振荡抑制能力也就越强。但附加阻尼抑制环节限幅值过大可能会引入非线性环节,进而影响FACTS装置在工频范围内的动态无功补偿能力。因此,在设计限幅值时,既要考虑充分发挥FACTS装置的振荡抑制能力,还要确保不影响FACTS装置在工频频段内的控制特性。
本实施例的海上风电次同步和超同步振荡的附加阻尼抑制系统,首先在海上风电风已装设FACTS装置的控制系统中引入附加阻尼抑制环节,实施简单,无需对风电场内所有并网变流器系统作出修改。其次针对海上风电SSCI次、超同步耦合的特性,附加阻尼抑制环节本申请设计了次同步、超同步两个通道,能够同时抑制海上风电系统引发的次同步、超同步振荡。并且针对海上风电场SSCI振荡特性受系统运行工况和并网风机台数影响的特性,在次、超同步通道中分别针对不同的振荡分量设计了各自的子通道,从而在不同频段为风电系统提供正阻尼。同时提出了基于阻尼最大化的参数优化方法,能够在不影响FACTS装置性能的前提下,充分发挥其振荡抑制能力。从而解决了现有技术实施难度大、只针对单一振荡频段且无法实现阻尼最大化的技术问题。
在一个可选地实施例方式中,本申请还包括:叠加模块;
叠加模块,用于接收各子通道中的限幅模块输入的控制信号,并对各控制信号进行叠加并限幅。
可以理解的是,经各子通道中的限幅模块的限幅处理的控制信号输出到叠加模块进行叠加,并且叠加模块还可以对叠加后的总控制信号进行限幅处理。
在一个具体的实施例方式中,本申请的预置最优增益公式为:
Figure BDA0003133295080000071
其中,
Figure BDA0003133295080000072
式中,n为所述子通道的个数,Vi为所述所述振荡分量的幅值,S为所述FACTS装置的容量,η为用于抑制振荡的容量比。
需要说明的是,比例移相环节的增益Gi和时间常数Ti决定了FACTS装置在振荡频率处的等效阻抗,进而决定系统在振荡模式处的阻尼。阻尼越大时,附加阻尼抑制的振荡抑制效果越好。
增益Gi决定等效阻抗的幅值,选取时需考虑FACTS装置的容量,增益Gi越大所需容量也就越大;时间常数Ti决定等效电阻与等效电抗的相位关系,选取时需确保FACTS装置可等效为“具有正电阻效应的电感”,用以克服风电机组的负电阻效应和电容效应。
为使得附加阻尼抑制能够取得最佳的抑制效果,可以按照阻尼最大化原则优化比例移相环节的控制参数。
(1)最优增益的求解
首先,利用离散傅里叶级数算法计算各反馈通道振荡分量的幅值Vi
然后,根据FACTS装置的容量确定最优增益G
Figure BDA0003133295080000073
最后,根据各通道振荡分量的幅值分配增益
Figure BDA0003133295080000074
在一个具体的实施例方式中,本申请的预置时间常数优化公式为:
Figure BDA0003133295080000081
式中,max f为最大阻尼;ωi为不同振荡模式的权重系数,对于阻尼较弱的振荡模式,可以设置较大的权重;λ{·}表示求解矩阵的特征值;Re(λi)、Im(λi)分别为模式i对应特征值的实部和虚部。
需要说明的是,首先,收集风电系统中各电力设备(线路、变压器、风电机组等)的参数,并构建除FACTS装置外整个系统的状态方程
Figure BDA0003133295080000082
式中,ΔX为状态向量;ΔU为控制向量;ΔY为输出反馈向量;A、B、C为常系数矩阵。
然后,忽略FACTS装置的限幅环节,构建其在不同时间常数下的状态方程
Figure BDA0003133295080000083
式中,ΔZ为状态向量;α为各反馈通道时间常数Ti组成的控制参数向量;F、G、H是由控制参数α决定的系数矩阵。
最后,将式1和式2联立起来得到整个系统的状态方程,状态方程的特征根能够表征系统在不同振荡模式下的阻尼特性。系统在振荡模式下的阻尼越大,FACTS装置的振荡抑制能力发挥得越充分。时间常数的优化可以描述为以下问题
Figure BDA0003133295080000091
Figure BDA0003133295080000092
Figure BDA0003133295080000093
σi=-Re(λi)/|Im(λi)|
通过求解该预置时间常数优化公式,即可得到最大阻尼对应的最优时间常数Ti。基于阻尼最大化优化得到的控制参数能够确保系统在振荡模式处的阻尼最大,FACTS的振荡抑制能力能够得到充分发挥。
在一个具体的实施例方式中,本申请的振荡分量提取模块由带阻滤波器和带通滤波器构成;带阻滤波器,用于滤除电压信号的工频分量;带通滤波器,用于提取电压信号中的振荡分量。
需要说明的是,本实施例的振荡分量提取模块由带阻滤波器和带通滤波器构成,其中,带阻滤波器特征频率为50Hz,用于滤除电压信号的工频分量;带通滤波器特征频率为振荡频率,用于提取电压信号中的振荡分量。不同子通道中带通滤波器的特征频率不一致,分别用于提取不同频段的振荡分量。
另外,带通滤波器的带宽需要合理设计来确保各通道能够尽量在不受其他振荡分量的影响下,准确提取出目标次/超同步分量。
滤波器根据所处理的信号不同,分为模拟滤波器和数字滤波器两种实现方式,其中数字滤波器实现方式又分为无限冲激响应实现方式和有限冲激响应实现方式。以二阶无限冲激响应数字滤波器为例,其实现方法为
Figure BDA0003133295080000094
Figure BDA0003133295080000095
式中:Ts为采样时间;si为传递函数的极点,Ai为对应的展开系数,二者决定滤波器的幅频特性和相频特性。
以上为本申请的实施例中提供的一种海上风电次同步和超同步振荡的附加阻尼抑制系统的实施例,以下为本申请的实施例中提供的一种海上风电次同步和超同步振荡的附加阻尼抑制方法的实施例。
请参阅图3,图3为本申请实施例中提供的一种海上风电次同步和超同步振荡的附加阻尼抑制方法的流程示意图。
本实施例提供的一种海上风电次同步和超同步振荡的附加阻尼抑制方法,应用于FACTS装置的控制系统,方法包括:
步骤101、振荡分量提取模块根据特征频率采集电压信号的振荡分量。
步骤102、比例移相模块将振荡分量的幅值输入到预置最优增益公式中获取最优增益,根据预置时间常数优化公式获取最优时间常数,并根据最优增益和最优时间常数生成子通道对应振荡频段的控制信号,从而使得阻尼最大化。
步骤103、限幅模块对控制信号的幅值进行限制。
本实施例的海上风电次同步和超同步振荡的附加阻尼抑制方法,首先在海上风电风已装设FACTS装置的控制系统中引入附加阻尼抑制环节,实施简单,无需对风电场内所有并网变流器系统作出修改。其次针对海上风电SSCI次、超同步耦合的特性,附加阻尼抑制环节本申请设计了次同步、超同步两个通道,能够同时抑制海上风电系统引发的次同步、超同步振荡。并且针对海上风电场SSCI振荡特性受系统运行工况和并网风机台数影响的特性,在次、超同步通道中分别针对不同的振荡分量设计了各自的子通道,从而在不同频段为风电系统提供正阻尼。同时提出了基于阻尼最大化的参数优化方法,能够在不影响FACTS装置性能的前提下,充分发挥其振荡抑制能力。从而解决了现有技术实施难度大、只针对单一振荡频段且无法实现阻尼最大化的技术问题。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到,为描述的方便和简洁,上述描述的系统,装置和单元的具体工作过程,可以参考前述方法实施例中的对应过程,在此不再赘述。
本申请的说明书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等(如果存在)是用于区别类似的对象,而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换,以便这里描述的本申请的实施例例如能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外,术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形,意图在于覆盖不排他的包含,例如,包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元,而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。应当理解,在本申请中,“至少一个(项)”是指一个或者多个,“多个”是指两个或两个以上。“和/或”,用于描述关联对象的关联关系,表示可以存在三种关系,例如,“A和/或B”可以表示:只存在A,只存在B以及同时存在A和B三种情况,其中A,B可以是单数或者复数。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。“以下至少一项(个)”或其类似表达,是指这些项中的任意组合,包括单项(个)或复数项(个)的任意组合。例如,a,b或c中的至少一项(个),可以表示:a,b,c,“a和b”,“a和c”,“b和c”,或“a和b和c”,其中a,b,c可以是单个,也可以是多个。
在本申请所提供的几个实施例中,应该理解到,所揭露的系统,装置和方法,可以通过其它的方式实现。例如,以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的,例如,所述单元的划分,仅仅为一种逻辑功能划分,实际实现时可以有另外的划分方式,例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统,或一些特征可以忽略,或不执行。另一点,所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口,装置或单元的间接耦合或通信连接,可以是电性,机械或其它的形式。
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的,作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元,即可以位于一个地方,或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
另外,在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中,也可以是各个单元单独物理存在,也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现,也可以采用软件功能单元的形式实现。
所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时,可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解,本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来,该计算机软件产品存储在一个存储介质中,包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机,服务器,或者网络设备等)执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括:U盘、移动硬盘、只读存储器(英文全称:Read-OnlyMemory,英文缩写:ROM)、随机存取存储器(英文全称:Random Access Memory,英文缩写:RAM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
以上所述,以上实施例仅用以说明本申请的技术方案,而非对其限制;尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明,本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分技术特征进行等同替换;而这些修改或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (9)

1.一种海上风电次同步和超同步振荡的附加阻尼抑制系统,其特征在于,所述附加阻尼抑制系统用于FACTS装置,系统包括:
次同步通道和超同步通道;所述次同步通道和所述超同步通道分别包括若干子通道;各所述子通道均由振荡分量提取模块、比例移相模块和限幅模块构成,且各所述子通道的振荡分量提取模块的特征频率均不同;
所述振荡分量提取模块,用于根据所述特征频率采集电压信号的振荡分量;
所述比例移相模块,用于将所述振荡分量的幅值输入到预置最优增益公式中获取最优增益,根据预置时间常数优化公式获取最优时间常数,并根据所述最优增益和所述最优时间常数生成所述子通道对应振荡频段的控制信号,从而使得阻尼最大化;
所述限幅模块,用于对所述控制信号的幅值进行限制;
其中,所述预置时间常数优化公式为:
Figure FDA0003629568670000011
式中,maxf为最大阻尼;ωi为不同振荡模式的权重系数,对于阻尼较弱的振荡模式,可以设置较大的权重;λ{·}表示求解矩阵的特征值;Re(λi)、Im(λi)分别为模式i对应特征值的实部和虚部;A、B、C为常系数矩阵;F、G、H是由控制参数决定的系数矩阵,n为振荡模式的总数,λi为特征值,σi为振荡模式的阻尼比。
2.根据权利要求1所述的海上风电次同步和超同步振荡的附加阻尼抑制系统,其特征在于,还包括:叠加模块;
所述叠加模块,用于接收各所述子通道中的限幅模块输入的控制信号,并对各所述控制信号进行叠加并限幅。
3.根据权利要求1所述的海上风电次同步和超同步振荡的附加阻尼抑制系统,其特征在于,所述预置最优增益公式为:
Figure FDA0003629568670000021
其中,
Figure FDA0003629568670000022
式中,n为所述子通道的个数,Vi为所述振荡分量的幅值,S为所述FACTS装置的容量,η为用于抑制振荡的容量比,G为所有通道的最优总增益,Gi为通道i的最优增益。
4.根据权利要求1所述的海上风电次同步和超同步振荡的附加阻尼抑制系统,其特征在于,所述振荡分量提取模块由带阻滤波器和带通滤波器构成;
所述带阻滤波器,用于滤除所述电压信号的工频分量;
所述带通滤波器,用于提取所述电压信号中的振荡分量。
5.根据权利要求4所述的海上风电次同步和超同步振荡的附加阻尼抑制系统,其特征在于,所述带阻滤波器的特征频率为50Hz。
6.根据权利要求4所述的海上风电次同步和超同步振荡的附加阻尼抑制系统,其特征在于,所述带通滤波器的特征频率为振荡频率。
7.根据权利要求4所述的海上风电次同步和超同步振荡的附加阻尼抑制系统,其特征在于,所述带阻滤波器和所述带通滤波器实现方式包括:模拟滤波器和数字滤波器。
8.根据权利要求7所述的海上风电次同步和超同步振荡的附加阻尼抑制系统,其特征在于,所述数字滤波器实现方式包括:无限冲激响应滤波器和有限冲激响应滤波器。
9.一种海上风电次同步和超同步振荡的附加阻尼抑制方法,其特征在于,应用于权利要求1-8中任意一种海上风电次同步和超同步振荡的附加阻尼抑制系统,方法包括:
振荡分量提取模块根据特征频率采集电压信号的振荡分量;
比例移相模块将所述振荡分量的幅值输入到预置最优增益公式中获取最优增益,根据预置时间常数优化公式获取最优时间常数,并根据所述最优增益和所述最优时间常数生成所述子通道对应振荡频段的控制信号,从而使得阻尼最大化;
限幅模块对所述控制信号的幅值进行限制;
其中,所述预置时间常数优化公式为:
Figure FDA0003629568670000031
式中,maxf为最大阻尼;ωi为不同振荡模式的权重系数,对于阻尼较弱的振荡模式,可以设置较大的权重;λ{·}表示求解矩阵的特征值;Re(λi)、Im(λi)分别为模式i对应特征值的实部和虚部;A、B、C为常系数矩阵;F、G、H是由控制参数决定的系数矩阵,n为振荡模式的总数,λi为特征值,σi为振荡模式的阻尼比。
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