基于小干扰法的双馈风电场建模及SSO抑制策略研究

来源 :合肥工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:a479676614
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快速发展的风力发电技术已成为能源战略的重要组成部分,然而,大型双馈风电场往往位于偏远地区,距负荷中心较远,需要经过很长的输电线路才能与大电网相连。双馈风电场通过串联补偿电容线路进行输电,可以减少传输电能的损耗,但使用串联补偿电容线路可能导致双馈风电场并网系统发生次同步振荡现象,给双馈风电场并网系统的安全稳定运行带来严峻的挑战,因此有必要对双馈风电场并网系统的次同步振荡特性进行深入的研究。本文围绕双馈风电场次同步振荡模式主导变量的找寻、适用于次同步振荡分析的双馈风电场等值建模和双馈风电场次同步振荡抑制策略等方面展开研究,主要研究内容如下:首先,根据双馈风机经串联补偿电容并网系统的数学模型建立系统小扰动方程,通过特征值分析法得到双机并网系统次同步振荡模式的主导变量,不同运行状态的风机的同一状态变量对次同步振荡模式的参与因子不同;在半实物仿真平台上搭建双馈风电场并网系统,分析主导变量对次同步振荡模式的影响。该研究能够为后续双馈风电场分群指标的选取提供理论依据。其次,提取主导变量作为初始变量指标,使用因子分析对初始变量进行降维,消除指标数据相关性,增强分群指标的有效性;使用K-均值聚类法完成机群划分,根据分群结果,计算等值机参数,以等功率损耗法计算的结果为集电系统参数初值,采用自适应权重粒子群优化算法对集电系统参数进行辨识,建立双馈风电场并网系统等值模型。通过与详细模型对比,验证了所建等值模型表征双馈风电场次同步振荡特性的有效性,且相比于详细模型,等值模型在仿真速度上有明显的提升,将其用于双馈风电场并网系统的次同步振荡特性分析,具有实用性和推广性。最后,基于复转矩系数法,分析了双馈风电场并网系统发生次同步振荡的机理,提出基于附加电气阻尼转矩的次同步振荡抑制策略;考虑风机运行状态的差异性,建立增益系数表,对双馈风电场详细模型次同步振荡抑制策略的增益系数进行优化。对双馈风电场详细模型、单机等值模型以及根据本文提出方法建立的等值模型进行仿真,所提抑制策略能有效抑制双馈风电场并网发生的次同步振荡现象,实现双馈风电场并网系统的稳定控制。双馈风电场并网系统次同步振荡抑制策略的研究,对于提高双馈风电场并网系统稳定性具有工程应用价值。
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