【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及電力系統分析，特別涉及一種基于復轉矩系數法的雙饋風電場并網系統次同步振蕩分析方法。
技術介紹
1、當前，隨著經濟社會的快速發展，能源消耗與環境污染日益成為全世界共同面對與亟需解決的問題。在我國“雙碳”戰略目標的引領下，我國正處于從傳統電力系統向含有高比例新能源發電與高比例電力電子設備的新型電力系統轉型的上升期，以風電為代表的新能源發展迅猛。根據國家能源局統計，截止2022年12底，我國風機裝機容量約3.7億千瓦，同比增長11.2％。在不同類型的發電機中，雙饋風力發電機憑借造價低、控制方式靈活、較高的風能利用率等諸多有點而被廣泛應用。
2、與此同時，雙饋風電場并網引發的次同步振蕩現象逐漸凸顯。2012年-2013年，我國河北沽源風電-串補輸電系統曾多次發生次同步振蕩導致眾多風機脫網，其原因為雙饋風電機組變流器與串補電容相互作用造成的次同步控制互作用(ssci)；2015年，我國新疆哈密地區風電場發生次同步振蕩，進而還引起300公里外的火電機組發生危險的次同步扭振，導致轉軸扭振保護動作引起火電機組停運。因此，對雙饋風電場并網系統的次同步振蕩展開分析具有重要價值。
3、復轉矩系數法作為分析次同步振蕩的主要方法之一，具有清晰的物理意義，并且能夠避免建模時“維數災”的問題，但該種方法在復雜系統中的應用多集中于傳統火電機組的研究，在高比例新能源和高比例電力電子系統中的應用尚需要進一步研究。因此，建立一種基于復轉矩系數法的雙饋風電場并網系統次同步振蕩分析方法具有重要意義。
技術
1、本專利技術要解決的技術問題是，針對以往基于復轉矩系數法對于多機系統的次同步振蕩分析多用于火電機組的研究，在如今“雙高”新型電力系統快速發展導致雙饋風電場并網系統易發生次同步振蕩的場景下，研究了一種基于復轉矩系數法的雙饋風電場并網系統次同步振蕩分析方法。
2、為實現上述目的，本專利技術提供了如下方案：
3、一種基于復轉矩系數法的雙饋風電場并網系統次同步振蕩分析方法，包括以下步驟：
4、步驟1：將系統中各發電機組劃分為待研究發電機組和非研究發電機組，并給出適用于復轉矩系數法的待研究發電機組和非待研究發電機組的復頻域模型一般形式，包括：對系統發電機組進行劃分，將待研究機組節點編號為1，其余發電機節點依次按2到n進行編號，同時給出發電機節點電壓為輸出量，電流和轉速為輸入量的復頻域模型一般形式。
5、發電機的復轉矩系數分為機械復轉矩系數和電氣復轉矩系數，機械復轉矩系數可由各自的機械部分軸系方程直接求出，求解過程比較簡單，這里不再贅述。電氣復轉矩系數的求解則需聯系發電機和系統網絡電氣部分，求解過程較為復雜，這里給出便于求解電氣復轉矩系數的發電機組復頻域模型一幫形式，具體如下所述。
6、待研究發電機組和非待研究發電的復頻域模型一般形式分別如圖2紅色框圖內和藍色框圖內結構形式所示。
7、待研究發電機的電氣復轉矩系數只與電氣部分有關，其復頻域模型一般形式可表示為：
8、
9、式中：δugdq1、δigdq1分別為待研究發電機節點電壓和電流；δωr1為待研究發電機組轉速；δte1為待研究發電機組電磁轉矩；z1(s)、d1(s)和α1(s)分別為推導待研究發電機組復頻域模型一般形式時對應的系數矩陣。
10、在求取發電機組的電氣復轉矩系數時，希望考慮其他發電機組機械部分的影響，因此在待研究發電機組的復頻域模型基礎上，非待研究發電機組需計及機械部分，以編號為2的發電機組為例，其復頻域模型一般形式可表示為：
11、
12、式中：δugdq2、δigdq2分別為非待研究發電機節點電壓和電流；δωr2為非待研究發電機組轉速；δte2為非待研究發電機組電磁轉矩；δtm2為非待研究發電機組機械轉矩；z2(s)、d2(s)、α2(s)和km2(s)分別為推導非待研究發電機組復頻域模型一般形式時對應的系數矩陣。
13、步驟2：給出適用于多機系統次同步振蕩分析的傳統火電機組的一般形式復頻域模型，并建立雙饋風機的一般形式復頻域模型，包括：建立適用于多機系統次同步振蕩分析發電機組的一般形式復頻域模型，對于火電機組，直接給出其復頻域模型一般形式；對于雙饋風機(dfig)，分別建立雙饋風機定轉子磁鏈、轉子電壓、rsc控制電路、mppt控制、定子電壓、功率和電磁轉矩的小信號模型，然后由各部分小信號模型之間的連接關系建立雙饋風機小信號連接示意圖，進而求取dfig為待研究發電機組時的復頻域模型，再聯立dfig機械系統軸系方程線性化后的小信號模型，即可構建dfig作為非研究發電機組時的復頻域模型。
14、火電機組的復頻域模型一般形式可表示為：
15、火電機組為待研究發電機組時：
16、
17、其中：
18、
19、式中：ra為發電機電樞電阻；ψd0、ψq0分別為磁鏈dq軸分量穩態值；td'、tq'為暫態短路時間常數；td0'、tq0'為暫態開路時間常數；td”、tq”為次暫態短路時間常數；td0”、tq0”為次暫態開路時間常數。
20、火電機組為非待研究發電機組時，通過火電機組的機械系統軸系方程即可求取其機械復轉矩系數，結合火電機組機械復轉距系數和上述發電機為待研究發電機組時復頻域模型即可得火電機組為非待研究發電機組時的復頻域模型。
21、雙饋風機的復頻域一般形式推導如下：
22、雙饋風機的磁鏈方程和轉子電壓方程為：
23、
24、
25、式中：urd、urq分別為轉子電壓dq軸分量；ird、irq分別為轉子電流dq軸分量；rr為轉子繞組電阻；ωe、ωr分別為同步轉速和轉子轉速；ψsd、ψsq分別為dfig定子磁鏈dq軸分量；ψrd、ψrq分別為dfig轉子磁鏈dq軸分量；isd、isq分別為定子電流dq軸分量；ls、lr、lm分別為定轉子繞組的自感和互感；
26、雙饋風機的轉子變流器(rsc)可由圖3所示控制框圖表示。
27、聯立上述磁鏈方程、轉子電壓方程和rsc控制框圖可得：
28、
29、其中：
30、
31、式中：kp3、ki3分別為rsc電流內環比例和積分常數；ird-ref、irq-ref分別為轉子電流dq軸分量參考值。
32、dfig實現mmpt，無功給定設為0，因此rsc有功功率和無功功率給定值可由下式給出：
33、
34、式中：ps-ref、qs-ref分別為dfig輸出有功和無功參考值；kopt為最大功率跟蹤曲線比例系數。
35、dfig的定子電壓方程、功率方程和電磁轉矩方程為：
36、
37、
38、式中：usd、usqq分別為定子電壓dq軸分量；rs為定子繞組電阻；ps、qs為輸出有功和無功功率；te為電磁轉本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種基于復轉矩系數法的雙饋風電場并網系統次同步振蕩分析方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據權利要求1所述的一種基于復轉矩系數法的雙饋風電場并網系統次同步振蕩分析方法，其特征在于，所述步驟1：將系統中各發電機組劃分為待研究發電機組和非研究發電機組，并給出適用于復轉矩系數法的待研究發電機組和非待研究發電機組的復頻域模型一般形式，具體包括：對系統發電機組進行劃分，將待研究機組節點編號為1，其余發電機節點依次按2到n進行編號，同時給出發電機節點電壓為輸出量，電流和轉速為輸入量的復頻域模型一般形式。
3.根據權利要求1所述的一種基于復轉矩系數法的雙饋風電場并網系統次同步振蕩分析方法，其特征在于，所述步驟2：給出適用于多機系統次同步振蕩分析的傳統火電機組的一般形式復頻域模型，并建立雙饋風機的一般形式復頻域模型；具體包括：建立適用于多機系統次同步振蕩分析發電機組的一般形式復頻域模型，對于火電機組，直接給出其復頻域模型一般形式；對于雙饋風機(DFIG)，分別建立雙饋風機定轉子磁鏈、轉子電壓、RSC控制電路、MPPT控制、定子電壓、功率和電磁轉矩的小信號模型，然后
4.根據權利要求1所述的一種基于復轉矩系數法的雙饋風電場并網系統次同步振蕩分析方法，其特征在于，所述步驟3：由所建立的發電機復頻域模型結合系統復頻域網絡方程求取復轉矩系數，進而對雙饋風電場并網系統的次同步振蕩展開分析，具體包括：按照前述對發電機節點進行編號，接著對非發電機節點進行編號，建立系統各元件復頻域端口導納模型從而建立系統復頻域網絡節點導納矩陣，進而形成系統復頻域網絡方程，結合所建立的發電機復頻域模型消去非發電機節點和非待研究機組節點，求取待研究機組的復轉矩系數。對于雙饋風電場并網系統，通過建立的DFIG復轉矩系數可分析雙饋風電場的次同步振蕩作用，通過建立的火電機組復轉矩系數可分析雙饋風電場并網對火電機組次同步振蕩的影響。
...【技術特征摘要】
1.一種基于復轉矩系數法的雙饋風電場并網系統次同步振蕩分析方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據權利要求1所述的一種基于復轉矩系數法的雙饋風電場并網系統次同步振蕩分析方法，其特征在于，所述步驟1：將系統中各發電機組劃分為待研究發電機組和非研究發電機組，并給出適用于復轉矩系數法的待研究發電機組和非待研究發電機組的復頻域模型一般形式，具體包括：對系統發電機組進行劃分，將待研究機組節點編號為1，其余發電機節點依次按2到n進行編號，同時給出發電機節點電壓為輸出量，電流和轉速為輸入量的復頻域模型一般形式。
3.根據權利要求1所述的一種基于復轉矩系數法的雙饋風電場并網系統次同步振蕩分析方法，其特征在于，所述步驟2：給出適用于多機系統次同步振蕩分析的傳統火電機組的一般形式復頻域模型，并建立雙饋風機的一般形式復頻域模型；具體包括：建立適用于多機系統次同步振蕩分析發電機組的一般形式復頻域模型，對于火電機組，直接給出其復頻域模型一般形式；對于雙饋風機(dfig)，分別建立雙饋風機定轉子磁鏈、轉子電壓、rsc控...
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