大规模双馈风电机组经串补并网的次同步振荡研究

随着我国大规模风电的发展,风电并网的一些问题越来越突出。由于我国风电生产中心远离负荷中心,需要靠远距离输电将风能送出。在送出线路装设串联补偿装置,对输电线路进行串联补偿能显著地改善系统的性能,提高电力系统稳定性,增大线路传输能量,提高系统的经济效益。双馈感应风力发电机(Doubly Fed Induction Generator,DFIG)有优越的性能,是目前应用最广泛的机型之一,但由于其结构和控制的特殊性,在经串补送出风电时,容易引发次同步振荡(Subsynchronous Oscillation,SSO)问题。本文基于某次同步振荡频发地区实际电网模型,建立了大规模风电场聚合模型,分析了双馈风电场经串联补偿设备送出风电时引发次同步振荡现象的影响因素,并提出了抑制次同步振荡的有效措施。首先,根据研究目的,选择了电磁暂态分析法,建立了风力发电系统各部分的数学模型,包括风速模型、风机和传动系统模型和双馈电机内部控制模型;在建立风速模型时,充分考虑了尾流效应,对风速进行了修正;在建立风机和传动系统模型时,使用最大风功率控制,忽略次要因素,使用单机表征法用一台风机聚合多台风机;建立双馈电机的聚合模型时,详细建立了定转子变流器的控制模型,并分析得出了聚合风机变流器参数相对单机变流器参数的变化规律。然后,在EMTDC/PSCAD仿真平台搭建大风机接入实际电网模型。仿真中考虑了并网过程,首先仿真验证了所搭建的聚合模型与变尺度模型和现场数据的一致性,其次通过变量控制,研究对双馈风机经串补送出引发次同步振荡的影响因素。仿真表明,风速、串补度、风机台数、转子侧变流器参数均对次同步振荡的产生有很大影响。最后,根据研究得到的次同步振荡影响因素,提出了抑制大规模风电经串补外送时引发次同步振荡、防止事故进一步扩大的抑制措施,主要有振荡发生后人为切掉部分风机或改变串补度、根据送出功率大小调节串补度、根据风速改变转子侧变流器参数、附加阻尼控制等。