一种双馈风电场时变次同步振荡抑制策略、系统和装置

本发明涉及电力系统控制，具体是一种双馈风电场时变次同步振荡抑制策略、系统和装置。

背景技术：

1、

2、目前，在抑制风电场次同步振荡的研究中，在双馈风机变流器中附加次同步阻尼控制器因低成本及低控制难度而受到广泛关注。然而，在风电场运行过程中，不确定因素较多，风机运行状态变化大，次同步振荡频率呈大范围时变特性。现有的附加次同步阻尼控制器仅考虑单个或几个运行点的情况设计控制器的控制参数；当系统振荡频率出现漂移或电网运行情况出现显著变化时，存在无法适应系统所有运行状态的情况。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种双馈风电场时变次同步振荡抑制策略、系统和装置，利用紧缩技术近似投影子空间跟踪算法在线获取系统次同步振荡信号中的频率和衰减因子信息，当获取到的衰减因子达到预先设定的阈值时，触发自适应陷波器，并将其投入到风机转子侧变流器控制回路中，自适应陷波器参数根据获取到的频率进行自适应调节，以阻断次同步振荡分量的传播，达到抑制次同步振荡的目的。本发明依托系统在线运行数据提取系统实时振荡信息，不依赖于系统的准确数学模型，所需的数据量小，实时性好，具备较强的鲁棒性和适应性。

2、本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

3、第一方面，本申请提出一种双馈风电场时变次同步振荡抑制策略，包括如下步骤：

4、将风机出口电流信号作为所述次同步振荡抑制策略的输入信号，采用紧缩技术近似投影子空间跟踪算法获取输入信号中的振荡信息；

5、从获取到的振荡信息中提取出次同步振荡信息；基于次同步振荡信息判别系统的振荡情况；基于振荡情况设定自适应陷波器触发的使能信号及其中心频率。

6、在一些实施例中，所述采用紧缩技术近似投影子空间跟踪算法获取输入信号中的振荡信息，包括以下步骤：

7、定义无约束代价函数：

8、

9、式中，x(t)为t时刻采样数据向量，w(t)是m×r阶矩阵，β∈(0，1]为遗忘因子。

10、当代价函数取得全局最小值时，可以得到子矩阵w1和w2，即

11、

12、由此可得信号子空间s表示为：

13、s＝(w1)+w2                         (5)

14、通过计算信号子空间s的特征值λk(k＝1,2,…,r)，可以估计出信号中正弦分量的频率与衰减系数，正弦分量的频率与衰减系数即为振荡信息：

15、

16、式中，λk(k＝1,2,…,r)为信号子空间s的特征值，fk、τk分别为信号中频率和衰减系数。

17、在一些实施例中，所述从振荡信息中提取出的次同步振荡信息的条件为：

18、

19、式中，fer为次同步振荡频率。

20、在一些实施例中，所述基于次同步振荡信息判别系统的振荡情况，具体包括：

21、当次同步分量衰减系数大于0时，判定系统正发生发散的次同步振荡；

22、当次同步分量衰减系数小于0时，判定系统在对应频率上有足够阻尼。

23、在一些实施例中，所述基于振荡情况设定自适应陷波器触发的使能信号及其中心频率，包括以下步骤：

24、当判定系统在对应频率上有足够阻尼，不需要调整自适应陷波器触发的使能信号及其中心频率；

25、当判定为系统发生次同步振荡后，将使能信号en置1，向控制台发出告警，输送系统运行和次同步振荡信息，并将自适应陷波器中心频率设置为：

26、fn＝f1-fer                            (8)

27、式中，f1为系统基频。

28、在一些实施例中，所述自适应陷波器的控制算法为：

29、自适应陷波器权向量更新式为：

30、w(k)＝w(k-1)+c(k)ξ(k)                     (9)

31、式中，w(k)为权向量，先验估计误差

32、ξ(k)＝x(k)-wt(k-1)u(k)

33、增益向量为

34、

35、逆相关矩阵为

36、z(k)＝r-1(k)＝λ-1[z(k-1)-c(k)u(k)z(k-1)]

37、式中，λ∈(0，1]为遗忘因子。

38、第二方面，本申请提出一种应用如第一方面任意一项所述的双馈风电场时变次同步振荡抑制系统，其特征在于，包括以下模块:

39、输入模块：提取发生次同步振荡时具有显著次同步分量的信号为输入信号；

40、振荡信息模块：采用紧缩技术近似投影子空间跟踪算法获取输入信号中的振荡信息；

41、振荡信息筛分模块：从振荡信息中提取出次同步振荡信息；

42、识别模块：基于次同步振荡信息判别系统的振荡情况；

43、调整模块：基于振荡情况设定自适应陷波器触发的使能信号及其中心频率。

44、第三方面，本申请提出一种终端设备，包括存储器、处理器及存储在存储器中并能够在处理器上运行的计算机程序，所述存储器中存储有能够在处理器上运行的计算机程序，所述处理器加载并执行计算机程序时，采用了第一方面中任一项所述的一种双馈风电场时变次同步振荡抑制策略。

45、第四方面，本申请提出一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质中存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器加载并执行时，采用了第一方面中任一项所述的一种双馈风电场时变次同步振荡抑制策略。

46、本发明的有益效果：

47、本发明次同步振荡抑制策略不依赖于系统的准确数学模型，算法复杂度低，不受建模精确程度的影响；

48、本发明次同步振荡抑制策略通过在线获取系统实时运行数据，自适应能力强，适用于运行状态变化较大的风电系统；

49、本发明次同步振荡抑制策略在系统未发生次同步振荡时不投入到风机控制系统中，不影响风机正常运行控制；

50、本发明次同步振荡抑制策略所需的实时数据量及计算量较小，成本较低，工程实用价值较高。

技术特征：

1.一种双馈风电场时变次同步振荡抑制策略，其特征在于，包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的双馈风电场时变次同步振荡抑制策略，其特征在于，所述采用紧缩技术近似投影子空间跟踪算法获取输入信号中的振荡信息，包括以下步骤：

3.根据权利要求2所述的双馈风电场时变次同步振荡抑制策略，其特征在于，所述从振荡信息中提取出的次同步振荡信息的条件为：

4.根据权利要求3所述的双馈风电场时变次同步振荡抑制策略，其特征在于，所述基于次同步振荡信息判别系统的振荡情况，具体包括：

5.根据权利要求4所述的双馈风电场时变次同步振荡抑制策略，其特征在于，所述基于振荡情况设定自适应陷波器触发的使能信号及其中心频率，包括以下步骤：

6.根据权利要求5所述的双馈风电场时变次同步振荡抑制策略，其特征在于，所述自适应陷波器的控制算法为：

7.一种应用如权利要求1至6任意一项所述的双馈风电场时变次同步振荡抑制系统，其特征在于，包括以下模块:

8.一种终端设备，包括存储器、处理器及存储在存储器中并能够在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述存储器中存储有能够在处理器上运行的计算机程序，所述处理器加载并执行计算机程序时，采用了权利要求1至6中任一项所述的一种双馈风电场时变次同步振荡抑制策略。

9.一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质中存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器加载并执行时，采用了权利要求1至6中任一项所述的一种双馈风电场时变次同步振荡抑制策略。

技术总结
本发明公开了一种双馈风电场时变次同步振荡抑制策略、系统和装置，先利用紧缩技术近似投影子空间跟踪算法在线获取系统次同步振荡信号中的频率和衰减因子信息，当获取到的衰减因子达到预先设定的阈值时，触发自适应陷波器，并将其投入到风机转子侧变流器控制回路中，自适应陷波器参数根据获取到的频率进行自适应调节，以阻断次同步振荡分量的传播，达到抑制次同步振荡的目的。本发明依托系统在线运行数据提取系统实时振荡信息，不依赖于系统的准确数学模型，所需的数据量小，实时性好，具备较强的鲁棒性和适应性。

技术研发人员：吴熙,徐珊珊,周金宇
受保护的技术使用者：东南大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/11