风机出力和并网风机台数的影响
发表时间:2018-11-09 16:09 | 点击率:
风机出力和并网风机台数增加对系 统次同步振荡特性的影响。可见,随着风机出力的 增加,次同步振荡的频率轻微增加,阻尼增强;当 并网风机台数增加时,振荡频率降低,阻尼变弱。风机网侧变换器控制参数的影响直驱风机中 GSC 与交流电网直接相连,其控 制器参数对系统次同步振荡的特性有重要影响。仿真分析表明 SVG 的控制模式(恒电压控制和 恒无功控制)、控制器参数对次同步振荡特性有显著 影响。初始时,SVG 不投入运行;5s 时,SVG 投入且采用恒电压控制,导致次同步振荡发散并稍 后进入持续振荡状态;15s 时,SVG 控制模式切换 为恒无功控制,次同步振荡迅速衰减并消失。结果 说明,SVG 采用恒电压控制比恒无功控制更容易激 发危险的次同步振荡;进一步分析显示,恒电压控 制模式下,比例/积分增益越大,振荡频率越高,阻 尼越弱。持续的次同步振荡将对风机和电网系统产生 较大的危害。
对风机的危害:持续的功率振荡将恶化风 机运行性能,增大电力电子器件的应力,降低设备 寿命,甚至引起保护动作,造成风机脱网,还可能 导致风场内无功补偿设备不能正常工作。对电力系统的危害:次同步振荡相当于电 网中的间谐波源,其频率较低并与多种因素有关, 呈时变特性,将恶化电能质量,增加系统损耗,损 害电力设备寿命。且当其频率与电网其它固有频率 (如铁磁谐振)接近时,可能激发出更严重的系统振 荡,危及电网的安全稳定运行。可能激发临近火电机组的轴系扭振:我国 风-火打捆外送的输电方式很普遍,在风电场附近往 往安装有大型汽轮发电机,一旦直驱 风机与电网相互作用引发的次同步功率振荡的频 率与汽轮机组轴系某一扭振频率吻合,则会激发出 强烈的轴系扭振,可能造成疲劳寿命损伤,轻则引 起保护跳机,重则损伤设备,乃至失去多个电源, 危及电网整体的安全稳定运行。 防范措施 为应对上述新型次同步振荡问题带来的危害, 可从以下几方面采取措施。优化直驱风机控制器:在不影响风机正常控 制性能的前提下,通过优化控制器参数、改变次同 步阻抗特性可有效降低乃至避免次同步振荡风险。增强网架结构:直驱风机接入弱交流系统 时才会出现前述次同步振荡风险,因此可在规划建 设阶段对风机总容量与接入电网短路容量进行评 估,适当增强网架,提高短路比,降低风险。
调整无功补偿设备(SVG)的控制策略和参 数:兼顾电压-无功控制目标,适当选择控制策略, 如将恒电压控制改为恒无功控制,或调整恒电压控 制参数,来缓解次同步振荡风险。附加阻尼控制:在直驱风机变流器、风场 动态无功补偿设备的控制系统中附加次同步阻尼 控制环节,来增强次同步振荡模式的阻尼,降低其 发生的风险。 设置专用次同步阻尼控制器:在风场或电 网安装专门针对次同步振荡的电力电子控制器,吸 收振荡能量,防范风险。