光伏、火電打捆經(jīng)串補(bǔ)送出系統(tǒng)的次同步振蕩研究

陳欽磊，郭春林，于　鵬，張明智，李紅軍

(1.華北電力大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院，北京　102206; 2.國(guó)網(wǎng)北京經(jīng)濟(jì)技術(shù)研究院，北京　100761)

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光伏、火電打捆經(jīng)串補(bǔ)送出系統(tǒng)的次同步振蕩研究

陳欽磊1，郭春林1，于鵬1，張明智1，李紅軍2

(1.華北電力大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院，北京102206; 2.國(guó)網(wǎng)北京經(jīng)濟(jì)技術(shù)研究院，北京100761)

0　引　言

風(fēng)電、光伏等新能源發(fā)電具有間歇性、隨機(jī)性和波動(dòng)性等特點(diǎn)，將新能源發(fā)電與傳統(tǒng)的火力發(fā)電組合起來(lái)經(jīng)特高壓交流或特高壓直流送出(或稱打捆外送)是一種經(jīng)濟(jì)可行的輸電方式。在交流輸電方式中，往往使用串聯(lián)補(bǔ)償技術(shù)以提高線路的輸送能力，但這可能會(huì)引發(fā)送端火電機(jī)組的次同步振蕩(subsynchronous oscillation, SSO)，影響電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行[1]。

目前抑制電力系統(tǒng)次同步振蕩的一個(gè)重要思路就是利用FACTS裝置的靈活控制特性，相關(guān)裝置有晶閘管控制型串聯(lián)電容器[2-4](thyristor controlled series capacitor, TCSC)、靜止無(wú)功補(bǔ)償器[5-7](static var compensator, SVC)和靜止同步補(bǔ)償器[8-10](static synchronous compensator, STATCOM)等。雖然在賦予了相關(guān)FACTS設(shè)備新的控制策略之后能夠有效抑制SSO，但總體而言成本相對(duì)較高，控制系統(tǒng)復(fù)雜，增加了具體工程應(yīng)用的難度。所以充分利用電力系統(tǒng)已有的設(shè)備，設(shè)計(jì)相關(guān)控制策略方法來(lái)抑制電力系統(tǒng)的SSO成為了一個(gè)新的思路。

風(fēng)電、光伏廣泛采用了電壓源型換流器(voltage sourced converter, VSC)并網(wǎng)，可實(shí)現(xiàn)有功、無(wú)功的解耦控制，因此可以考慮在其并網(wǎng)變換器中附加相應(yīng)的次同步振蕩阻尼控制策略，來(lái)獲得與FACTS裝置類似的抑制效果。誠(chéng)然，新能源發(fā)電具有間歇性，但這種新的思路仍然可以作為抑制SSO的一種備用方案，同時(shí)也可以進(jìn)一步提高電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

目前，國(guó)內(nèi)外對(duì)于風(fēng)火打捆系統(tǒng)的次同步振蕩問(wèn)題研究較多，如文獻(xiàn)[11]用時(shí)域仿真及Prony辨識(shí)法分析風(fēng)電接入對(duì)其近端火電機(jī)組SSR特性的影響，并在無(wú)功功率環(huán)上設(shè)置附加阻尼控制器。文獻(xiàn)[12]推導(dǎo)了雙饋風(fēng)電場(chǎng)有功功率和無(wú)功功率調(diào)節(jié)對(duì)系統(tǒng)阻尼系數(shù)的表達(dá)式，并分別設(shè)計(jì)了基于有功功率或無(wú)功功率環(huán)的附加阻尼控制器。但是目前對(duì)于光伏、火電打捆送出的次同步振蕩問(wèn)題研究得較少。文獻(xiàn)[13]驗(yàn)證了光伏發(fā)電與火電捆綁經(jīng)高壓直流輸電并網(wǎng)時(shí)，通過(guò)光伏并網(wǎng)附加控制抑制由直流輸電引發(fā)的次同步振蕩的可行性，并運(yùn)用復(fù)轉(zhuǎn)矩系數(shù)法在交流電壓外環(huán)上設(shè)計(jì)附加阻尼控制器。但該文獻(xiàn)針對(duì)的是直流輸電引發(fā)的SSO問(wèn)題，僅僅是在交流電壓外環(huán)上附加了阻尼控制器，而且并未研究并網(wǎng)光伏容量對(duì)系統(tǒng)SSO特性的影響。

本文基于IEEE次同步振蕩第一標(biāo)準(zhǔn)模型，在PSCAD/EMTDC 中建立了光伏、火電打捆輸送的交流系統(tǒng)。利用測(cè)試信號(hào)法分析了無(wú)附加阻尼控制器(subsynchronous oscillation damping controller, SSODC) 時(shí)光伏并網(wǎng)容量對(duì)SSO特性的影響；根據(jù)相位補(bǔ)償原理，分別設(shè)計(jì)了多通道有功型附加阻尼控制器 (P-SSODC)，無(wú)功型附加阻尼控制器 (Q-SSODC) 以及混合型阻尼控制器 (Hybrid-SSODC, H-SSDOC)，研究了并網(wǎng)光伏容量、附加阻尼控制器類型對(duì)SSO抑制效果的影響。最后，通過(guò)時(shí)域仿真驗(yàn)證了不同光伏并網(wǎng)容量、不同附加阻尼控制器對(duì)火電機(jī)組SSO的影響。

1　系統(tǒng)模型

在PSCAD/EMTDC中搭建了圖1所示的系統(tǒng)，它由IEEE次同步振蕩第一標(biāo)準(zhǔn)模型[14]修改而成，火電機(jī)組的具體參數(shù)見文獻(xiàn)[14]。

圖1　光伏、火電打捆外送交流系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

光伏模型由光伏陣列、MPPT控制、并網(wǎng)逆變器組成，其中光伏陣列所用參數(shù)如表1所示。系統(tǒng)中單個(gè)光伏陣列的功率為500kW，為了模擬多個(gè)光伏陣列，本文采用基于受控源的聚合模型，即在單個(gè)光伏詳細(xì)模型的基礎(chǔ)上并聯(lián)理想受控電流源，進(jìn)而構(gòu)成等效聚合模型[11]。MPPT采用定步長(zhǎng)的擾動(dòng)觀察法，步長(zhǎng)為0.001。并網(wǎng)逆變器采用三相兩電平的VSC結(jié)構(gòu)，控制策略采用經(jīng)典的有功、無(wú)功雙閉環(huán)解耦控制[15]。

表1　光伏陣列的相關(guān)參數(shù)數(shù)值

2　SSODC設(shè)計(jì)

2.1SSODC的原理

根據(jù)復(fù)轉(zhuǎn)矩系數(shù)法，電氣阻尼系數(shù)De可用式(1)表示：

(1)

圖2　電磁轉(zhuǎn)矩相量關(guān)系

2.2SSODC的結(jié)構(gòu)

SSODC一般由測(cè)量環(huán)節(jié)、濾波環(huán)節(jié)、相位校正、放大環(huán)節(jié)和限幅環(huán)節(jié)構(gòu)成，如圖3所示。測(cè)量環(huán)節(jié)得到發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速偏差信號(hào)，通過(guò)濾波器得到包含振蕩模式的振蕩分量，在經(jīng)過(guò)了相位校正和放大環(huán)節(jié)之后得到了控制信號(hào)，將其疊加到光伏并網(wǎng)控制器的定有功或定無(wú)功參考值上，使得配置了SSODC的光伏逆變器能夠產(chǎn)生阻尼轉(zhuǎn)矩，從而有效抑制系統(tǒng)中火電機(jī)組可能發(fā)生的SSO。

2.2.1信號(hào)測(cè)量環(huán)節(jié)

汽輪發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速偏差信號(hào)包含所有振蕩模態(tài)信息，可觀測(cè)性很強(qiáng)，是較為理想的控制器輸入信號(hào)，但光伏電站往往跟火電機(jī)組有一定的距離，故需要考慮傳輸延遲。本文延遲時(shí)間設(shè)為100ms，采用二階Pade逼近算法，具體逼近函數(shù)見文獻(xiàn)[16]。

圖3　抑制SSO的附加阻尼控制器結(jié)構(gòu)圖

2.2.2濾波環(huán)節(jié)

圖4　多通道濾波器結(jié)構(gòu)

濾波環(huán)節(jié)既可以采用多通道控制結(jié)構(gòu)，又可以采用單通道控制結(jié)構(gòu)，兩種結(jié)構(gòu)各有優(yōu)缺點(diǎn)[17]，本文采用的是多通道結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)如圖4所示。

2.2.3相位補(bǔ)償

相位補(bǔ)償環(huán)節(jié)一般采用形如(1+sT1)/(1+sT2) 的超前滯后環(huán)節(jié)來(lái)進(jìn)行模態(tài)頻率點(diǎn)的滯后相位的補(bǔ)償，其參數(shù)由式(2)決定：

(2)

式中：T1、T2為相位補(bǔ)償環(huán)節(jié)的時(shí)間常數(shù)；ωx為需要進(jìn)行相位補(bǔ)償?shù)念l率點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的角頻率；θ為需要進(jìn)行補(bǔ)償?shù)南辔唤?。在補(bǔ)償角度較大時(shí)可以采用多個(gè)補(bǔ)償環(huán)節(jié)串聯(lián)進(jìn)行補(bǔ)償，盡量保證單個(gè)補(bǔ)償環(huán)節(jié)的補(bǔ)償角度小于60°。此外，當(dāng)補(bǔ)償角度的絕對(duì)值大于90°時(shí)，也可以采用先反相再補(bǔ)償?shù)姆椒ā?/p>

2.2.4放大環(huán)節(jié)與限幅環(huán)節(jié)

在一定范圍內(nèi)增益越大，阻尼越強(qiáng)，但是增益過(guò)大會(huì)引起系統(tǒng)的失穩(wěn)[18]，因此必須結(jié)合系統(tǒng)的具體特點(diǎn)確定最佳的增益值。另一方面附加控制的輸出不能太大，否則會(huì)影響原有光伏并網(wǎng)控制器穩(wěn)定運(yùn)行，通?？稍O(shè)置為閉環(huán)控制限幅的10%左右。

3　算例分析

基于圖1所示的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，利用測(cè)試信號(hào)法和時(shí)域仿真法研究無(wú)附加阻尼控制時(shí)，并網(wǎng)光伏容量對(duì)系統(tǒng)SSO特性的影響；配有附加阻尼控制器時(shí)，并網(wǎng)光伏容量對(duì)次同步振蕩抑制效果的影響以及并網(wǎng)光伏容量相同時(shí)，附加阻尼控制器類型對(duì)次同步振蕩抑制效果的影響。

3.1無(wú)SSODC時(shí)并網(wǎng)光伏對(duì)系統(tǒng)次同步振蕩特性的影響

3.1.1電氣阻尼分析

目前，國(guó)內(nèi)并網(wǎng)光伏電站一般不超過(guò)100MWp，鑒于光伏發(fā)電出力較小，年利用小時(shí)數(shù)較低，聯(lián)合并網(wǎng)是一種主流的接入系統(tǒng)方案。同時(shí)考慮到光伏、火電打捆外送時(shí)光伏所占比例不宜過(guò)高，故本文的光伏容量分別設(shè)置為50MWp、100MWp、150MWp。采用測(cè)試信號(hào)法[19]對(duì)圖1所示的交流系統(tǒng)進(jìn)行阻尼掃描，結(jié)果如圖5所示。

圖5　無(wú)SSODC時(shí)不同并網(wǎng)光伏容量下的電氣阻尼曲線

從圖5可以看出，光伏并網(wǎng)會(huì)削弱某些頻率點(diǎn)的電氣阻尼，但會(huì)增加另一些頻率點(diǎn)的電氣阻尼，這種現(xiàn)象隨著并網(wǎng)光伏容量的增加而更加明顯。

3.1.2時(shí)域仿真

為進(jìn)一步驗(yàn)證阻尼掃描的有效性，基于圖1的測(cè)試系統(tǒng)，在A點(diǎn)處施加三相短路故障，故障時(shí)刻為5s，故障持續(xù)時(shí)間為0.075s，觀察比較各工況下火電機(jī)組軸系各質(zhì)量塊之間的扭矩以及各模態(tài)轉(zhuǎn)速偏差的變化曲線，圖6～9依次為無(wú)SSODC情況下，并網(wǎng)光伏容量為0、50、100、150MWp時(shí)火電機(jī)組的時(shí)域仿真圖。圖中THP-IP表示高壓缸和中壓缸之間的扭矩，TIP-LPA表示中壓缸和低壓缸A之間的扭矩，TLPA-LPB表示低壓缸A、B之間的扭矩，TLPB-GEN表示低壓缸B和發(fā)電機(jī)之間的扭矩，TGEN-EXC表示發(fā)電機(jī)和勵(lì)磁機(jī)之間的扭矩。上述各扭矩均為標(biāo)么值；圖中的dωi(i=1,…,5)表示模態(tài)轉(zhuǎn)速偏差，單位為rad/s。

圖6　無(wú)光伏并網(wǎng)時(shí)火電機(jī)組的時(shí)域仿真圖

圖7　50MWp光伏并網(wǎng)時(shí)火電機(jī)組的時(shí)域仿真圖

圖8　100MWp光伏并網(wǎng)時(shí)火電機(jī)組的時(shí)域仿真圖

圖9　150MWp光伏并網(wǎng)時(shí)火電機(jī)組的時(shí)域仿真圖

從圖中可以看出隨著并網(wǎng)光伏容量的增加，THP-IP、TIP-LPA、TLPA-LPB、TGEN-EXC由振蕩發(fā)散變?yōu)榈确袷?，TLPB-GEN收斂變慢；dω1收斂變快，dω2由快速發(fā)散變?yōu)榻频确袷帲琩ω3、dω4、dω5收斂變慢，時(shí)域仿真結(jié)果與電氣阻尼分析結(jié)論一致。

3.2配置P-SSODC時(shí)并網(wǎng)光伏容量對(duì)SSO抑制效果的影響

3.2.1P-SSODC的具體設(shè)計(jì)

根據(jù)測(cè)試信號(hào)法，考慮信號(hào)傳輸延時(shí)，在光伏并網(wǎng)逆變側(cè)的有功外環(huán)上施加次同步頻率的小幅擾動(dòng)，分別對(duì)3種并網(wǎng)光伏容量下P-SSODC及一次系統(tǒng)引起的相位偏移進(jìn)行掃描，相頻特性如圖10所示。

圖10　不同并網(wǎng)光伏容量下P-SSODC的相頻特性曲線

可以看出隨著光伏并網(wǎng)容量的改變，相頻特性也會(huì)有一些改變?？紤]火電機(jī)組自然扭振頻率的估算值和真實(shí)值之間往往會(huì)有一定的誤差，故使用低相移的帶通濾波器進(jìn)行模態(tài)濾波，相關(guān)參數(shù)見文獻(xiàn)[20]。采用前文所述的超前滯后環(huán)節(jié)對(duì)各個(gè)扭振模態(tài)進(jìn)行相位補(bǔ)償，對(duì)于各模態(tài)放大環(huán)節(jié)系數(shù)，則通過(guò)多次時(shí)域仿真予以確定。由于篇幅有限，這里僅通過(guò)表2給出光伏并網(wǎng)容量為150MWp時(shí)各個(gè)扭振模態(tài)所對(duì)應(yīng)的相位補(bǔ)償環(huán)節(jié)、放大環(huán)節(jié)和限幅環(huán)節(jié)的相關(guān)參數(shù)。

表2　150MWp光伏并網(wǎng)時(shí)P-SSODC的相位校正和放大環(huán)節(jié)參數(shù)

3.2.2電氣阻尼分析

采用測(cè)試信號(hào)對(duì)配置了P-SSODC的光伏、火電打捆系統(tǒng)進(jìn)行阻尼掃描，不同并網(wǎng)光伏容量下的電氣阻尼結(jié)果如圖11所示。

圖11　配有P-SSODC時(shí)不同并網(wǎng)光伏容量下的電氣阻尼特性曲線

從圖中可以看出，配有P-SSODC后，每個(gè)扭振頻率附近的電氣阻尼都有了一定的改善，而且隨著并網(wǎng)光伏容量的增加，阻尼改善效果也隨之增加。但與扭振頻率相距1Hz左右的頻率點(diǎn)的電氣阻尼卻有所下降，這正是多通道分模態(tài)結(jié)構(gòu)的缺點(diǎn)之一[18]。

3.2.3時(shí)域仿真

設(shè)置與前文相同的故障，分析配有P-SSODC時(shí)并網(wǎng)光伏容量對(duì)次同步振蕩抑制效果的影響，圖12～14依次為配置了P-SSODC后并網(wǎng)光伏容量為50、100、150MWp時(shí)火電機(jī)組的時(shí)域仿真圖。

圖12　50MWp光伏并網(wǎng)時(shí)火電機(jī)組的時(shí)域仿真圖(配有P-SSODC)

圖13　100MWp光伏并網(wǎng)時(shí)火電機(jī)組的時(shí)域仿真圖(配有P-SSODC)

圖14　150MWp光伏并網(wǎng)時(shí)火電機(jī)組的時(shí)域仿真圖(配有P-SSODC)

從圖中可以看出，配有P-SSODC之后，隨著并網(wǎng)光伏容量的增加，扭矩和模態(tài)轉(zhuǎn)速偏差收斂速度加快，對(duì)SSO的抑制效果也逐漸變好，這與前文中的阻尼分析結(jié)果一致。此外需要注意的是，當(dāng)并網(wǎng)光伏容量為50MWp時(shí)，時(shí)域仿真中dω2是收斂的，但圖11中的電氣阻尼曲線在第二個(gè)扭振頻率點(diǎn)處是一個(gè)負(fù)值，這是因?yàn)楫?dāng)并網(wǎng)光伏容量為50MWp且配置P-SSODC時(shí)，光伏的接入提升了火電機(jī)組在第二個(gè)扭振頻率點(diǎn)的電氣阻尼，雖然提升后的電氣阻尼仍是負(fù)值，但由于機(jī)械阻尼總為正值，從而該模態(tài)對(duì)應(yīng)的總阻尼為正，故時(shí)域仿真仍是收斂的。

為了驗(yàn)證配有SSODC后是否會(huì)對(duì)光伏自身的穩(wěn)定出力造成影響，圖15也給出了并網(wǎng)光伏容量為150MWp時(shí)光伏的出力曲線。從圖中可以看出，故障后短時(shí)間內(nèi)并網(wǎng)光伏的有功、無(wú)功輸出有小范圍的波動(dòng)，但能較快地平穩(wěn)下來(lái)。由于電力系統(tǒng)在正常運(yùn)行未發(fā)生SSO時(shí)，SSODC是不啟動(dòng)的，故可以認(rèn)為配置SSODC并不會(huì)影響光伏自身的穩(wěn)定出力。

圖15　配置了P-SSODC時(shí)光伏出力曲線

3.3光伏并網(wǎng)容量相同時(shí)附加阻尼控制類型對(duì)次同步振蕩抑制效果的影響

由于光伏并網(wǎng)逆變器采用VSC結(jié)構(gòu)，可實(shí)現(xiàn)有功、無(wú)功的解耦控制，故不僅可以在有功外環(huán)上配置SSODC，也可以在無(wú)功外環(huán)上配置SSODC，或者同時(shí)在有功外環(huán)、無(wú)功外環(huán)上配置SSODC構(gòu)成混合型SSODC。下面以并網(wǎng)光伏容量為150MWp的情況為例，分析SSODC類型對(duì)SSO抑制效果的影響。

3.3.1Q-SSODC和H-SSODC的設(shè)計(jì)

設(shè)計(jì)Q-SSODC的方法與P-SSODC一致，圖16是Q-SSODC的相頻特性，表3直接給出Q-SSODC的相位校正環(huán)節(jié)和放大環(huán)節(jié)的相關(guān)參數(shù)。

專業(yè)教育干預(yù)促進(jìn)了社區(qū)藥師的道德推理能力的發(fā)展；評(píng)估加利福尼亞州藥學(xué)和醫(yī)學(xué)生的飲食和生活習(xí)慣；藥學(xué)生領(lǐng)導(dǎo)行為激勵(lì)因素的定性研究；提高藥學(xué)生健康素養(yǎng)和自信心的互動(dòng)式多元化途徑；學(xué)生焦慮程度與考試合格率負(fù)相關(guān)；藥學(xué)前工作經(jīng)驗(yàn)對(duì)學(xué)生藥師職業(yè)認(rèn)同的影響；學(xué)術(shù)道德，對(duì)于藥學(xué)生的誠(chéng)信教育；改善藥學(xué)生的睡眠質(zhì)量；職業(yè)機(jī)密性要求；健康知識(shí)與學(xué)習(xí)成績(jī)的關(guān)系；學(xué)生對(duì)溝通技巧的自我評(píng)估與教師對(duì)他們溝通技巧評(píng)估結(jié)果的比較。主要關(guān)注的是藥學(xué)生的身體和心理健康、學(xué)術(shù)道德、同情心、領(lǐng)導(dǎo)力的發(fā)展以及職業(yè)認(rèn)同感。

圖16　Q-SSODC的相頻特性

各模態(tài)中心頻率/Hz傳遞函數(shù)是否采用先反相再補(bǔ)償放大環(huán)節(jié)系數(shù)限幅15711+000741s1+00139s否003±00220211+000804s1+000772s否00033±00525551+000435s1+000896s()2是005±00232281+000347s1+000705s()2是005±00247451+000244s1+000460s()2是005±002總限幅±01

對(duì)于H-SSODC，其所包含的有功環(huán)SSODC和無(wú)功環(huán)SSODC的參數(shù)與單獨(dú)的P-SSODC、Q-SSODC 參數(shù)是一致的，不再贅述。

3.3.2電氣阻尼分析

根據(jù)仿真結(jié)果得到在150MWp并網(wǎng)光伏容量下配有不同SSODC時(shí)的電氣阻尼特性曲線，如圖17所示。

圖17　配有不同類型SSODC時(shí)的電氣阻尼特性曲線

從圖中可以看出，與單獨(dú)配有P-SSODC或Q-SSODC相比，配有H-SSODC時(shí)光伏提升火電機(jī)組扭振頻率附近的電氣阻尼的效果更加顯著。

3.3.3時(shí)域仿真

設(shè)置與前文相同的故障，分析并網(wǎng)光伏容量為150MWp時(shí)，配有不同類型SSODC對(duì)火電機(jī)組SSO抑制效果的影響，圖18～19分別為配置Q-SSODC和H-SSODC時(shí)火電機(jī)組的時(shí)域仿真圖。

圖18　150MWp光伏并網(wǎng)時(shí)火電機(jī)組的時(shí)域仿真圖(配有Q-SSODC)

圖19　150MWp光伏并網(wǎng)時(shí)火電機(jī)組的時(shí)域仿真圖(配有H-SSODC)

綜合比較圖14、圖18和圖19可以看出配有H-SSODC 時(shí)軸系各質(zhì)量塊之間扭矩和模態(tài)轉(zhuǎn)速偏差的收斂速度要明顯比僅配有P-SSODC或Q-SSODC時(shí)要快，即配有H-SSODC時(shí)光伏逆變器對(duì)SSO的抑制效果要好于僅配有P-SSODC和Q-SSODC的情況，這與上面電氣阻尼分析的結(jié)論一致。

4　結(jié)　論

為提高光伏、火電打捆系統(tǒng)的電氣阻尼，在光伏逆變器上配置SSODC，給出了SSODC的詳細(xì)設(shè)計(jì)方法。電氣阻尼分析和時(shí)域仿真結(jié)果表明，僅配置P-SSODC時(shí)并網(wǎng)光伏容量越大越能改善火電機(jī)組的電氣阻尼，增強(qiáng)SSO的抑制效果；同時(shí)，配置SSODC也不會(huì)對(duì)光伏自身的穩(wěn)定出力產(chǎn)生影響。在并網(wǎng)光伏容量相同的情況下，與僅配置P-SSODC、Q-SSODC相比，配置H-SSODC時(shí)并網(wǎng)逆變器對(duì)SSO的抑制效果更好。

雖然本文并未考慮光伏發(fā)電間歇性和波動(dòng)性的特點(diǎn)，但這種在光伏逆變器上附加阻尼控制器的新思路仍然可以作為抑制火電機(jī)組SSO的一種備用方案。

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(責(zé)任編輯：楊秋霞)

Research on Subsynchronous Oscillations in Power System With Photovoltaic-thermal-bundled Power Transimitted by Series Compensation

CHEN Qinlei1, GUO Chunlin1, YU Peng1, ZHANG Mingzhi1, LI Hongjun2

(1. North China Electric Power University, Beijing 102206，China;2. State Power Economic Research Institute,Beijing 100761,China)

光伏、火電捆綁經(jīng)過(guò)含串補(bǔ)的交流系統(tǒng)送出是一種合理可行的并網(wǎng)方案。本文基于加入了并網(wǎng)光伏的IEEE次同步振蕩第一標(biāo)準(zhǔn)模型，利用復(fù)轉(zhuǎn)矩系數(shù)法和時(shí)域仿真法分析了并網(wǎng)光伏對(duì)系統(tǒng)次同步振蕩特性的影響。根據(jù)相位補(bǔ)償原理，考慮發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速偏差信號(hào)的傳輸延遲，分別設(shè)計(jì)了基于多通道結(jié)構(gòu)的有功和無(wú)功型附加阻尼控制器以及混合型附加阻尼控制器；論證了配置附加阻尼控制器并未對(duì)并網(wǎng)光伏的穩(wěn)定出力產(chǎn)生影響。這種在光伏逆變器上配置附加阻尼控制器的思路可以作為抑制火電機(jī)組次同步振蕩的備用方案。分析了并網(wǎng)光伏容量、附加阻尼控制器類型對(duì)次同步振蕩抑制效果的影響，頻域和時(shí)域仿真結(jié)果表明并網(wǎng)光伏容量越大，對(duì)次同步振蕩的抑制效果越好；相比單一的附加阻尼控制器，混合型附加阻尼控制器對(duì)次同步振蕩的抑制效果更好。

光伏發(fā)電；捆綁并網(wǎng)；串聯(lián)補(bǔ)償；次同步振蕩；電壓源型變換器；附加阻尼控制器

The power output of bundled photovoltaic (PV) and thermal generators which connect power grid through series compensation AC system is a reasonable and operable scheme. Based on the modified IEEE SSR first benchmark model which integrated with grid-connected PV, complex torque coefficient method and time-domain simulation method are used to analyze the effects of PV on subsynchronous oscillation characteristics of pwer system. According to the transmission delay of speed deviation signal of the generator and phase compensation principle, active and reactive type additional damping controller and mixed additional damping controller are designed based on multi-channel structure. It is demonstrated that the additional damping controller does not affect the stability operation of gird-connection PV. The idea of configuring additional damping controller in PV inverter can be used as a backup plan to suppress SSO of thermal power unit. The influence of gird-connection PV capacities and types of additional damping controller on suppressing SSO are also analyzed, frequency-domain and time-domain simulation results show that the larger grid-connected PV capacity, the better suppression effects on SSO. Compared to single additional damping control, the hybrid additional damping controller has a better suppression effects on SSO.

photovoltaic generation; bundled connection; series compensation; subsynchronous oscillation (SSO); voltage source converter (VSC); supplementary subsynchronous damping controller

1007-2322(2016)05-0059-09

A

TM615;TM712

電力系統(tǒng)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室開放基金重點(diǎn)項(xiàng)目(SKLD 09KZ09)；中央高?；究蒲袠I(yè)務(wù)費(fèi)專項(xiàng)資金(12ZX06)

2015-08-16

陳欽磊(1992-)，男，碩士研究生，研究方向?yàn)殡娏ο到y(tǒng)次同步振蕩，E-mail:hncql.ok@163.com；

郭春林 (1975-)，男，副教授，研究方向?yàn)镕ACTS分析與控制、電動(dòng)汽車充電基礎(chǔ)設(shè)施、電能質(zhì)量控制，E-mail:gcl@ncepu.edu.cn。