含双馈风电机组系统的广域阻尼控制器协调优化策略

发布时间：2021-11-04 04:57

　　为了提高含双馈风电机组系统抑制低频振荡的能力,提出一种基于自抗扰控制器的广域阻尼控制器协调优化策略。首先对含有双馈风电机组的电力系统进行建模;然后基于系统可观/可控性综合几何指标选择广域阻尼控制回路;最后利用人工蜂群算法对自抗扰控制器和广域阻尼控制器进行协调优化,以增强系统的稳定性。通过2区域4机系统和新英格兰10机39节点系统案例验证了所提出的方法在抑制含双馈风电机组系统低频振荡方面的可行性和有效性。 

【文章来源】：电力自动化设备. 2020,40(10)北大核心EICSCD

【文章页数】：6 页

【部分图文】：

含双馈风电机组系统的广域阻尼控制策略

基于MATLAB/Simulink搭建2区域4机非线性仿真系统进行分析验证，如图2所示，系统参数见文献[15,18]。同步发电机组G1—G4的容量均为900 MW，含有100台1.5 MW双馈风电机组可等效为1台150 MW的双馈风电机组。通过特征值分析法得到1个区间低频振荡模式和2个本地振荡模式，其中区间低频振荡模式中系统阻尼不足，因此采用综合几何指标法选择广域阻尼控制器的控制回路以抑制区间低频振荡[19]，反映同步发电机组可控性和反馈信号可观性的综合几何指标见表1。表中Δω13、Δω14、Δω23和Δω24为不同机组之间相对角速度差。由表1可知，由G1和Δω13所构成反馈回路的综合几何指标最大，说明G1为可控性最强的发电机组，Δω13为可观性最强的反馈信号，Δω13同时也作为双馈风电机组的ADRC的输入信号。

假设母线7-9之间联络线在1.0 s时发生三相短路故障，持续0.1 s后跳闸，仿真时长为40 s。假设初始风速为5 m/s，第3 s时风速变为12 m/s。不同运行情况下系统联络线的传输功率P7-9的响应曲线见图3。由图3可知，未安装控制器时P7-9不断振荡，大约在第5 s时系统失稳；安装广域PSS与基于ADRC的广域阻尼控制器均能对系统功率振荡起到较好的抑制效果，但基于ADRC的广域阻尼控制器可以使功率振荡快速衰减到0，体现出更好的控制性能。这是由于广域阻尼控制器具有扰动估计补偿作用，可以有效地抑制DFIG对互联系统区间低频振荡的影响。图4为ESO的状态量估计的观测误差e1、e2曲线和ADRC输出的λ响应曲线。图中，e1、e2和λ均为标幺值。由图4可知，在故障发生时ESO的系统状态估计值z1和z2与实际系统状态量的误差较大，即e1与e2增大。随着故障解除，误差e1与e2逐渐减小并最终为0，说明ESO系统能够有效地跟踪系统的状态量，并且能够通过被控对象的输入和输出信号估计其与扰动相关的扩张状态量，从而改变ADRC输出λ，使误差迅速衰减为0，逐渐消除了风电并网引起的功率振荡，系统趋于稳定。上述分析表明ADRC能够有效地估计并补偿系统扰动，抑制互联系统的功率振荡，显著地提高系统稳定性。


本文编号：3475051