风电柔直并网次同步振荡分析与抑制研究

"这篇论文主要探讨了大容量风电场通过柔性直流并网时，系统送/受端可能出现的次同步振荡问题及其抑制方法。随着风电渗透率的提高，次同步振荡成为电力系统稳定运行的一大挑战，它受到风电控制系统参数、风速变化、受端发电机出力以及交流线路长度等多种因素的影响。论文建立了一个包含大容量风电柔直送出和受端常规机组的试验系统模型，通过特征值分析法深入剖析了次同步振荡的机理。此外，文中提出了基于H∞理论的静止同步补偿器鲁棒控制器设计，旨在有效地抑制次同步振荡。仿真结果证明，无论风速如何变化，该控制器都能有效抑制送/受端的次同步振荡，确保系统的稳定性。" 正文: 次同步振荡（Sub-Synchronous Oscillation，SSO）是电力系统中一个重要的动态现象，特别是在高比例风电并网的背景下，其危害性尤为突出。由于风能的波动性和不可预测性，风电场并网后可能会引发次同步振荡，这主要由风电机组的控制策略、风速的随机变化、受端发电机的特性以及输电网络的结构等因素共同作用导致。其中，风电场的控制系统参数对振荡的影响尤为关键，它们可能放大或改变振荡模式。 论文采用特征值分析法对系统送/受端的振荡特性进行了深入研究。特征值分析是一种揭示系统动态特性的有效工具，通过对系统矩阵进行特征分解，可以得到系统的自然振荡模式和相应的振荡频率，从而揭示次同步振荡的潜在机制。通过对这些振荡模式的分析，可以更好地理解不同因素如何影响振荡行为。 为了解决这个问题，论文提出了基于H∞理论的静止同步补偿器（Static Synchronous Compensator，SVC）作为鲁棒控制器。H∞控制理论提供了一种设计控制器的方法，可以确保系统在面对不确定性（如风速变化）时仍具有良好的性能。SVC作为一种灵活的电力电子设备，可以实时调整系统电压和无功功率，以抑制次同步振荡。通过H∞理论设计的控制器具备鲁棒性，能应对各种工况下的扰动。 在DIgSILENT/PowerFactory仿真平台进行的案例研究表明，设计的鲁棒控制器能够有效地抑制送/受端的次同步振荡，无论风速处于何种水平。这一结果表明，结合H∞理论和SVC的控制策略对于提升电力系统的稳定性具有重要意义，特别是在高比例风电并网的复杂环境下。 该研究对大容量风电场并网引起的次同步振荡进行了深入的理论分析和实证研究，提出了一种有效的抑制策略。这项工作不仅有助于保障电力系统的稳定运行，也为未来风电并网的控制策略设计提供了理论依据和实践指导。