解決方案
随着電力電子(zǐ)技術(shù)發展和(hé)可(kě)再生能源綜合利用技術(shù)不斷發展，相應政策支持和(hé)推動(dòng)風力發電産業(yè)的高速發展。串聯補償電容技術(shù)可(kě)減少(shǎo)線路(lù)損耗，提高線路(lù)傳輸容量，并增強系統穩定性，是一種實現遠(yuǎn)距離(lí)輸電成熟而經濟的技術(shù)，也是目前實現大規模風電場功率外送的主要措施。
然而機遇與挑戰往往是并存的，風電機組經固定串補連接到電網時也面臨着發生次同步振蕩的威脅。2009年10月(yuè)美國德州一處風場發生了串補電容引起的次同步振蕩事故；2012年底我國華北地區某處風場也發生了多起串補引發的次同步振蕩事故。由此，關(guān)于風力發電系統次同步振蕩的問(wèn)題也越來越受到國内外相關(guān)科研人員的重視，但由于對其産生機理、分析方法和(hé)抑制措施等方面的研究仍處于起步階段，還需要做大量的仿真實驗來提供有力驗證和(hé)理論基礎。
先進的數字模型仿真技術(shù)逐漸成為電力電子(zǐ)及電力系統相關(guān)領域的重要研究手段。數字仿真機的使用可(kě)以有效的縮短(duǎn)開發周期、降低測試成本，并且模拟實際情況下(xià)難以實現的測試環境。為了有效的規避風機串聯電容器(qì)補償引起次同步振蕩，上海科梁提出一套針對風機串補次同步振蕩研究的微電網半實物仿真平台。在RT-LAB的環境中(zhōng)搭建雙饋風力發電機經串補線路(lù)接入無窮大系統的模型，結合PC多核分布式并行運算技術(shù)和(hé)FPGA高速數字信号處理技術(shù)，減少(shǎo)了計算耗時，提高了仿真精度。該模型基于應用層開發工具箱RT-EVENTS、RTE-Drive和(hé)模型實時解算器(qì)ARTEMIS，采用SSN解算方案解決了系統實時仿真所遇到的密集系統仿真解耦問(wèn)題，可(kě)應用于智能變電站(zhàn)、微電網等節點密集性的仿真系統，并可(kě)廣泛應用于分析集群風電場或大電網中(zhōng)次同步振蕩産生的原因及驗證風電場經串聯電容器(qì)補償引起次同步振蕩問(wèn)題。
項目要求：在單機無窮大系統-風電場經串聯補償引發次同步振蕩仿真模型
模型中(zhōng)仿真時間為10s，仿真步長為50μs，風速為11m/s,無功初始值設置為0pu，單機無窮大系統中(zhōng)未接入串聯電容器(qì)補償時，系統仿真結果如(rú)下(xià)圖2、3所示：
圖2 風機定子(zǐ)和(hé)轉子(zǐ)三相電壓仿真結果
圖3 風機角速度、有功、無功、直流電壓仿真結果
從仿真波形中(zhōng)可(kě)以看出，模型中(zhōng)沒有串聯電容器(qì)補償時，系統在3s之後就已經進入穩定運行狀态，采集到的定子(zǐ)側和(hé)轉子(zǐ)側的電壓、風機的有功、無功、角速度、直流電壓值均達到預期效果；
在單機無窮大系統投入電容器(qì)補償的仿真模型中(zhōng)，設置4s後接入串聯電容為補償，6s串聯補償切除，補償容量為6e-4F，并對仿真結果進行對比分析。
單機無窮大系統中(zhōng)接入串聯電容器(qì)補償時，系統仿真結果如(rú)下(xià)圖4、5所示：
圖4 串聯電容器(qì)補償後風機定子(zǐ)、轉子(zǐ)三相電壓仿真結果
圖5 串聯電容器(qì)補償後風機角速度、有功、無功、直流電壓仿真結果
從仿真結果中(zhōng)可(kě)以看出，當系統在4-6S采用串聯電容器(qì)進行無功補償時，系統中(zhōng)定子(zǐ)側的電壓幅值、轉子(zǐ)側的電壓幅值沒有發生變化，但是存在諧波現象；風機側輸出的有功、無功、角速度、直流電壓值發生了變化，主要表現為幅值增加，頻率由原來的50Hz變為40Hz左右；産生這種現象的主要原因為，風電經固定串補線路(lù)送出時，風力發電機組由于轉子(zǐ)側變流器(qì)與固定串補之間相互作用，而引起了系統次同步振蕩。
經過多次仿真實驗，發現在相同的條件下(xià)，串聯補償容量越高，造成次同步振蕩的可(kě)能性越大。
