#电气技术#风电并网系统次同步振荡频率漂移问题
风电并网系统的次同步振荡现象具有频率漂移的特征 。 新能源电力系统国家重点实验室（华北电力大学）、四川大学电气工程学院的研究人员王洋、杜文娟、王海风 ， 在2020年第1期《电工技术学报》上撰文 ， 从风速变化影响模式间相互作用的角度解释了频率漂移的原因 。
近年来大规模风电机群接入电网引发的次同步振荡（SubsynchronousOscillation,SSO）问题得到了广泛关注 ， 典型事件如河北沽源地区风电场（以双馈风机为主）经串补输电线路并网后多次发生频率在3~10Hz的次同步功率振荡 ， 新疆哈密地区风电场（以直驱风机为主）接入弱交流电网后多次出现20~30Hz的次同步功率振荡 。
与传统的次同步谐振、扭振相互作用问题的特征不同 ， 风电并网系统的次同步功率振荡的频率存在较大幅度的动态变化 ， 主要体现为同一风电场各次事件的振荡频率不同和一次事件中振荡频率的不断演化 。 因此 ， 频率漂移是风电并网系统次同步振荡的显著特征 ， 研究和揭示频率漂移的内在机理将有助于防范风电并网引发的次同步振荡失稳的风险 。
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现有关于风电并网系统次同步振荡机理的研究已经开展了较多 ， 从研究对象来划分 ， 以双馈风机-串补输电系统和直驱风机-弱交流电网系统为主；从分析方法来划分 ， 主要包括频域分析法和模式分析法 。 这些研究分析了风电机组的动态特性、剖析了次同步振荡的主要影响因素、刻画了次同步振荡稳定性的参数条件 。
虽然目前大量文献呈现了多种因素对次同步振荡阻尼和频率的影响规律 ， 但是并未对频率漂移的现象给出进一步的机理解释 。
有学者针对双馈风机-串补输电系统 ， 采用时域仿真、模式分析和等效电路研究了并网风机数量、风速、线路参数和换流器控制参数对次同步振荡阻尼和频率的影响 。
有学者基于聚合RLC电路的阻抗分析方法研究双馈风机-串补输电系统的阻抗频率特性 。
有学者结合概率法和模式分析法 ， 研究多运行方式下风电串补系统的次同步振荡特性 。
有学者针对直驱风机-弱交流系统 ， 采用模式分析、时域仿真和阻抗分析法研究电网强度、并网风机数量、网侧换流器控制参数对次同步交互特性的影响 。
然而 ， 对于实际运行的电力系统 ， 线路参数和换流器控制参数往往是固定的 ， 从风速和并网风机数量的角度研究次同步振荡频率漂移现象可能更具有实际意义 。 那么这些频率漂移现象内在的规律是否有所关联以及是否存在统一的机理 ， 是本文研究的出发点和所要解决的关键问题 。
开环模式分析方法从模式相互作用的观点解释了风电并网系统次同步振荡的现象：当一台风电机组的开环振荡模式靠近系统中其他动态元件的开环振荡模式时 ， 相应的两个闭环振荡模式将会发生互斥 ， 从而导致其中一个闭环振荡模式的阻尼减弱 ， 有学者将这种模式相互作用称之为开环模式耦合 。 有学者的算例结果表明换流器控制参数、输电网络拓扑结构的参数、风电机组的输出功率会影响开环模式耦合条件 ， 进而引发次同步振荡 。 然而 ， 这些文献并不以频率漂移问题为研究重点 ， 对频率漂移问题的机理解释仍需深入探讨 。
考虑到风速的随机性 ， 风电机组的运行点会发生变化 ， 由此导致风电机组的动态特性在不同时间点下的差异 ， 这也体现为风电机组的开环振荡模式和留数的波动 。 因此 ， 风速变化可能为开环模式耦合提供条件 ， 从而出现次同步振荡频率漂移的现象 。
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图1风速与次同步振荡失稳频率的关系
新能源电力系统国家重点实验室（华北电力大学）、四川大学电气工程学院的研究人员 ， 从风速变化影响开环模式耦合条件的角度解释了风电并网系统次同步振荡频率漂移的原因 。
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