双馈风电机组次同步振荡阻尼特性与抑制策略

高本锋，李 忍，杨大业，宋瑞华，赵书强，刘 晋，张学伟

（1.华北电力大学 新能源电力系统国家重点实验室，河北 保定 071003；2.中国电力科学研究院，北京 100192；3.国网北京经济技术研究院，北京 102209）

0 引言

我国风能具有地域性分布的特点，一般都远离负荷中心，因此，大规模、远距离风电外送必不可少[1-3]。串联电容补偿是目前风电并网远距离送出的主要输电措施[4-9]。

与火电机组类似，风电机组经串补送出时也面临次同步振荡 SSO（Sub-Synchronous Oscillation）的威胁。按照相互作用的对象不同，风电机组的SSO问题主要包括：风电机组轴系与串补之间的相互作用而引发的次同步谐振SSR（Sub-Synchronous Resonance）、风电机组控制器与风电机组轴系相互作用而引发的次同步振荡SSTI（Sub-Synchronous Torsional Interaction）、风电机组控制器与串补之间的相互作用引发的次同步控制相互作用SSCI（Sub-Synchronous Control Interaction）。研究结果表明，风电机组的SSR和SSTI问题并不严重，发生概率较大和危害严重的是SSCI[9]。

SSCI是近年来出现的一种新的次同步振荡现象。2009年9月，在美国德克萨斯州南部的风电场，因断线引起的风电场直接经串补线路送出造成了风电机组端口电压和输出电流在次同步频率下的快速发散型振荡，大量机组跳机，撬棒电路损坏[10-11]。这是目前公布的第一起SSCI事故。分析结果表明，这是由双馈风电机组DFIG（Doubly-Fed Induction Generator）转子侧换流器与固定串补电容相互作用引起的[10-15]。与SSR和SSTI不同，SSCI由于与风电机组的轴系扭振频率无关，振荡频率完全取决于转子侧换流器控制以及电气输电系统的结构，因此不存在固定的振荡频率[12-15]；此外，由于与机械系统无关，系统对振荡的机械阻尼较小，其电压和电流的振荡发散速度远快于SSR和SSTI，由此导致的危害更为严重。……