仿真复现：风电场次同步振荡现象

按照上述等值模型和控制方式在PSCAD／EMTDC中建立了整个系统的仿真模型，仿真结果如图4－19所示。

图4-19　等值模型的仿真结果

（a）变压器T2的220 kV侧线电压有效值；（b）220 kV线路不同频率电流的有效值；（c）次同步振荡的频率

通过图4－19（a）可以看出，仿真中220 kV母线电压有效值的波动非常小。由图4－19（b）可知，根据220 kV侧电流的变化情况可将仿真过程分为以下几个阶段：

（1）t1时刻之前，风速为6 m／s，并网风力发电机台数为1 700台，整个系统稳定运行。

（2）t1时刻之后，风速逐渐降为5.1　m／s，之后，SSO现象出现，并逐渐发散，此时，谐振频率为7.5　Hz。(www.xing528.com)

（3）在t2时刻，次同步电流过大，触发了DFIG的故障保护，部分发电机脱网，最后，仍有1 060台发电机并网运行；此后，系统进入临界稳定状态运行，而谐振频率也降低为6.4　Hz。

（4）在t3时刻，吹过一股强风，导致次同步电流迅速衰减。

（5）在t4时刻，一股弱风来临，导致次同步电流迅速发散。

（6）在t5时刻，又有60台发电机脱网，最终仅剩1 000台并网发电；此后，SSO进入收敛状态。

（7）在t6时刻，又吹过一股强风，使得SSO加速收敛。

（8）t6时刻之后，次同步电流不断地衰减，而谐振频率也降低为6.2　Hz。

比较图4－6中2012年12月25日沽源变电站现场录波数据的傅里叶变换处理结果可知，等值系统的仿真结果较好地复现了该地区风电场的SSO现象。尤其是在SSO的发散阶段，仿真结果与现场录波数据几乎重合。这说明应用等值模型分析风电场的SSO问题具有足够的精度。仿真中，若在SSO发生时旁路串联电容，线路中的次同步电流会立即消失，这与现场的实际情况也是一致的。可见，在线路总串补度为6.67%的情况下，固定串补同样会导致SSO的发生。另外，风力发电机组轴系振荡的自然频率约为1.8 Hz，其本身及其互补频率都与SSO的频率（7.5～6.2　Hz）有很大的差距。可见，该现象与轴系振荡的关系不大。