双馈风机

分布式电源高渗透并网，呈现出运行复杂性与非线性，故障电流谐波特征显著，使得传统继电保护难以准确区分励磁涌流与故障电流。因此，首先分析了光伏与双馈风机接入产生谐波的表达式，推导了励磁涌流产生机理及谐波特性，并总结了励磁涌流与短路电流频率分量占比。据此，充分发挥变分模态分解(variational mode decomposition, VMD)避免模态混叠的优势，采用VMD算法将故障电流分解为不同中心频率模态分量，比较不同模态方差贡献率进而辨识励磁涌流。仿真结果表明：所提辨识方法在不同故障类型、不同种类分布式电源以及不同合闸角等条件下均能准确地辨识，且辨识能在故障发生一个周波内完成，灵敏度高。

从优化风储系统调频动态特性出发，研究了ESS（储能系统）在考虑SOC（荷电状态）情况下协同风电场调频的策略。首先，研究不同风速下DFIG（双馈风机）基于变比例调速实现差异化惯量支撑的策略，进一步利用双层协同控制确定分布式储能协调风电场调频的功率指令。然后，以储能SOC为状态变量，基于一致性算法提出考虑储能SOC和功率调节能力差异的调频功率指令分配策略，实现分布式储能按照SOC状态进行功率分配。最后，通过仿真验证了所提策略的有效性。结果表明，该策略可协调分布式储能与风电场提供调频响应，同时能快速恢复风机MPPT（最大功率点跟踪）运行方式，避免系统二次频率扰动。

在构网型双馈风机(grid-forming doubly-fed induction generator, GFM-DFIG)暂态研究过程中，通常保留时间尺度较大的同步控制及外环控制环节进行暂态建模。为了适用于暂态能量函数法等传统暂态稳定分析方法，需要忽略暂态变化过程中外环的积分环节动态，进一步降为二阶模型，如此会带来一定的误差。针对忽略积分动态带来的误差问题，建立了考虑电流限幅环节的GFM-DFIG二阶暂态模型，通过暂态能量函数法计算暂态极限电压(transient stability limit voltage, TSLV)和极限切除时间(critical clear time, CCT)。然后，基于以上指标分析忽略积分动态对二阶暂态模型的误差影响。最后，将二阶系统与全阶模型仿真结果进行误差对比，基于CCT误差开展定量分析，揭示系统参数对相对误差的影响规律，并总结二阶模型的适用性范围。

振荡中心的准确定位是失步保护正确动作的基础，大规模风电并网导致系统阻抗参数发生变化，使得传统基于阻抗轨迹的失步定位方法的适应性严重下降。针对该问题，提出基于节点频差的失步振荡中心定位方法。首先分析大规模风电并网对系统总阻抗的影响。进一步根据发电机功角，计算其曼哈顿距离相似度并构建启动判据。最后，通过移动平均法对广域测量频率进行平滑处理，提出基于节点频差的失步振荡中心定位方法。仿真验证表明，所提基于节点频差的失步振荡中心定位方法受噪声影响较小，不受风电渗透率的影响，能够准确定位失步振荡中心位置。

大规模风电并网导致宽频谐振问题日渐凸显，业内多认为电缆电容效应、控制器参数变化等是导致谐振的主要因素，而关于静止无功发生器(static var generator, SVG)、风功率变化与高频谐振内在因果关系研究尚未展开。针对低风速风场系统高频谐振问题，首先基于谐波线性化理论，考虑功率外环作用，建立SVG和双馈风机(doubly-fed induction generator, DFIG)的序阻抗模型。其次将风速变化纳入风机变流器建模，并建立空载电缆投入时风速变化与SVG阻抗的联系。然后利用阻抗交互揭示风机变流器阻抗变化对SVG阻抗特性的影响机理，指出区域内空载电缆投入后，低风速不仅降低系统在高频的鲁棒性，而且扩大了SVG高频负阻尼范围，导致系统高频谐振风险增加。最后，基于STARSIM-HIL搭建含SVG的双馈风场电磁仿真模型，并进行软硬件在环实验。实验结果证明了理论分析的正确性。