近年來(lái)，風(fēng)力發(fā)電在國(guó)內(nèi)外得到了迅猛的發(fā)展。2014年我國(guó)新增風(fēng)電裝機(jī)容量為2319.6萬(wàn)kW，單年裝機(jī)容量首次突破2000萬(wàn)千瓦，同時(shí)累計(jì)裝機(jī)量達(dá)到1.14609億kW，突破了1.1億kW，雙雙創(chuàng)下歷史記錄[1,2]。
由于風(fēng)電場(chǎng)大多地處偏遠(yuǎn)地區(qū)，遠(yuǎn)離負(fù)荷中心，常采用串聯(lián)補(bǔ)償技術(shù)解決大規(guī)模風(fēng)電外送問(wèn)題。研究表明，串聯(lián)補(bǔ)償技術(shù)存在誘發(fā)風(fēng)電機(jī)組的次同步振蕩（Sub-SynonousOscillation，SSO）風(fēng)險(xiǎn)，不利于風(fēng)電場(chǎng)以及外送系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行[3-8]。
風(fēng)電機(jī)組的次同步振蕩問(wèn)題有三種類(lèi)型，分別是由風(fēng)電機(jī)組控制器與固定串補(bǔ)之間的相互作用引發(fā)的次同步控制相互作用（Sub-SynonousControlInteraction，SSCI）[9,10]；風(fēng)電機(jī)組軸系與固定串補(bǔ)之間的相互作用引發(fā)的次同步諧振（Sub-SynonousResonance，SSR）；風(fēng)電機(jī)組控制器或者相鄰的FACTS裝置控制器與風(fēng)電機(jī)組軸系之間的作用引發(fā)的裝置引起的次同步振蕩（Sub-SynonousTorsionalInteraction，SSTI）。
與火電機(jī)組不同，風(fēng)機(jī)的軸系自然扭振頻率較低（1～10Hz），需很高的串補(bǔ)度才能激發(fā)軸系扭振模態(tài)[4]。工程實(shí)際中串補(bǔ)度難以滿足其激發(fā)條件，風(fēng)電機(jī)組發(fā)生SSR的概率較小。風(fēng)電機(jī)組SSTI問(wèn)題尚未見(jiàn)諸文獻(xiàn)報(bào)道。因此，風(fēng)電機(jī)組的SSR和SSTI問(wèn)題并不嚴(yán)重，發(fā)生概率較大的是由風(fēng)電機(jī)組控制器和固定串補(bǔ)相互作用引起的SSCI。
與傳統(tǒng)火電機(jī)組的次同步振蕩問(wèn)題不同，SSCI是隨著風(fēng)力發(fā)電技術(shù)的快速發(fā)展而出現(xiàn)的一種新的次同步振蕩現(xiàn)象。本文首先介紹了SSCI的由來(lái)以及各種類(lèi)型風(fēng)電機(jī)組對(duì)其的免疫能力，繼而歸納分析了SSCI發(fā)生機(jī)理與分析方法，總結(jié)了SSCI抑制措施。最后對(duì)SSCI的后續(xù)研究思路予以展望。
1SSCI問(wèn)題的由來(lái)
目前公布的第一起SSCI事故發(fā)生于2009年9月，在美國(guó)德克薩斯州的某風(fēng)電場(chǎng)。事故造成風(fēng)力發(fā)電機(jī)組大量跳機(jī)以及內(nèi)部撬棒電路損壞[11]。事故發(fā)生前，該風(fēng)電場(chǎng)附近一條雙回線路中的一條發(fā)生接地故障并斷開(kāi)[12]，導(dǎo)致系統(tǒng)接線方式發(fā)生變化，串補(bǔ)度突然上升。故障發(fā)生后，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組控制系統(tǒng)與固定串補(bǔ)間出現(xiàn)持續(xù)增大的振蕩現(xiàn)象，發(fā)電機(jī)出口電壓電流畸變嚴(yán)重[13,14]，如圖1所示。
故障發(fā)生3s后，固定串補(bǔ)保護(hù)裝置將線路的固定串補(bǔ)旁路，振蕩逐漸被抑制[11]。事后分析結(jié)果表明，本次事故中并不存在SSR，而是由雙饋感應(yīng)發(fā)電機(jī)（DoubleFedInductionGenerator，DFIG）的轉(zhuǎn)子側(cè)變流器與固定串補(bǔ)系統(tǒng)的相互作用所引起，文獻(xiàn)[13]將此種現(xiàn)象稱(chēng)為次同步控制相互作用（Sub-SynonousControlInteraction，SSCI）。
2012年12月25日，我國(guó)華北電網(wǎng)某風(fēng)電場(chǎng)發(fā)生類(lèi)似的次同步振蕩現(xiàn)象，導(dǎo)致大量風(fēng)機(jī)脫網(wǎng)[6]。
圖1風(fēng)電場(chǎng)SSCI事故錄波
與SSR和SSTI不同，SSCI與風(fēng)力發(fā)電機(jī)組軸系扭振完全無(wú)關(guān)，只是發(fā)電機(jī)控制系統(tǒng)與固定串補(bǔ)間的相互作用，振蕩頻率由發(fā)電機(jī)控制系統(tǒng)和傳輸線路參數(shù)決定[15]。同時(shí)，由于SSCI沒(méi)有機(jī)械系統(tǒng)參與作用，系統(tǒng)對(duì)振蕩的阻尼作用較小，SSCI所導(dǎo)致的振蕩發(fā)散速度更快，危害比SSR和SSTI更嚴(yán)重。
風(fēng)電機(jī)組的SSCI與SSR、SSTI的區(qū)別見(jiàn)表1。
表1SSR、SSTI、SSCI的區(qū)別
2各種類(lèi)型風(fēng)電機(jī)組的SSCI特性（略）
目前主流的風(fēng)電機(jī)組主要有籠型異步型風(fēng)電機(jī)組、永磁同步型風(fēng)電機(jī)組和雙饋感應(yīng)型風(fēng)電機(jī)組。這三種機(jī)組的結(jié)構(gòu)和控制策略不同，其對(duì)SSCI的作用免疫情況也不同。
3SSCI發(fā)生的機(jī)理與特性（略）
發(fā)生擾動(dòng)后，系統(tǒng)中諧振電流會(huì)在轉(zhuǎn)子上感應(yīng)出相應(yīng)的次同步電流，進(jìn)而引起轉(zhuǎn)子電流波形畸變和相位偏移。轉(zhuǎn)子側(cè)控制器感受到此變化后會(huì)調(diào)節(jié)逆變器輸出電壓，引起轉(zhuǎn)子中實(shí)際電流的改變。如果輸出電壓助增轉(zhuǎn)子電流增大，諧振電流的振蕩將會(huì)加劇，進(jìn)而導(dǎo)致系統(tǒng)的振蕩[7,24,25]，發(fā)生SSCI。
