[發(fā)明專利]一種運行和控制參數(shù)組合空間的新能源電力系統(tǒng)小干擾穩(wěn)定域獲取方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110086743.5
• 申請日: 2021-01-22
• 公開（公告）號: CN112909924A
• 公開（公告）日: 2021-06-04
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 林濤;李水天;柯松;盛逸標(biāo);陳汝斯;杜蕙;李輕言
• 申請（專利權(quán)）人: 武漢大學(xué)
• 主分類號: H02J3/00
• 分類號: H02J3/00;H02J3/38
• 代理公司: 武漢科皓知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 42222
• 代理人: 魯力

本發(fā)明具體涉及一種運行和控制參數(shù)組合空間的新能源電力系統(tǒng)小干擾穩(wěn)定域構(gòu)建方法。針對新能源電力系統(tǒng)小干擾穩(wěn)定域構(gòu)建中計算效率低，難以在線應(yīng)用的問題，本發(fā)明創(chuàng)造性地將圓盤定理應(yīng)用于新能源電力系統(tǒng)的含參數(shù)回率矩陣(其元素是待求主導(dǎo)運行參數(shù)、控制參數(shù)和角頻率的函數(shù))，快速估計其特征值分布范圍并依據(jù)廣義奈奎斯法的小干擾穩(wěn)定判據(jù)，作為反問題，反演出在所有頻率下能夠穩(wěn)定運行的電力系統(tǒng)運行參數(shù)和控制器參數(shù)組合的范圍即參數(shù)空間的小干擾穩(wěn)定域；進(jìn)一步，基于最優(yōu)相似變換提出一種分步優(yōu)化的穩(wěn)定域擴展方法，有效降低該穩(wěn)定域的保守性。該參數(shù)空間的小干擾穩(wěn)定域構(gòu)建方法具有計算效率高，保守性較小的特點，適于在線應(yīng)用。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種運行和控制參數(shù)組合空間的新能源電力系統(tǒng)小干擾穩(wěn)定域獲取方法。

背景技術(shù)

在大規(guī)模新能源并網(wǎng)發(fā)電、直流輸送的時代背景下，一類與電力電子變換器控制作用緊密聯(lián)系的次/超同步振蕩問題即次/超同步控制相互作用(SSCI)已受到廣泛關(guān)注。新能源電力系統(tǒng)中的控制器參數(shù)和系統(tǒng)運行參數(shù)的不匹配可能會誘發(fā)系統(tǒng)的次/超同步振蕩，因此有必要進(jìn)行參數(shù)優(yōu)化或者建立參數(shù)穩(wěn)定域評價控制器參數(shù)和運行參數(shù)的合理性。雖然通過參數(shù)優(yōu)化可以提高系統(tǒng)穩(wěn)定性，但是優(yōu)化方法計算效率低，常見于離線應(yīng)用。參數(shù)穩(wěn)定域便于在線應(yīng)用，可快速而直觀地判斷運行參數(shù)和控制參數(shù)及其組合對系統(tǒng)穩(wěn)定狀態(tài)的影響，對參數(shù)的合理選取提供指導(dǎo)，保障系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行。

SSCI屬于小干擾穩(wěn)定范疇，小干擾穩(wěn)定性分析方法主要分為狀態(tài)空間法和阻抗分析法。狀態(tài)空間法基于系統(tǒng)狀態(tài)矩陣進(jìn)行小干擾穩(wěn)定分析，具有理論嚴(yán)密、概念清晰的優(yōu)點，但是對于實際復(fù)雜電網(wǎng)而言，狀態(tài)矩陣的維數(shù)會受到電網(wǎng)規(guī)模的影響而增加，因此會導(dǎo)致計算量急劇增加。阻抗矩陣維數(shù)較低，分析計算較為簡便，因此阻抗分析法更適用于大量電力電子器件接入的新能源電力系統(tǒng)的小干擾穩(wěn)定分析。

基于阻抗分析法的小干擾穩(wěn)定分析又可以具體分為特征值計算法和廣義奈奎斯特法，特征值分析法能夠精確計算出任一確定參數(shù)下電力系統(tǒng)中所關(guān)注振蕩模式的阻尼和頻率，但是在系統(tǒng)中存在多臺換流器情況下總阻抗矩陣形式較為復(fù)雜，難于計算其極點。廣義奈奎斯特法是是根據(jù)電力系統(tǒng)的變流器側(cè)阻抗和電網(wǎng)側(cè)阻抗形成的開環(huán)傳遞函數(shù)(開環(huán)傳遞函數(shù)的矩陣形式即為回率矩陣)是否滿足廣義奈奎斯特判據(jù)來判斷系統(tǒng)穩(wěn)定性。進(jìn)一步，結(jié)合蓋爾圓盤定理(以下簡稱圓盤定理)，對回率矩陣的根軌跡范圍進(jìn)行估計并判斷其是否在穩(wěn)定范圍內(nèi)，即可判斷其穩(wěn)定性，此方法雖然計算效率高，但是僅能判斷確定運行參數(shù)和控制參數(shù)組合下某一固定頻率下的系統(tǒng)穩(wěn)定性，要分析不同運行參數(shù)和控制參數(shù)組合下某一頻段的系統(tǒng)穩(wěn)定性會使得計算量大幅提升，不便于在線應(yīng)用，且通過此方法進(jìn)行穩(wěn)定性判別具有較大的保守性。

發(fā)明內(nèi)容

為解決以上問題，本方法將角頻率作為影響振蕩模式的考慮因素之一，形成新能源電力系統(tǒng)的含參數(shù)回率矩陣(其元素是待求主導(dǎo)運行參數(shù)、控制參數(shù)和角頻率的函數(shù))，基于圓盤定理快速估計特征值分布范圍并依據(jù)廣義奈奎斯法的小干擾穩(wěn)定判據(jù)，作為反問題，反演出在所有頻率下能夠穩(wěn)定運行的電力系統(tǒng)運行參數(shù)和控制器參數(shù)組合的范圍即參數(shù)空間的小干擾穩(wěn)定域(以下簡稱運行參數(shù)穩(wěn)定域)；進(jìn)一步，針對該穩(wěn)定域的保守性，基于最優(yōu)相似變換提出一種分步優(yōu)化的穩(wěn)定域擴展方法，有效降低該穩(wěn)定域的保守性。該參數(shù)空間的小干擾穩(wěn)定域構(gòu)建方法具有計算效率高，保守性較小的特點，適于在線應(yīng)用。最后通過算例對該方法的有效性和優(yōu)越性進(jìn)行了驗證。

本發(fā)明結(jié)合工程實際，可適應(yīng)于新能源發(fā)電場站大量饋入電網(wǎng)背景下電力電子變換器的控制參數(shù)、電力系統(tǒng)運行參數(shù)的合理選取。

本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

一種運行和控制參數(shù)組合空間的新能源電力系統(tǒng)小干擾穩(wěn)定域構(gòu)建方法，其特征在于，包括以下步驟：