[發明專利]計及分布式電源的電力系統低頻振蕩抑制方法

在審

• 申請號: 202110671704.1
• 申請日: 2021-06-17
• 公開（公告）號: CN113315147A
• 公開（公告）日: 2021-08-27
• 發明（設計）人: 邊寧;顧群;王磊;仝姍姍;張同年;褚婷;陳國斌;孟德彥
• 申請（專利權）人: 國網山東省電力公司濟寧市任城區供電公司;國網山東省電力公司濟寧供電公司;國家電網有限公司
• 主分類號: H02J3/24
• 分類號: H02J3/24
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 李琳

1.計及分布式電源的電力系統低頻振蕩抑制方法，其特征在于，包括以下步驟：

基于小干擾穩定分析構建含分布式電源的電力系統低頻振蕩模型；

求解電力系統的非線性方程，得到電力系統狀態變量的穩定值，應用模式分析法研究所述電力系統低頻振蕩模型；

引入電力系統穩定器，改善電力系統因小干擾分析所導致的輸出有功功率波動特性，抑制電力系統的低頻振蕩現象；

所述應用模式分析法研究所述電力系統低頻振蕩模型時，對所述電力系統低頻振蕩模型進行線性化狀態分析，得到電力系統的線性狀態空間數學模型，通過狀態矩陣完成電力系統的模式分析。

2.如權利要求1中所述的計及分布式電源的電力系統低頻振蕩抑制方法，其特征在于，通過小干擾穩定分析，電力系統在承受額外的擾動時不會自發引起系統中變量的振蕩失步或非振蕩失步，自主還原到初始運行狀態。

3.如權利要求2中所述的計及分布式電源的電力系統低頻振蕩抑制方法，其特征在于，用非線性微分方程組描述電力系統，用初始穩態值加微增量來表示狀態變量，在穩態運行點結合非線性微分方程組對電力系統進行線性化處理。

4.如權利要求1中所述的計及分布式電源的電力系統低頻振蕩抑制方法，其特征在于，在進行模式分析之前，需得到系統狀態變量的穩態值，即進行電力系統的潮流計算，求解電力系統的非線性方程，通過給定的運行條件來求解電力系統的運行狀態。

5.如權利要求1中所述的計及分布式電源的電力系統低頻振蕩抑制方法，其特征在于，考慮分布式電源并網時對電力系統的影響，在對含風電系統的電力系統非線性方程求解時，風電系統風機的有功功率、無功功率、端電壓不是相互獨立的，通過電壓和功率得到表示滑差，基于滑差得到風電系統風機的功率因素和無功功率。

6.如權利要求5中所述的計及分布式電源的電力系統低頻振蕩抑制方法，其特征在于，基于滑差得到風電系統風機的功率因素和無功功率時，將風電系統風機等效為PQ節點，具體求解步驟包括：

(1)將風電系統風機的有功功率P_e和電壓值U視為給定值，結合滑差計算公式和無功功率與有功功率之間的關系式得到節點輸出的無功功率Q_e；

(2)風電系統風機節點在有功功率和無功功率均已知的條件下，通過牛頓拉夫遜法進行潮流計算得到風電系統風機機端的電壓幅值U'；

(3)判斷相鄰兩次迭代所得電壓偏差值與預設精度的大小，若電壓偏差值小于預設精度則迭代終止，否則執行并重復步驟(1)、(2)。

7.如權利要求1中所述的計及分布式電源的電力系統低頻振蕩抑制方法，其特征在于，所述電力系統穩定器是一種附加勵磁控制裝置，將發電機轉速偏差信號、頻率偏差信號或發電機功率偏差信號作為輸入，經過相位補償和放大，將輸出控制信號附加到發電機勵磁調節器中，為電力系統提供附加的阻尼轉矩。

8.如權利要求1中所述的計及分布式電源的電力系統低頻振蕩抑制方法，其特征在于，進行電力系統穩定器的參數選取整定時，調節相位補償單元的時間常數，補償勵磁系統的相位滯后；產生足夠的阻尼轉矩，抑制小干擾擾動下系統發生的低頻振蕩。

9.如權利要求1中所述的計及分布式電源的電力系統低頻振蕩抑制方法，其特征在于，針對含風電并網的電力系統，在風機轉子側變流器的控制系統引入電力系統穩定器模塊，改進風機轉子側有功功率控制策略，改善系統受到小干擾分析時風機的輸出有功功率波動特性，抑制系統的低頻振蕩。

10.如權利要求9中所述的計及分布式電源的電力系統低頻振蕩抑制方法，其特征在于，設定風機轉子側變換器有功功率參考值為P_ref與區域間功角差Δδ之間的開環傳遞函數為G(s)，電力系統穩定器的傳遞函數為H(s)，開環傳遞函數G(s)和電力系統穩定器的傳遞函數H(s)構成閉環系統，基于電力系統穩定器原理的風機電力系統穩定器模塊參數整定的具體步驟包括：

(1)閉環控制系統的輸入信號為風機的輸出有功功率參考值P_ref，閉環控制系統的輸出信號即電力系統穩定器模塊的輸入信號為區域間發電機的功角差值Δδ，通過時域仿真得到閉環控制系統的輸入信號和輸出信號的時域響應；

(2)通過MATLAB系統辨識工具箱，計算得到P_ref和Δδ之間的開環傳遞函數G(s)；

(3)選取增加電力系統穩定器的傳遞函數H(s)后閉環函數的特征根目標值λ₀，根據系統特征根λ₀與電力系統穩定器的傳遞函數H(s)之間的關系式求取電力系統穩定器的傳遞函數H(s)；

(4)根據所需的電力系統穩定器的傳遞函數H(s)，求取風機電力系統穩定器模塊的相關參數。