本申請(qǐng)屬于新能源電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定評(píng)估領(lǐng)域，更具體地，涉及構(gòu)網(wǎng)型變流器并網(wǎng)系統(tǒng)臨界短路比計(jì)算方法和系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、新能源發(fā)電一般通過(guò)以電壓源型變流器為代表的電力電子裝備接入電網(wǎng)，這種并網(wǎng)方式在給電力系統(tǒng)帶來(lái)靈活可控便利的同時(shí)，也因其強(qiáng)耦合、強(qiáng)非線性的特性給電力系統(tǒng)的大擾動(dòng)穩(wěn)定帶來(lái)了復(fù)雜的問(wèn)題和挑戰(zhàn)。

2、在電力系統(tǒng)穩(wěn)定性分析當(dāng)中，小擾動(dòng)通常是指系統(tǒng)中發(fā)生的擾動(dòng)足夠小，以至于可以利用線性化的狀態(tài)方程進(jìn)行分析。大擾動(dòng)相對(duì)于小擾動(dòng)而言，涉及到對(duì)系統(tǒng)影響較大的事件。電網(wǎng)強(qiáng)度通常用短路比來(lái)進(jìn)行衡量，一般來(lái)說(shuō)短路比越大，電網(wǎng)越強(qiáng)。

3、目前有研究表明構(gòu)網(wǎng)型變流器并入強(qiáng)電網(wǎng)會(huì)出現(xiàn)失穩(wěn)現(xiàn)象，針對(duì)該現(xiàn)象，大多數(shù)研究工作集中在小擾動(dòng)穩(wěn)定分析上，少有涉及大擾動(dòng)穩(wěn)定評(píng)估。并且，目前不少穩(wěn)定性評(píng)估方法和優(yōu)化方案都把關(guān)注點(diǎn)聚焦于小擾動(dòng)失穩(wěn)所對(duì)應(yīng)的臨界短路比，并把它作為強(qiáng)電網(wǎng)下系統(tǒng)運(yùn)行性能的衡量指標(biāo)。臨界短路比是指構(gòu)網(wǎng)變流器強(qiáng)網(wǎng)失穩(wěn)時(shí)所對(duì)應(yīng)的系統(tǒng)短路比的值，超過(guò)該值，系統(tǒng)失穩(wěn)，未超過(guò)該值，系統(tǒng)穩(wěn)定。

4、然而，有研究發(fā)現(xiàn)構(gòu)網(wǎng)型變流器并網(wǎng)系統(tǒng)隨著電網(wǎng)強(qiáng)度的增加在發(fā)生小擾動(dòng)失穩(wěn)后，還會(huì)繼續(xù)經(jīng)歷多種失穩(wěn)形態(tài)，最終發(fā)散失穩(wěn)，此時(shí)系統(tǒng)才到達(dá)大擾動(dòng)穩(wěn)定邊界。單調(diào)發(fā)散失穩(wěn)所對(duì)應(yīng)的臨界短路比可以作為構(gòu)網(wǎng)型變流器大擾動(dòng)穩(wěn)定邊界的衡量指標(biāo)。因此，研究系統(tǒng)大擾動(dòng)穩(wěn)定評(píng)估的關(guān)鍵在于對(duì)該臨界短路比進(jìn)行定量估計(jì)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，本申請(qǐng)的目的在于提供構(gòu)網(wǎng)型變流器并網(wǎng)系統(tǒng)臨界短路比計(jì)算方法和系統(tǒng)，旨在解決現(xiàn)有小擾動(dòng)臨界短路比計(jì)算大多依賴(lài)于時(shí)域仿真、計(jì)算較為復(fù)雜的不足，并提供一種大擾動(dòng)臨界短路比量化計(jì)算方法。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，第一方面，本申請(qǐng)?zhí)峁┝艘环N構(gòu)網(wǎng)型變流器并網(wǎng)系統(tǒng)小擾動(dòng)臨界短路比計(jì)算方法，包括：

3、獲取構(gòu)網(wǎng)型變流器并網(wǎng)系統(tǒng)主導(dǎo)控制環(huán)節(jié)中各控制參數(shù)值；

4、將所述主導(dǎo)控制環(huán)節(jié)中各控制參數(shù)值代入勞斯穩(wěn)定判據(jù)系數(shù)關(guān)于電網(wǎng)線路電抗的多項(xiàng)式分式，令其等于0，計(jì)算得到電網(wǎng)線路電抗；

5、計(jì)算電網(wǎng)線路電抗的倒數(shù)，得到小擾動(dòng)臨界短路比。

6、優(yōu)選地，所述主導(dǎo)控制環(huán)節(jié)中各控制參數(shù)值包括：端電壓環(huán)比例系數(shù)、端電壓環(huán)積分系數(shù)、同步環(huán)比例系數(shù)和同步環(huán)低通濾波器截至頻率。

7、優(yōu)選地，所述勞斯穩(wěn)定判據(jù)系數(shù)關(guān)于電網(wǎng)線路電抗的多項(xiàng)式分式如下：

8、

9、式中，系數(shù)ρ0～ρ6的表達(dá)式如下：

10、

11、其中，kp1表示端電壓環(huán)比例系數(shù)，ki1表示端電壓環(huán)積分系數(shù)，ωp表示同步環(huán)低通濾波器截至頻率，m表示同步環(huán)比例系數(shù)，ωb表示頻率的基準(zhǔn)值，utref表示端電壓的參考值，ug表示電網(wǎng)電壓，表示相角的初始值，xg表示電網(wǎng)線路電抗。

12、為實(shí)現(xiàn)上述目的，第二方面，本申請(qǐng)?zhí)峁┝艘环N構(gòu)網(wǎng)型變流器并網(wǎng)系統(tǒng)大擾動(dòng)臨界短路比計(jì)算方法，包括：

13、采用如第一方面所述的計(jì)算方法，得到小擾動(dòng)臨界短路比；

14、確定大擾動(dòng)臨界穩(wěn)定對(duì)應(yīng)的混沌吸引子破裂點(diǎn)對(duì)應(yīng)短路比；

15、計(jì)算小擾動(dòng)臨界短路比和大擾動(dòng)臨界穩(wěn)定對(duì)應(yīng)的混沌吸引子破裂點(diǎn)對(duì)應(yīng)短路比之間的差值；

16、計(jì)算小擾動(dòng)臨界短路比和短路比差值的和值，作為大擾動(dòng)臨界短路比估計(jì)值。

17、優(yōu)選地，基于時(shí)域仿真確定大擾動(dòng)臨界穩(wěn)定對(duì)應(yīng)的混沌吸引子破裂點(diǎn)對(duì)應(yīng)短路比。

18、優(yōu)選地，所述基于時(shí)域仿真確定大擾動(dòng)臨界穩(wěn)定對(duì)應(yīng)的混沌吸引子破裂點(diǎn)對(duì)應(yīng)短路比，具體方式如下：

19、逐漸增大系統(tǒng)短路比，觀察相角振蕩過(guò)程中是否達(dá)到180°，若相角達(dá)到180°，則認(rèn)為此時(shí)對(duì)應(yīng)混沌吸引子破裂點(diǎn)對(duì)應(yīng)的大擾動(dòng)短路比值。

20、優(yōu)選地，所述短路比差值的經(jīng)驗(yàn)值為0.35pu。

21、優(yōu)選地，還包括：

22、為提高構(gòu)網(wǎng)型變流器并網(wǎng)系統(tǒng)在強(qiáng)電網(wǎng)下的大擾動(dòng)穩(wěn)定裕度，增大端電壓環(huán)比例系數(shù)和端電壓環(huán)積分系數(shù)，和/或，減小同步環(huán)比例系數(shù)和同步環(huán)低通濾波器截至頻率。

23、為實(shí)現(xiàn)上述目的，第三方面，本申請(qǐng)?zhí)峁┝艘环N構(gòu)網(wǎng)型變流器并網(wǎng)系統(tǒng)臨界短路比計(jì)算系統(tǒng)，包括至少一個(gè)處理器以及至少一個(gè)存儲(chǔ)器；所述至少一個(gè)存儲(chǔ)器用于存儲(chǔ)計(jì)算機(jī)指令；所述至少一個(gè)處理器用于執(zhí)行所述計(jì)算機(jī)指令中的至少部分指令以實(shí)現(xiàn)第一方面所述的小擾動(dòng)臨界短路比計(jì)算方法，或者，實(shí)現(xiàn)第二方面所述的大擾動(dòng)臨界短路比計(jì)算方法。

24、為實(shí)現(xiàn)上述目的，第四方面，本申請(qǐng)?zhí)峁┝艘环N計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，所述存儲(chǔ)介質(zhì)存儲(chǔ)計(jì)算機(jī)指令，當(dāng)計(jì)算機(jī)讀取存儲(chǔ)介質(zhì)中的計(jì)算機(jī)指令后，計(jì)算機(jī)執(zhí)行如第一方面所述的小擾動(dòng)臨界短路比計(jì)算方法，或者，執(zhí)行如第二方面所述的大擾動(dòng)臨界短路比計(jì)算方法。

25、可以理解的是，上述第二方面至第四方面的有益效果可以參見(jiàn)上述第一方面中的相關(guān)描述，在此不再贅述。

26、總體而言，通過(guò)本申請(qǐng)所構(gòu)思的以上技術(shù)方案與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下有益效果：

27、(1)本申請(qǐng)?zhí)峁┮环N構(gòu)網(wǎng)型變流器并網(wǎng)系統(tǒng)小擾動(dòng)臨界短路比計(jì)算方法和系統(tǒng)，通過(guò)對(duì)構(gòu)網(wǎng)型變流器并網(wǎng)系統(tǒng)包含端電壓環(huán)節(jié)和同步環(huán)節(jié)的主導(dǎo)環(huán)節(jié)進(jìn)行簡(jiǎn)化降階處理，并根據(jù)勞斯判據(jù)計(jì)算電網(wǎng)線路電抗值，進(jìn)而獲得小擾動(dòng)臨界短路比，相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，本申請(qǐng)可以通過(guò)簡(jiǎn)單的顯式表達(dá)式定量計(jì)算出構(gòu)網(wǎng)型變流器并網(wǎng)系統(tǒng)小擾動(dòng)臨界短路比，可以有效評(píng)估系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的電網(wǎng)強(qiáng)度。

28、(2)本申請(qǐng)?zhí)峁┮环N構(gòu)網(wǎng)型變流器并網(wǎng)系統(tǒng)大擾動(dòng)臨界短路比計(jì)算方法和系統(tǒng)，通過(guò)上述方法先求取構(gòu)網(wǎng)型變流器并網(wǎng)系統(tǒng)小擾動(dòng)臨界短路比，再由大量仿真得到的大擾動(dòng)臨界短路比與小擾動(dòng)臨界短路比的差值可以獲取系統(tǒng)大擾動(dòng)臨界短路比，相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，本申請(qǐng)只需計(jì)算系統(tǒng)小擾動(dòng)臨界短路比值，結(jié)合大量仿真得到的結(jié)論，可估計(jì)系統(tǒng)大擾動(dòng)臨界短路比，為系統(tǒng)在大擾動(dòng)后仍能安全穩(wěn)定運(yùn)行提高參考值，提升并網(wǎng)穩(wěn)定性。

技術(shù)特征：

1.一種構(gòu)網(wǎng)型變流器并網(wǎng)系統(tǒng)小擾動(dòng)臨界短路比計(jì)算方法，其特征在于，包括：

2.如權(quán)利要求1所述的計(jì)算方法，其特征在于，所述主導(dǎo)控制環(huán)節(jié)中各控制參數(shù)值包括：端電壓環(huán)比例系數(shù)、端電壓環(huán)積分系數(shù)、同步環(huán)比例系數(shù)和同步環(huán)低通濾波器截至頻率。

3.如權(quán)利要求1所述的計(jì)算方法，其特征在于，所述勞斯穩(wěn)定判據(jù)系數(shù)關(guān)于電網(wǎng)線路電抗的多項(xiàng)式分式如下：

4.一種構(gòu)網(wǎng)型變流器并網(wǎng)系統(tǒng)大擾動(dòng)臨界短路比計(jì)算方法，其特征在于，包括：

5.如權(quán)利要求4所述的計(jì)算方法，其特征在于，基于時(shí)域仿真確定大擾動(dòng)臨界穩(wěn)定對(duì)應(yīng)的混沌吸引子破裂點(diǎn)對(duì)應(yīng)短路比。

6.如權(quán)利要求5所述的計(jì)算方法，其特征在于，所述基于時(shí)域仿真確定大擾動(dòng)臨界穩(wěn)定對(duì)應(yīng)的混沌吸引子破裂點(diǎn)對(duì)應(yīng)短路比，具體方式如下：

7.如權(quán)利要求4所述的計(jì)算方法，其特征在于，所述短路比差值的經(jīng)驗(yàn)值為0.35pu。

8.如權(quán)利要求4至7任一項(xiàng)所述的計(jì)算方法，其特征在于，還包括：

9.一種構(gòu)網(wǎng)型變流器并網(wǎng)系統(tǒng)臨界短路比計(jì)算系統(tǒng)，其特征在于，包括至少一個(gè)處理器以及至少一個(gè)存儲(chǔ)器；

10.一種計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，其特征在于，所述存儲(chǔ)介質(zhì)存儲(chǔ)計(jì)算機(jī)指令，當(dāng)計(jì)算機(jī)讀取存儲(chǔ)介質(zhì)中的計(jì)算機(jī)指令后，計(jì)算機(jī)執(zhí)行如權(quán)利要求1至3任一項(xiàng)所述的小擾動(dòng)臨界短路比計(jì)算方法，或者，執(zhí)行如權(quán)利要求4至8任一項(xiàng)所述的大擾動(dòng)臨界短路比計(jì)算方法。

技術(shù)總結(jié)
本申請(qǐng)屬于新能源電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定評(píng)估領(lǐng)域，具體公開(kāi)了構(gòu)網(wǎng)型變流器并網(wǎng)系統(tǒng)臨界短路比計(jì)算方法和系統(tǒng)。通過(guò)本申請(qǐng)，對(duì)構(gòu)網(wǎng)型變流器并網(wǎng)系統(tǒng)包含端電壓環(huán)節(jié)和同步環(huán)節(jié)的主導(dǎo)環(huán)節(jié)進(jìn)行簡(jiǎn)化降階處理，并根據(jù)勞斯判據(jù)計(jì)算電網(wǎng)線路電抗值，進(jìn)而獲得小擾動(dòng)臨界短路比，可以有效評(píng)估系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的電網(wǎng)強(qiáng)度；再由大量仿真得到的大擾動(dòng)臨界短路比與小擾動(dòng)臨界短路比的差值可以獲取系統(tǒng)大擾動(dòng)臨界短路比，可估計(jì)系統(tǒng)大擾動(dòng)臨界短路比，為系統(tǒng)在大擾動(dòng)后仍能安全穩(wěn)定運(yùn)行提高參考值，提升并網(wǎng)穩(wěn)定性。

技術(shù)研發(fā)人員：侯卓琦,洪鎮(zhèn)堃,盧建剛,余志文,趙瑞鋒,郭文鑫,占萌
受保護(hù)的技術(shù)使用者：華中科技大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/10