CN108493961A - 可再生能源制氢系统抑制次/超同步振荡的方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种可再生能源制氢系统抑制次/超同步振荡的方法及系统，其中，方法包括：获取有功功率实时信号曲线；对有功功率实时信号曲线进行次/超同步振荡频率辨识，以得到次/超同步振荡模态频率；根据次/超同步振荡模态频率设计各模态频率对应的滤波器，对有功功率实时信号进行滤波；对滤波后的功率信号进行相位补偿与比例放大得到各模态控制信号；对各模态控制信号进行限幅，限幅后叠加控制信号，作为DC‑DC变换器控制环节电压环给定值附加分量；由此可动态改变DC‑DC变换器输出的直流电压使制氢系统的功率随电网功率波动而波动，以提高制氢系统对电网次/超同步振荡功率的电气阻尼，增加对次/超同步振荡功率的抑制作用。
Description
技术领域
本发明涉及电力系统稳定与控制技术领域，特别涉及一种可再生能源制氢系统抑制次/超同步振荡的方法及系统。
背景技术
随着传统能源的消耗殆尽以及人们保护环境意识的逐年提高，以风电为代表的可再生能源发电技术迅速发展。在世界各范围内，可再生能源发电比例均有显著增长，大规模开发利用风电也已成为我国能源战略中的重要组成部分。由于我国风能资源相对丰富的基地主要位于华北、西北和东北地区，其本地负荷低，风能资源就地消纳十分有限。而负荷中心主要位于东部沿海地区，远离风能资源中心，因此高电压、大功率、长距离输送风电已成基本格局。但风电大规模集中并网的同时，与电网相互作用导致的次/超同步振荡现象，已严重影响了风电的并网消纳，更威胁到电网的安全稳定运行。
为改善新能源并网引发的一系列问题以及谋求新能源最大化消纳，在风电场、光伏电站投资兴建大型消纳设备的呼声也越来越高。因此，对间歇性新能源发电系统可起到“削峰填谷”作用的可再生能源制氢系统受到了广泛关注，并取得了一定的研究进展。
目前可再生能源制氢系统主要可分为离网型制氢系统和并网型制氢系统两大类。离网型可再生能源制氢系统主要是针对偏远无电地区、海岛地区或无电网连接等地区的风能资源浪费问题，利用离网型可再生能源制氢系统制取氢气，提高风能资源的利用率，减少风能浪费。并网型可再生能源制氢系统主要是针对风电的不确定性、间歇性等特点导致并网运行产生的功率波动问题。在风电高峰时期，将多余的电能通过制氢系统制氢储能；而风电出力不足时，辅助以燃料电池将储存的氢气转化为电能，平滑风机功率出力，提高风电并网能力。由此总结，目前可再生能源制氢系统对电网安全稳定运行改善方面的研究主要集中于将其作为能量载体，通过能量的吸收与释放，平滑风机功率处理。而大规模新能源接入电网形势下，电网的动态稳定性问题突出，可再生能源制氢系统作为接入到可再生能源发电系统中的设备，应充分挖掘其改善可再生能源并网稳定特性的潜力，研究利用可再生能源制氢系统抑制新能源并网引发的次/超同步振荡问题。
发明内容
本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。
为此，本发明的一个目的在于提出一种可再生能源制氢系统抑制次/超同步振荡的方法，该方法能有效抑制电力系统的次/超同步振荡现象，且不会影响可再生能源制氢系统的正常工作。
本发明的另一个目的在于提出一种可再生能源制氢系统抑制次/超同步振荡的系统。
为达到上述目的，本发明一方面实施例提出了一种可再生能源制氢系统抑制次/超同步振荡的方法，包括以下步骤：通过对可再生能源发电系统与电网联络输电线路的有功功率进行实时采样，以得到有功功率实时信号曲线；对所述有功功率实时信号曲线进行次/超同步振荡频率辨识，以得到次/超同步振荡模态频率；根据所述次/超同步振荡模态频率设计各模态频率对应的滤波器及比例-移相环节，对有功功率实时信号进行滤波、相位补偿及比例放大，以得到各模态下的控制信号；根据可再生能源制氢系统的额定工作电压分别与最高工作电压的差值和与最低工作电压的差值对控制信号进行限幅，并叠加限幅后的控制信号，再做限幅后作为DC-DC变换器控制单元的电压环给定值附加分量；进而可动态改变DC-DC变换器输出的直流电压使所述制氢系统的功率随电网功率波动而波动，以提高所述制氢系统对电网次/超同步振荡功率的电气阻尼，增加对次/超同步振荡功率的抑制作用。
本发明实施例的可再生能源制氢系统抑制次/超同步振荡的方法，通过进行功率的实时监测、信号的实时传输及接收，然后进行信号的识别与处理并进行限幅，进而叠加限幅得到DC-DC变换器控制单元的电压环给定值附加分量，可使所述制氢系统的功率随电网功率波动而波动，提高制氢系统对电网次/超同步振荡功率的电气阻尼，增加对次/超同步振荡功率的抑制作用，从而能有效抑制电力系统的次/超同步振荡现象，且不会影响可再生能源制氢系统的正常工作。
另外，根据本发明上述实施例的可再生能源制氢系统抑制次/超同步振荡的方法还可以具有以下附加的技术特征：
进一步地，在本发明的一个实施例中，所述对所述有功功率实时信号曲线进行次/超同步振荡频率辨识，进一步包括：通过傅里叶分解识别得到所述次/超同步振荡功率频率。
进一步地，在本发明的一个实施例中，所述通过傅里叶分解识别得到所述次/超同步振荡功率频率，具体包括：对所述有功功率实时曲线进行傅里叶分解，以得到幅频特性曲线，并根据预设的次/超同步振荡功率门槛条件识别出满足所述功率门槛条件的振荡模态频率。
进一步地，在本发明的一个实施例中，所述根据所述次/超同步振荡模态频率设计各模态频率对应的滤波器及比例-移相环节，进一步包括：根据得所述次/超同步振荡频率设计滤波器以及比例-移相环节，并对所述有功功率实时曲线信号进行滤波、相位补偿及放大，以得到不同次/超同步振荡模态下的控制信号。
进一步地，在本发明的一个实施例中，所述根据可再生能源制氢系统的额定工作电压分别与最高工作电压的差值和与最低工作电压的差值对控制信号进行限幅，进一步包括：根据所述可再生能源制氢系统的工作特性以及预设限制条件对所述控制信号进行限幅，并对限幅后的控制信号进行叠加，以在限幅后作为所述制氢系统中DC-DC变换器控制环节中电压控制环给定值的附加分量。
为达到上述目的，本发明另一方面实施例提出了一种可再生能源制氢系统抑制次/超同步振荡的系统，包括：功率实时监测单元，用于通过对可再生能源发电系统与电网联络输电线路的有功功率进行实时采样，以得到有功功率实时信号曲线；信号实时传输及接收单元，用于对传输以及远程接收功率实时信号；信号频率识别单元，用于对所述有功功率实时信号曲线进行次/超同步振荡频率辨识，以得到次/超同步振荡模态频率；前置信号处理单元，用于对接收到的功率实时信号进行高通滤波，过滤掉功率信号的直流分量及低频分量；信号滤波单元，用于根据所述次/超同步振荡模态频率设计各模态频率对应的滤波器，对所述前置信号处理单元处理后的信号进行带通滤波；比例移相单元，用于补偿功率实时信号的相移，并放大得到合适的控制信号；信号限幅单元，用于根据可再生能源制氢系统的额定工作电压分别与最高工作电压的差值和与最低工作电压的差值对控制信号进行限幅并叠加再做限幅，并叠加限幅后的控制信号，再做限幅后作为DC-DC变换器控制单元的电压环给定值附加分量；DC-DC变换器控制单元，用于控制DC-DC变换器输出电解槽的工作电压，并根据电压环给定值附加分量动态改变DC-DC变换器输出的直流电压使所述制氢系统的功率随电网功率波动而波动，以提高所述制氢系统对电网次/超同步振荡功率的电气阻尼，增加对次/超同步振荡功率的抑制作用。
本发明实施例的可再生能源制氢系统抑制次/超同步振荡的系统，通过进行功率的实时监测、信号的实时传输及接收，然后进行信号的识别与处理并进行限幅，进而叠加限幅得到DC-DC变换器控制单元的电压环给定值附加分量，可使所述制氢系统的功率随电网功率波动而波动，提高制氢系统对电网次/超同步振荡功率的电气阻尼，增加对次/超同步振荡功率的抑制作用，从而有效抑制电力系统的次/超同步振荡现象，且不会影响可再生能源制氢系统的正常工作。
另外，根据本发明上述实施例的可再生能源制氢系统抑制次/超同步振荡的系统还可以具有以下附加的技术特征：
进一步地，在本发明的一个实施例中，所述信号频率识别单元进一步用于通过傅里叶分解识别得到所述次/超同步振荡功率频率。
进一步地，在本发明的一个实施例中，所述信号频率识别单元具体用于对所述有功功率实时曲线进行傅里叶分解，以得到幅频特性曲线，并根据预设的次/超同步振荡功率门槛条件识别出满足所述功率门槛条件的振荡模态频率。
进一步地，在本发明的一个实施例中，所述信号滤波单元进一步用于根据所得次/超同步振荡频率设计滤波器以及比例-移相环节，并对所述有功功率实时曲线信号进行滤波、相位补偿及放大，以得到不同次/超同步振荡模态下的控制信号。
进一步地，在本发明的一个实施例中，所述前置信号处理单元、信号滤波单元及比例移相单元进一步用于根据得所述次/超同步振荡频率设计滤波器以及比例-移相环节，并对所述有功功率实时曲线信号进行滤波、相位补偿及放大，以得到不同次/超同步振荡模态下的控制信号。
进一步地，在本发明的一个实施例中，所述信号限幅单元进一步用于根据所述可再生能源制氢系统的工作特性以及预设限制条件对所述控制信号进行限幅，并对限幅后的控制信号进行叠加，以在限幅后作为所述制氢系统中DC-DC变换器控制环节中电压控制环给定值的附加分量。
本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
本发明上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1为根据本发明一个实施例的可再生能源制氢系统抑制次/超同步振荡的方法的流程图；
图2为根据本发明一个具体实施例的可再生能源制氢系统抑制次/超同步振荡的方法的流程图；
图3为根据本发明一个实施例的由输电线路功率信号生成制氢系统DC-DC变换器的控制器中电压环给定值附加分量的原理框图；
图4为根据本发明一个实施例的可再生能源制氢系统抑制次/超同步振荡的系统的结构示意图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
下面参照附图描述根据本发明实施例提出的可再生能源制氢系统抑制次/超同步振荡的方法及系统，首先将参照附图描述根据本发明实施例提出的可再生能源制氢系统抑制次/超同步振荡的方法。
图1是本发明一个实施例的可再生能源制氢系统抑制次/超同步振荡的方法的流程图。
如图1所示，该可再生能源制氢系统抑制次/超同步振荡的方法包括以下步骤：
在步骤S101中，通过对可再生能源发电系统与电网联络输电线路的有功功率进行实时采样，以得到有功功率实时信号曲线。
可以理解的是，如图2所示，对可再生能源发电系统与电网联络输电线路的有功功率进行实时采样，得到该输电线路有功功率实时曲线。
在步骤S102中，对有功功率实时信号曲线进行次/超同步振荡频率辨识，以得到次/超同步振荡模态频率。
可以理解的是，如图2所示，对采样得到的有功功率实时信号曲线，通过一定的算法对功率信号曲线进行次/超同步振荡频率辨识。
进一步地，在本发明的一个实施例中，对有功功率实时信号曲线进行次/超同步振荡频率辨识，进一步包括：通过傅里叶分解识别得到次/超同步振荡功率频率。
可以理解的是，本发明实施例对采样得到的有功功率实时曲线进行傅里叶分解，识别出次/超同步振荡功率分量的频率。
在本发明的一个实施例中，通过傅里叶分解识别得到次/超同步振荡功率频率，具体包括：对有功功率实时曲线进行傅里叶分解，以得到幅频特性曲线，并根据预设的次/超同步振荡功率门槛条件识别出满足功率门槛条件的振荡模态频率。
可以理解的是，本发明实施例需要通过一定的算法对曲线进行傅里叶分解，得到其幅频特性曲线，并根据预设的次/超同步振荡功率门槛条件，判断识别出满足功率门槛条件的振荡模态频率。
具体而言，本发明实施例采用傅里叶分解方法，得到其幅频特性曲线P(f)。根据预设的次/超同步振荡功率门槛条件Ps，判断并得到P(f)曲线满足功率门槛条件的次/超同步振荡模态频率fs-i(i＝1,2,…)。
在步骤S103中，根据次/超同步振荡模态频率设计各模态频率对应的滤波器，对有功功率实时信号进行滤波、相位补偿及比例放大，以得到各模态下的控制信号。
可以理解的是，如图2所示，本发明实施例根据得到的次/超同步振荡模态频率fs-i设计各模态频率对应的滤波器。
进一步地，在本发明的一个实施例中，根据次/超同步振荡模态频率设计各模态频率对应的滤波器，进一步包括：根据得次/超同步振荡频率设计滤波器以及比例-移相环节，并对有功功率实时曲线信号进行滤波、相位补偿及放大，以得到不同次/超同步振荡模态下的控制信号。
可以理解的是，本发明实施例根据得到的次/超同步振荡频率设计滤波器以及比例-移相环节，对有功功率实时曲线信号进行滤波、相位补偿及放大，得到不同次/超同步振荡模态下的控制信号。
需要说明的是，滤波器以及比例-移相环节，根据得到的各振荡模态频率设计滤波器，对功率实时曲线信号滤波得到各振荡模态下的有功功率信号分量，然后通过移相环节补偿由功率监测环节、信号传输环节、滤波等环节产生的相移，并通过比例放大得到合适的控制信号。控制信号，需要根据制氢设备的工作特性以及其他限制条件对其限幅，防止波动多大，影响制氢系统的正常工作。
具体而言，滤波器由i个高通滤波器和i个带通滤波器组成。频率fs-i下的高通滤波器可选但不限于一阶高通滤波器，传递函数如下：
式中ωs-i为高通滤波器截止角频率。或二阶高通滤波器，传递函数如下：
式中ωs-i为高通滤波器截止角频率，ξs-i为阻尼比。带通滤波器可选但不限于二阶带通滤波器：
式中ωs-i为带通滤波器中心角频率，ξs-i为滤波器阻尼比，ξs-i＝πΔf/ωs-i，Δf为带通滤波器带宽。经过上述滤波后，得到各振荡模态下的功率实时信号曲线P(fs-i)，然后通过移相环节补偿由功率测量环节、信号传输环节、滤波等环节产生的相移，并通过比例放大得到合适的控制信号PP-S(fs-i)。各模态下的比例-移相环节的控制规律传递函数可表达为：
式中包括一个可调增益Gs-i和一个增益为1且相位由时间常数Ts-i决定的移相环节，增益Gs-i可正可负，Hs-i(s)的移相范围选定-360°～0°之间即可，可满足本发明实施例的比例-移相控制要求。当已知待补偿相位为θs-i(范围在-360°～0°之间)，次/超同步振荡频率为fs-i时，可由下式选取Gs-i的正负以及计算得到相移时间常数Ts-i：
在步骤S104中，根据可再生能源制氢系统的额定工作电压分别与最高工作电压的差值和与最低工作电压的差值对控制信号进行限幅，进而叠加控制信号再做限幅，作为电源控制中电压控制环的给定信号附加分量。
在本发明的一个实施例中，根据可再生能源制氢系统的额定工作电压分别与最高工作电压的差值和与最低工作电压的差值对控制信号进行限幅，进一步包括：根据可再生能源制氢系统的工作特性以及预设限制条件对控制信号进行限幅，并对限幅后的控制信号进行叠加，以在限幅后作为制氢系统中DC-DC变换器控制环节中电压控制环给定值的附加分量。
可以理解的是，如图2所示，本发明实施例根据可再生能源制氢系统的工作特性以及其他限制条件对控制信号进行限幅，对限幅后的控制信号进行叠加，再做限幅后作为制氢系统中DC-DC变换器控制环节中电压控制环给定值的一个附加分量。
具体而言，对得到的控制信号PP-S(fs-i)进行限幅，限幅上限ΔPs-i主要考虑制氢系统的额定工作电压与最高工作电压之间的差值，限幅下限-ΔPs-i主要考虑制氢系统的额定工作电压与最低工作电压之间的差值，防止影响制氢系统的正常工作。将限幅后各振荡模态下的控制信号叠加，再做限幅后作为制氢系统DC-DC变换器控制单元中电压控制环给定值的一个附加分量其中，由输电线路功率信号生成制氢系统DC-DC变换器的控制器中电压环给定值分量的原理框图如图3所示。
在步骤S105中，根据步骤S104附加分量，可动态改变DC-DC变换器输出的直流电压使制氢系统的功率随电网功率波动而波动，以提高制氢系统对电网次/超同步振荡功率的电气阻尼，增加对次/超同步振荡功率的抑制作用。
可以理解的是，将限幅后各振荡模态下的控制信号叠加，再做限幅后作为制氢系统DC-DC变换器中电压控制环给定值的一个附加分量，可动态改变直流输出电压，让制氢设备功率随电网功率波动而波动，从而提高制氢系统对电网次/超同步振荡功率的电气阻尼，增加对功率振荡的抑制作用。
具体而言，通过步骤S104可以改变DC-DC变换器输出直流电压，让可再生能源制氢系统的功率随电网功率波动而波动，从而提高了制氢系统对电网次/超同步振荡功率的电气阻尼，增加对次/超同步振荡功率的抑制作用。
根据本发明实施例提出的可再生能源制氢系统抑制次/超同步振荡的方法，通过进行功率的实时监测、信号的实时传输及接收，然后进行信号的识别与处理并进行限幅，进而叠加限幅得到DC-DC变换器控制单元的电压环给定值附加分量，可使制氢系统的功率随电网功率波动而波动，提高制氢系统对电网次/超同步振荡功率的电气阻尼，并增加对次/超同步振荡功率的抑制作用，从而能有效抑制电力系统的次/超同步振荡现象，且不会影响可再生能源制氢系统的正常工作。
其次参照附图描述根据本发明实施例提出的可再生能源制氢系统抑制次/超同步振荡的系统。
图4是本发明一个实施例的可再生能源制氢系统抑制次/超同步振荡的系统的结构示意图。
如图4所示，该可再生能源制氢系统抑制次/超同步振荡的系统10包括：功率实时监测单元100、信号实时传输单元200及接收单元300、信号频率识别单元400、前置信号处理单元500、信号滤波单元600、比例-移相单元700、信号限幅单元800和DC-DC变换器控制单元900。
其中，功率实时监测单元100用于通过对可再生能源发电系统与电网联络输电线路的有功功率进行实时采样，以得到有功功率实时信号曲线。信号实时传输单元200及接收单元300用于对传输以及远程接收功率实时信号。信号频率识别单元400用于对有功功率实时信号曲线进行次/超同步振荡频率辨识，以得到次/超同步振荡模态频率。前置信号处理单元500用于对接收到的功率实时信号进行高通滤波，过滤掉功率信号的直流分量及低频分量。信号滤波单元600用于根据次/超同步振荡模态频率设计各模态频率对应的滤波器，对前置信号处理单元处理后的信号进行带通滤波。比例移相单元700用于补偿功率实时信号的相移，并放大得到合适的控制信号。信号限幅单元800用于根据可再生能源制氢系统的额定工作电压分别与最高工作电压的差值和与最低工作电压的差值对控制信号进行限幅并叠加再做限幅，作为制氢系统DC-DC变换器控制单元中电压控制环给定值的附加分量。DC-DC变换器控制单元900用于控制DC-DC变换器输出电解槽的工作电压，并根据电压环给定值附加分量动态，动态改变DC-DC变换器输出的直流电压使制氢系统的功率随电网功率波动而波动，以提高制氢系统对电网次/超同步振荡功率的电气阻尼，增加对次/超同步振荡功率的抑制作用。本发明实施例的系统10不仅能有效抑制电力系统的次/超同步振荡现象，且不会影响可再生能源制氢系统的正常工作。
进一步地，在本发明的一个实施例中，信号频率识别单元400进一步用于通过傅里叶分解识别得到次/超同步振荡功率频率。
进一步地，在本发明的一个实施例中，信号频率识别单元400具体用于对有功功率实时曲线进行傅里叶分解，以得到幅频特性曲线，并根据预设的次/超同步振荡功率门槛条件识别出满足功率门槛条件的振荡模态频率。
进一步地，在本发明的一个实施例中，信号滤波单元600进一步用于根据所得次/超同步振荡频率设计滤波器以及比例-移相环节，并对有功功率实时曲线信号进行滤波、相位补偿及放大，以得到不同次/超同步振荡模态下的控制信号。
进一步地，在本发明的一个实施例中，前置信号处理单元500、信号滤波单元600及比例移相单元700进一步用于根据得次/超同步振荡频率设计滤波器以及比例-移相环节，并对有功功率实时曲线信号进行滤波、相位补偿及放大，以得到不同次/超同步振荡模态下的控制信号。
进一步地，在本发明的一个实施例中，信号限幅单元900进一步用于根据可再生能源制氢系统的工作特性以及预设限制条件对控制信号进行限幅，并对限幅后的控制信号进行叠加，以在限幅后作为制氢系统中DC-DC变换器控制环节中电压控制环给定值的附加分量。
进一步地，如图4所示，本发明实施例的系统10还包括：可再生能源发电系统20和可再生能源发电制氢系统30。
具体而言，功率实时监测单元100用于实时监测可再生能源发电系统20与电网联络输电线路的功率，并进行实时采样，通过信号实时传输单元200传输实时功率信号，通过信号实时接收单元300远程接收实时功率信号。此处信号实时传输单元200和信号实时接收单元300之间的通信既可通过有线传输数据，例如光缆，也可通过无线传输数据，在此不做具体限制，本领域技术技术人员可视具体情况选择通信方式。
信号实时接收单元300将接收到的信号送给信号频率识别单元400，识别其次/超同步振荡频率，用于对功率实时曲线进行傅里叶分解，得到其幅频特性曲线。可通过傅里叶分解得到其幅频特性曲线，并根据预设的次/超同步振荡功率门槛条件，识别满足功率门槛条件的各振荡模态频率。
信号频率识别单元400将识别到的各振荡模态频率送给前置信号处理单元500，其中，前置信号处理单元500用于对接收到的功率实时信号进行高通滤波设计，过滤掉功率实时信号的直流分量及低频分量。然后通过信号滤波单元600根据信号频率识别单元400识别的各次/超同步振荡模态频率，得到各振荡模态下的功率信号分量，即信号滤波单元600根据各次/超同步振荡模态频率，设计信号滤波单元中带通滤波环节，从而得到各振荡模态下的功率实时信号分量。然后通过比例-移相单元700偿由功率实时监测单元、信号实时传输200及接收单元300、信号频率识别单元400、前置信号处理单元500等导致的相移，并放大得到合适的控制信号。
信号限幅单元800对控制信号进行限幅，防止影响制氢系统的正常工作。将限幅后各振荡模态下的控制信号叠加，再做限幅后作为制氢系统DC-DC变换器控制单元900中电压控制环给定值的一个附加分量，从而动态改变直流输出电压，让可再生能源制氢系统30功率随电网功率波动而波动，从而提高了制氢系统30对电网次/超同步振荡功率的电气阻尼，增加对功率振荡的抑制作用。
另外，上述可再生能源制氢系统抑制次/超同步振荡的系统根据可再生能源制氢系统抑制次/超同步振荡的方法实施步骤进行设计和配置各单元结构和参数。图4中可再生能源发电系统单元只是一个概念模型，并非限定只针对图中所示电力系统结构，其他连接方式和电网结构同样在本发明适用范围之内。此外，滤波单元、比例移相单元、限幅等单元中的参数需要结合现场工况经过一定的调试与改善，从而保证抑制效果达到最优。
需要说明的是，前述对可再生能源制氢系统抑制次/超同步振荡的方法实施例的解释说明也适用于该实施例的可再生能源制氢系统抑制次/超同步振荡的系统，此处不再赘述。
根据本发明实施例提出的可再生能源制氢系统抑制次/超同步振荡的系统，通过进行功率的实时监测、信号的实时传输及接收，然后进行信号的识别与处理并进行限幅，进而叠加限幅得到DC-DC变换器控制单元的电压环给定值附加分量，可使制氢系统的功率随电网功率波动而波动，提高制氢系统对电网次/超同步振荡功率的电气阻尼，增加对次/超同步振荡功率的抑制作用，从而不仅能有效抑制电力系统的次/超同步振荡现象，且不会影响可再生能源制氢系统的正常工作。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
Claims (10)
1.一种可再生能源制氢系统抑制次/超同步振荡的方法，其特征在于，包括以下步骤：
通过对可再生能源发电系统与电网联络输电线路的有功功率进行实时采样，以得到有功功率实时信号曲线；
对所述有功功率实时信号曲线进行次/超同步振荡频率辨识，以得到次/超同步振荡模态频率；
根据所述次/超同步振荡模态频率设计各模态频率对应的滤波器和比例-移相环节，对有功功率实时信号进行滤波、相位补偿及比例放大，以得到各模态下的控制信号；
根据可再生能源制氢系统的额定工作电压分别与最高工作电压的差值和与最低工作电压的差值对控制信号进行限幅，进而叠加控制信号，再做限幅后作为DC-DC变换器控制环节电压环给定值附加分量；以及
动态改变DC-DC变换器输出的直流电压使所述制氢系统的功率随电网功率波动而波动，以提高所述制氢系统对电网次/超同步振荡功率的电气阻尼，增加对次/超同步振荡功率的抑制作用。
2.根据权利要求1所述的可再生能源制氢系统抑制次/超同步振荡的方法，其特征在于，所述对所述有功功率实时信号曲线进行次/超同步振荡频率辨识，进一步包括：
通过傅里叶分解识别得到所述次/超同步振荡功率频率。
3.根据权利要求2所述的可再生能源制氢系统抑制次/超同步振荡的方法，其特征在于，所述通过傅里叶分解识别得到所述次/超同步振荡功率频率，具体包括：
对所述有功功率实时曲线进行傅里叶分解，以得到幅频特性曲线，并根据预设的次/超同步振荡功率门槛条件识别出满足所述功率门槛条件的振荡模态频率。
4.根据权利要求1-3任一项所述的可再生能源制氢系统抑制次/超同步振荡的方法，其特征在于，所述根据所述次/超同步振荡模态频率设计各模态频率对应的滤波器以及比例-移相环节，进一步包括：
根据所述次/超同步振荡频率设计滤波器以及比例-移相环节，对所述有功功率实时曲线信号进行滤波、相位补偿及放大，以得到不同次/超同步振荡模态下的控制信号。
5.根据权利要求4所述的可再生能源制氢系统抑制次/超同步振荡的方法，其特征在于，所述根据可再生能源制氢系统的额定工作电压分别与最高工作电压的差值和与最低工作电压的差值对控制信号进行限幅，进一步包括：
根据所述可再生能源制氢系统的工作特性以及预设限制条件对所述控制信号进行限幅，并对限幅后的控制信号进行叠加，以在限幅后作为所述制氢系统中DC-DC变换器控制环节中电压控制环给定值的附加分量。
6.一种可再生能源制氢系统抑制次/超同步振荡的系统，其特征在于，包括：
功率实时监测单元，用于通过对可再生能源发电系统与电网联络输电线路的有功功率进行实时采样，以得到有功功率实时信号曲线；
信号实时传输及接收单元，用于实时传输以及远程接收输电线路的功率信号；
信号频率识别单元，用于对所述有功功率实时信号曲线进行次/超同步振荡频率辨识，以得到次/超同步振荡模态频率；
前置信号处理单元，用于对过滤功率实时信号的直流分量以及低频分量；
信号滤波单元，用于根据所述次/超同步振荡模态频率设计各模态频率对应的滤波器，对所述前置信号处理单元处理后的信号进行带通滤波；
比例移相单元，用于补偿功率实时信号的相移，并放大得到合适的控制信号；
信号限幅单元，用于根据可再生能源制氢系统的额定工作电压分别与最高工作电压的差值和与最低工作电压的差值对控制信号进行限幅，并叠加限幅后的控制信号，再做限幅后作为DC-DC变换器控制单元的电压环给定值附加分量；以及
DC-DC变换器控制单元，用于控制DC-DC变换器输出电解槽的工作电压，并根据电压环给定值附加分量动态改变DC-DC变换器输出的直流电压使所述制氢系统的功率随电网功率波动而波动，以提高所述制氢系统对电网次/超同步振荡功率的电气阻尼，增加对次/超同步振荡功率的抑制作用。
7.根据权利要求6所述的可再生能源制氢系统抑制次/超同步振荡的系统，其特征在于，所述信号频率识别单元进一步用于通过傅里叶分解识别得到所述次/超同步振荡功率频率。
8.根据权利要求7所述的可再生能源制氢系统抑制次/超同步振荡的系统，其特征在于，所述信号频率识别单元具体用于对所述有功功率实时曲线进行傅里叶分解，以得到幅频特性曲线，并根据预设的次/超同步振荡功率门槛条件识别出满足所述功率门槛条件的振荡模态频率。
9.根据权利要求6-8任一项所述的可再生能源制氢系统抑制次/超同步振荡的系统，其特征在于，所述前置信号处理单元、信号滤波单元及比例移相单元进一步用于根据得所述次/超同步振荡频率设计滤波器以及比例-移相环节，并对所述有功功率实时曲线信号进行滤波、相位补偿及放大，以得到不同次/超同步振荡模态下的控制信号。
10.根据权利要求9所述的可再生能源制氢系统抑制次/超同步振荡的系统，其特征在于，所述信号限幅单元进一步用于根据所述可再生能源制氢系统的工作特性以及预设限制条件对所述控制信号进行限幅，并对限幅后的控制信号进行叠加，再限幅后以作为所述制氢系统中DC-DC变换器控制环节中电压控制环给定值的附加分量。
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Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111679125A (zh) * | 2020-06-04 | 2020-09-18 | 北京交通大学 | 一种电力系统振荡辨识的方法和装置 |
| CN111769573A (zh) * | 2020-07-15 | 2020-10-13 | 华北电力大学 | 基于能量补偿的直驱风机次/超频振荡抑制方法及系统 |
| CN112398147A (zh) * | 2020-12-03 | 2021-02-23 | 湖南大学 | 自适应调整的海上风电次同步振荡抑制系统及方法 |
| CN113659589A (zh) * | 2021-06-04 | 2021-11-16 | 中国电力科学研究院有限公司 | 一种提升柔直输送清洁能源稳定性的方法及系统 |
| CN113890115A (zh) * | 2021-09-28 | 2022-01-04 | 杭州意能电力技术有限公司 | 用于抑制电网功率振荡的新能源电站控制系统 |
| WO2024021532A1 (zh) * | 2022-07-25 | 2024-02-01 | 阳光电源(南京)有限公司 | 电力系统的振荡抑制系统及振荡抑制方法 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5801459A (en) * | 1994-05-30 | 1998-09-01 | Asea Brown Boveri Ab | Control equipment for a series capacitor connected into an electric power line |
| CN104410084A (zh) * | 2014-11-20 | 2015-03-11 | 清华大学 | 一种控制风电场串补输电系统次同步谐振的方法 |
| CN105207236A (zh) * | 2015-09-16 | 2015-12-30 | 北京思源清能电气电子有限公司 | 基于svg的抑制次同步振荡自适应控制系统 |
| CN107623336A (zh) * | 2017-09-22 | 2018-01-23 | 中国南方电网有限责任公司 | 基于hvdc整流侧变换器优化同步机次同步振荡的方法和装置 |
-
2018
- 2018-04-28 CN CN201810401743.8A patent/CN108493961B/zh active Active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5801459A (en) * | 1994-05-30 | 1998-09-01 | Asea Brown Boveri Ab | Control equipment for a series capacitor connected into an electric power line |
| CN104410084A (zh) * | 2014-11-20 | 2015-03-11 | 清华大学 | 一种控制风电场串补输电系统次同步谐振的方法 |
| CN105207236A (zh) * | 2015-09-16 | 2015-12-30 | 北京思源清能电气电子有限公司 | 基于svg的抑制次同步振荡自适应控制系统 |
| CN107623336A (zh) * | 2017-09-22 | 2018-01-23 | 中国南方电网有限责任公司 | 基于hvdc整流侧变换器优化同步机次同步振荡的方法和装置 |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| 杨琳: "新能源电力系统的次同步振荡与阻尼控制特性研究", 《中国博士学位论文全文数据库》 * |
| 谢小荣等: "电力系统次同步谐振/振荡的形态分析", 《电网技术》 * |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111679125A (zh) * | 2020-06-04 | 2020-09-18 | 北京交通大学 | 一种电力系统振荡辨识的方法和装置 |
| CN111679125B (zh) * | 2020-06-04 | 2021-07-20 | 北京交通大学 | 一种电力系统振荡辨识的方法和装置 |
| CN111769573A (zh) * | 2020-07-15 | 2020-10-13 | 华北电力大学 | 基于能量补偿的直驱风机次/超频振荡抑制方法及系统 |
| CN112398147A (zh) * | 2020-12-03 | 2021-02-23 | 湖南大学 | 自适应调整的海上风电次同步振荡抑制系统及方法 |
| CN113659589A (zh) * | 2021-06-04 | 2021-11-16 | 中国电力科学研究院有限公司 | 一种提升柔直输送清洁能源稳定性的方法及系统 |
| CN113659589B (zh) * | 2021-06-04 | 2023-08-25 | 中国电力科学研究院有限公司 | 一种提升柔直输送清洁能源稳定性的方法及系统 |
| CN113890115A (zh) * | 2021-09-28 | 2022-01-04 | 杭州意能电力技术有限公司 | 用于抑制电网功率振荡的新能源电站控制系统 |
| CN113890115B (zh) * | 2021-09-28 | 2024-06-11 | 杭州意能电力技术有限公司 | 用于抑制电网功率振荡的新能源电站控制系统 |
| WO2024021532A1 (zh) * | 2022-07-25 | 2024-02-01 | 阳光电源(南京)有限公司 | 电力系统的振荡抑制系统及振荡抑制方法 |
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