CN109217338B - 基于强迫扰动研究参数对柔直阻尼影响的方法及系统 - Google Patents

基于强迫扰动研究参数对柔直阻尼影响的方法及系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于强迫扰动研究参数对柔直阻尼影响的方法及系统，其中，该方法包括：将柔性直流接入电力系统，并在该系统的发电机出口处加入强迫扰动源，根据关心频率设置扰动源频率，根据线路电压幅值设置扰动源电压幅值；选取并均匀调节关心参数，保持发电机输出功率不变，检测该参数在不同值下发电机流出的第一电流波形，通过傅里叶分析得到第一电流幅值；移动柔性直流，再通过上述方式得到第二电流幅值；根据两个电流幅值得到表征柔直对系统提供的阻尼，以获取在关心频率下柔直阻尼特性影响结果。该方法利用发电机出口强迫振荡引起的电流幅值得到柔直阻尼特性，帮助设备测试人员掌握参数变化对柔直阻尼的影响，有利于确定参数控制范围。

Description

基于强迫扰动研究参数对柔直阻尼影响的方法及系统
技术领域
本发明涉及电力系统分析技术领域，特别涉及一种基于强迫扰动研究参数对柔直阻尼影响的方法及系统。
背景技术
随着柔性直流在电力系统中的运用，柔直对系统的阻尼问题值得关注和研究，特别是研究柔直中不同参数的变化对柔直阻尼的影响。为获取阻尼，相关技术研究多采用特征值分析法，通过对系统建立详细的数学模型从而求解得到系统的特征根来获知系统阻尼，但当系统加入柔性直流后，由于柔直内部结构复杂，直接计算柔直阻尼困难。
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基于强迫扰动研究参数对柔直阻尼影响的方法，该方法利用发电机出口强迫振荡引起的电流幅值得到柔直阻尼特性，帮助设备测试人员掌握参数变化对柔直阻尼的影响，有利于确定参数控制范围。
本发明的另一个目的在于提出一种基于强迫扰动研究参数对柔直阻尼影响的系统。
为达到上述目的，本发明一方面实施例提出了一种基于强迫扰动研究参数对柔直阻尼影响的方法，包括：将柔性直流接入电力系统，并在所述电力系统的发电机出口处加入强迫扰动源，且根据关心频率设置扰动源频率，根据线路电压幅值设置扰动源电压幅值；选取并均匀调节关心参数，同时保持所述发电机的输出功率不变，检测所述关心参数在不同值下所述发电机流出的第一电流波形，以通过傅里叶分析得到第一电流幅值；移除所述柔性直流，并保持所述发电机的输出功率不变，检测所述发电机流出的第二电流波形，以通过傅里叶分析得到第二电流幅值；根据所述第一电流幅值和所述第二电流幅值得到表征柔直对系统提供的阻尼，以获取在所述关心频率下柔直阻尼特性影响结果。
本发明实施例的基于强迫扰动研究参数对柔直阻尼影响的方法，利用强迫振荡源产生的电流幅值评估柔直阻尼，提供了一种通过仿真评估柔直阻尼的途径，可以调整参数以研究参数变化对柔直阻尼的影响，帮助运行人员选取合适的柔直参数和确定运行时柔直参数的控制范围。
另外，根据本发明上述实施例的基于强迫扰动研究参数对柔直阻尼影响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，所述表征柔直对系统提供的阻尼的计算公式为：
Dn＝1-an/a0，
其中，an为所述第一电流幅值，a0为所述第二电流幅值，Dn为阻尼。
进一步地，在本发明的一个实施例中，所述获取在所述关心频率下柔直阻尼特性影响结果，进一步包括：将所述关心参数在不同值下得到的所述阻尼绘制生成影响图；根据所述影响图得到所述柔直阻尼特性影响结果。
可选地，在本发明的一个实施例中，所述强迫扰动源为电压源或电流源。
进一步地，在本发明的一个实施例中，所述线路电压幅值为所述扰动源电压幅值的5％。
为达到上述目的，本发明另一方面实施例提出了一种基于强迫扰动研究参数对柔直阻尼影响系统，包括：设置模块，用于将柔性直流接入电力系统，并在所述电力系统的发电机出口处加入强迫扰动源，且根据关心频率设置扰动源频率，根据线路电压幅值设置扰动源电压幅值；第一检测模块，用于选取并均匀调节关心参数，同时保持所述发电机的输出功率不变，检测所述关心参数在不同值下所述发电机流出的第一电流波形，以通过傅里叶分析得到第一电流幅值；第二检测模块，用于移除所述柔性直流，并保持所述发电机的输出功率不变，检测所述发电机流出的第二电流波形，以通过傅里叶分析得到第二电流幅值；获取模块，用于根据所述第一电流幅值和所述第二电流幅值得到表征柔直对系统提供的阻尼，以获取在所述关心频率下柔直阻尼特性影响结果。
根据本发明实施例提出的基于强迫扰动研究参数对柔直阻尼影响的系统，利用强迫振荡源产生的电流幅值评估柔直阻尼，提供了一种通过仿真评估柔直阻尼的途径，可以调整参数以研究参数变化对柔直阻尼的影响，帮助运行人员选取合适的柔直参数和确定运行时柔直参数的控制范围。
另外，根据本发明上述实施例的基于强迫扰动研究参数对柔直阻尼影响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，所述表征柔直对系统提供的阻尼的计算公式为：
Dn＝1-an/a0，
其中，an为所述第一电流幅值，a0为所述第二电流幅值，Dn为阻尼。
进一步地，在本发明的一个实施例中，所述获取模块进一步用于将所述关心参数在不同值下得到的所述阻尼绘制生成影响图，并根据所述影响图得到所述柔直阻尼特性影响结果。
进一步地，在本发明的一个实施例中，所述线路电压幅值为所述扰动源电压幅值的5％。
可选地，在本发明的一个实施例中，所述强迫扰动源为电压源或电流源。
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基于强迫扰动研究参数对柔直阻尼影响的方法流程图；
图2为根据本发明具体实施例的基于强迫扰动研究参数对柔直阻尼影响的方法流程图；
图3为根据本发明一个实施例的基于强迫扰动研究参数对柔直阻尼影响的系统结构示意图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述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基于强迫扰动研究参数对柔直阻尼影响的方法及系统，首先将参照附图描述根据本发明实施例提出的基于强迫扰动研究参数对柔直阻尼影响的方法。
图1是本发明一个实施例的基于强迫扰动研究参数对柔直阻尼影响的方法流程图。
如图1所示，该基于强迫扰动研究参数对柔直阻尼影响的方法包括以下步骤：
在步骤S101中，将柔性直流接入电力系统，并在电力系统的发电机出口处加入强迫扰动源，且根据关心频率设置扰动源频率，根据线路电压幅值设置扰动源电压幅值。
其中，强迫扰动源为电压源或电流源，线路电压幅值为扰动源电压幅值的5％。
可以理解的是，将柔直接入系统，并在发电机出口处加入强迫扰动源，其中，串联接入电压源，并联接入电流源，然后设置扰动源频率为所关心的频率f，f不同于系统频率f0，设置扰动源电压(或电流)幅值为线路电压(或电流)幅值的5％左右。
在步骤S102中，选取并均匀调节关心参数，同时保持发电机的输出功率不变，检测关心参数在不同值下发电机流出的第一电流波形，以通过傅里叶分析得到第一电流幅值。
可以理解的是，首先选取所关心的参数，再均匀调节该参数，同时保持发电机输出功率不变，然后分别测量在该参数不同值下发电机流出电流波形，通过傅里叶分析可得到频率为f的电流幅值an。
在步骤S103中，移除柔性直流，并保持发电机的输出功率不变，检测发电机流出的第二电流波形，以通过傅里叶分析得到第二电流幅值。
具体地，首先将柔直从系统中移除，同时保持发电机输出功率不变，进而测量得到发电机流出电流波形，再通过傅里叶分析得到频率为f的电流幅值a0。
在步骤S104中，根据第一电流幅值和第二电流幅值得到表征柔直对系统提供的阻尼，以获取在关心频率下柔直阻尼特性影响结果。
其中，表征柔直对系统提供的阻尼的计算公式为：
Dn＝1-an/a0，
其中，an为第一电流幅值，a0为第二电流幅值，Dn为阻尼。
进一步地，在本发明的一个实施例中，获取在关心频率下柔直阻尼特性影响结果，进一步包括：将关心参数在不同值下得到的阻尼绘制生成影响图，根据影响图得到柔直阻尼特性影响结果。
可以理解的是，Dn用来表征柔直对系统提供的阻尼，计算Dn＝1-an/a0，其中，Dn大于零表示正阻尼，Dn小于零表示负阻尼，将在不同参数值下得到的Dn绘制成曲线，可得到参数在频率f下对柔直阻尼特性影响。
本发明的基于强迫扰动研究参数对柔直阻尼影响的方法，利用系统有柔直和无柔直时强迫扰动源产生的频率为f的电流幅值进行计算，得到能表征柔直阻尼的值，该值为正则柔直为正阻尼，该值为负则柔直为负阻尼，再调整参数值观察柔直阻尼变化，即可得到参数在频率f下对柔直阻尼特性影响。该方法在柔直内部结构复杂从而难以直接计算柔直阻尼的情况下提供了一种可以通过仿真判断柔直阻尼的途径，从而可以调整参数以研究参数变化对柔直阻尼的影响，帮助运行人员选取合适的柔直参数和确定运行时柔直参数的控制范围。
下面通过具体实施例对本发明的基于强迫扰动研究参数对柔直阻尼影响的方法进行详细说明。
如图2所示，柔直阻尼的计算需要采集系统包含柔直和未包含柔直时的强迫扰动源产生电流幅值，其中，计算步骤包括：
A：将柔直接入系统，在发电机出口处加入强迫扰动源(串联接入电压源或并联接入电流源)，设置扰动源频率为所关心的频率f(不同于系统频率f0)，设置扰动源电压(或电流)幅值为线路电压(或电流)幅值的5％左右。
B：选取所关心的参数，均匀调节该参数，同时保持发电机输出功率不变，分别测量在该参数不同值下发电机流出电流波形，通过傅里叶分析可得到频率为f的电流幅值an。
C：将柔直从系统中移除，保持发电机输出功率不变，测量得到发电机流出电流波形，通过傅里叶分析可得到频率为f的电流幅值a0。
D：根据强迫功率振荡理论，强迫功率振荡的幅值越大，则系统的阻尼越小，若an>a0，则柔直提供负阻尼；若an<a0，则柔直提供正阻尼。计算Dn＝1-an/a0，Dn即可用来表征柔直对系统提供的阻尼，Dn大于零表示正阻尼，Dn小于零表示负阻尼，将在不同参数值下得到的Dn绘制成曲线，即可得到参数在频率f下对柔直阻尼特性影响。
本发明的实施例利用强迫振荡源产生的电流幅值评估柔直阻尼，强迫功率振荡理论指出，若系统中出现持续的周期性小扰动，则系统会发生强迫振荡，如果这个扰动的频率接近系统的固有频率，则强迫扰动源会与系统发生共振，由此导致大幅度的强迫功率振荡，强迫功率振荡的振幅与小扰动的幅值成正相关，与系统的阻尼大小成负相关，即小扰动的幅值越大、系统阻尼越大，强迫功率振荡的幅值越大。因此，可以通过强迫扰动源产生的电流幅值的大小来评估系统阻尼的大小，将系统有柔直和无柔直时强迫扰动源产生电流幅值大小相比较，即可得到柔直向系统提供的阻尼。
根据本发明实施例提出的基于强迫扰动研究参数对柔直阻尼影响的方法，利用强迫振荡源产生的电流幅值评估柔直阻尼，提供了一种通过仿真评估柔直阻尼的途径，可以调整参数以研究参数变化对柔直阻尼的影响，帮助运行人员选取合适的柔直参数和确定运行时柔直参数的控制范围。
其次参照附图描述根据本发明实施例提出的基于强迫扰动研究参数对柔直阻尼影响的系统。
图3是本发明一个实施例的基于强迫扰动研究参数对柔直阻尼影响的系统结构示意图。
如图3所示，该基于强迫扰动研究参数对柔直阻尼影响的系统10包括：设置模块100、第一检测模块200、第二检测模块300和获取模块400。
其中，设置模块100用于将柔性直流接入电力系统，并在电力系统的发电机出口处加入强迫扰动源，且根据关心频率设置扰动源频率，根据线路电压幅值设置扰动源电压幅值。第一检测模块200用于选取并均匀调节关心参数，同时保持发电机的输出功率不变，检测关心参数在不同值下发电机流出的第一电流波形，以通过傅里叶分析得到第一电流幅值。第二检测模块300用于移除柔性直流，并保持发电机的输出功率不变，检测发电机流出的第二电流波形，以通过傅里叶分析得到第二电流幅值。获取模块400用于根据第一电流幅值和第二电流幅值得到表征柔直对系统提供的阻尼，以获取在关心频率下柔直阻尼特性影响结果。本发明实施例的系统10利用发电机出口强迫振荡引起的电流幅值得到柔直阻尼特性，帮助设备测试人员掌握参数变化对柔直阻尼的影响，有利于确定参数控制范围。
进一步地，在本发明的一个实施例中，表征柔直对系统提供的阻尼的计算公式为：
Dn＝1-an/a0，
其中，an为第一电流幅值，a0为第二电流幅值，Dn为阻尼。
进一步地，在本发明的一个实施例中，获取模块进一步用于将关心参数在不同值下得到的阻尼绘制生成影响图，并根据影响图得到柔直阻尼特性影响结果。
进一步地，在本发明的一个实施例中，线路电压幅值为扰动源电压幅值的5％。
可选地，在本发明的一个实施例中，强迫扰动源为电压源或电流源。
需要说明的是，前述对基于强迫扰动研究参数对柔直阻尼影响的方法实施例的解释说明也适用于该实施例的系统，此处不再赘述。
根据本发明实施例提出的基于强迫扰动研究参数对柔直阻尼影响的系统，利用强迫振荡源产生的电流幅值评估柔直阻尼，提供了一种可以通过仿真评估柔直阻尼的途径，可以调整参数以研究参数变化对柔直阻尼的影响，帮助运行人员选取合适的柔直参数和确定运行时柔直参数的控制范围。
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 (8)

1.一种基于强迫扰动研究参数对柔直阻尼影响的方法，其特征在于，包括以下步骤：
将柔性直流接入电力系统，并在所述电力系统的发电机出口处加入强迫扰动源，且根据关心频率设置扰动源频率，根据线路电压幅值设置扰动源电压幅值；
选取并均匀调节关心参数，同时保持所述发电机的输出功率不变，检测所述关心参数在不同值下所述发电机流出的第一电流波形，以通过傅里叶分析得到第一电流幅值；
移除所述柔性直流，并保持所述发电机的输出功率不变，检测所述发电机流出的第二电流波形，以通过傅里叶分析得到第二电流幅值；以及
根据所述第一电流幅值和所述第二电流幅值得到表征柔性直流对系统提供的阻尼的值，以获取在所述关心频率下柔直阻尼特性影响结果，其中，所述表征柔性直流对系统提供的阻尼的值的计算公式为：
Dn＝1-an/a0，
其中，an为所述第一电流幅值，a0为所述第二电流幅值，Dn为阻尼。
2.根据权利要求1所述的基于强迫扰动研究参数对柔直阻尼影响的方法，其特征在于，所述获取在所述关心频率下柔直阻尼特性影响结果，进一步包括：
将所述关心参数在不同值下得到的所述阻尼绘制生成影响图；
根据所述影响图得到所述柔直阻尼特性影响结果。
3.根据权利要求1所述的基于强迫扰动研究参数对柔直阻尼影响的方法，其特征在于，所述线路电压幅值为所述扰动源电压幅值的5％。
4.根据权利要求1-3任一项所述的基于强迫扰动研究参数对柔直阻尼影响的方法，其特征在于，所述强迫扰动源为电压源或电流源。
5.一种基于强迫扰动研究参数对柔直阻尼影响的系统，其特征在于，包括：
设置模块，用于将柔性直流接入电力系统，并在所述电力系统的发电机出口处加入强迫扰动源，且根据关心频率设置扰动源频率，根据线路电压幅值设置扰动源电压幅值；
第一检测模块，用于选取并均匀调节关心参数，同时保持所述发电机的输出功率不变，检测所述关心参数在不同值下所述发电机流出的第一电流波形，以通过傅里叶分析得到第一电流幅值；
第二检测模块，用于移除所述柔性直流，并保持所述发电机的输出功率不变，检测所述发电机流出的第二电流波形，以通过傅里叶分析得到第二电流幅值；
获取模块，用于根据所述第一电流幅值和所述第二电流幅值得到表征柔性直流对系统提供的阻尼的值，以获取在所述关心频率下柔直阻尼特性影响结果，其中，所述表征柔性直流对系统提供的阻尼的值的计算公式为：
Dn＝1-an/a0，
其中，an为所述第一电流幅值，a0为所述第二电流幅值，Dn为阻尼。
6.根据权利要求5所述的基于强迫扰动研究参数对柔直阻尼影响的系统，其特征在于，所述获取模块进一步用于将所述关心参数在不同值下得到的所述阻尼绘制生成影响图，并根据所述影响图得到所述柔直阻尼特性影响结果。
7.根据权利要求5所述的基于强迫扰动研究参数对柔直阻尼影响的系统，其特征在于，所述线路电压幅值为所述扰动源电压幅值的5％。
8.根据权利要求5-7任一项所述的基于强迫扰动研究参数对柔直阻尼影响的系统，其特征在于，所述强迫扰动源为电压源或电流源。
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