CN111146804A - 风电-柔性直流输电系统振荡稳定性判别方法和装置 - Google Patents

风电-柔性直流输电系统振荡稳定性判别方法和装置 Download PDF

Info

Publication number
CN111146804A
CN111146804A CN202010001800.0A CN202010001800A CN111146804A CN 111146804 A CN111146804 A CN 111146804A CN 202010001800 A CN202010001800 A CN 202010001800A CN 111146804 A CN111146804 A CN 111146804A
Authority
CN
China
Prior art keywords
direct current
wind power
flexible direct
transmission system
power
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202010001800.0A
Other languages
English (en)
Inventor
张帆
洪潮
袁豪
张野
杨健
李俊杰
孙鹏伟
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
CSG Electric Power Research Institute
China Southern Power Grid Co Ltd
Original Assignee
CSG Electric Power Research Institute
China Southern Power Grid Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by CSG Electric Power Research Institute, China Southern Power Grid Co Ltd filed Critical CSG Electric Power Research Institute
Priority to CN202010001800.0A priority Critical patent/CN111146804A/zh
Publication of CN111146804A publication Critical patent/CN111146804A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
    • H02J3/36—Arrangements for transfer of electric power between ac networks via a high-tension dc link
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
    • H02J3/36—Arrangements for transfer of electric power between ac networks via a high-tension dc link
    • H02J2003/365—Reducing harmonics or oscillations in HVDC
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
    • Y02A30/00—Adapting or protecting infrastructure or their operation
    • Y02A30/60—Planning or developing urban green infrastructure
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/60—Arrangements for transfer of electric power between AC networks or generators via a high voltage DC link [HVCD]

Abstract

本发明公开了一种风电‑柔性直流输电系统振荡稳定性判别方法，包括：根据所述风电‑柔性直流输电系统的电网结构，建立所述风电‑柔性直流输电系统阻抗网络；分别构建所述风电‑柔性直流输电系统的各个电力设备的耦合阻抗模型；根据所述各个电力设备的耦合阻抗模型，构建所述风电‑柔性直流输电系统的聚合耦合阻抗网络模型；基于所述聚合耦合阻抗网络模型的稳定性判据，判断所述风电‑柔性直流输电系统的振荡稳定性。本发明还公开了风电‑柔性直流输电系统振荡稳定性判别装置。实施本发明实施例，能有效判断风电‑柔性直流输电系统的振荡稳定性，更加精准、方便地分析风电‑柔性直流输电系统振荡稳定性的判定结果。

Description

风电-柔性直流输电系统振荡稳定性判别方法和装置
技术领域
本发明涉及电力系统振荡稳定性分析技术领域，尤其涉及一种风电-柔性直流输电系统振荡稳定性判别方法和装置。
背景技术
近年来，电力电子设备在柔性直流输电系统中大规模运用，例如多风电场经双端柔性直流输电送出的风电-柔性直流输电系统。电力电子控制器间的相互作用也为柔性直流输电系统引入了一种新型振荡问题。在柔性直流输电系统中，振荡严重时将引起变压器损毁、柔性直流输电单元闭锁等后果。因此，为了能够对复杂柔性直流输电电网系统稳定性判据提供理论基础，对柔性直流输电系统振荡的稳定性分析已势在必得。
在现有技术中，柔性直流输电系统的振荡问题的分析方法大多为时域仿真分析法和频域阻抗分析法。时域仿真分析法可以快速判断输电系统稳定性；频域阻抗分析法基于阻抗特性确定输电系统的稳定性，能够直接表示系统在各频段的阻抗特性。然而，在实施本发明过程中，发明人发现现有技术至少存在如下问题：采用时域仿真分析法对电力系统的振荡问题进行分析，难以推导其振荡的发生机理。而采用频域阻抗分析法，其稳定性判断结果对所建立的阻抗模型的精确程度要求较高，能否精确反应系统在各频段的阻抗特性会直接影响稳定性判断的结果是否正确，尤其是常规的一维阻抗模型难以对此类阻抗类型进行准确分析，从而影响柔性直流输电系统振荡分析结果的精准性。
发明内容
本发明实施例的目的是提供一种风电-柔性直流输电系统振荡稳定性判别方法和装置，能有效判断风电-柔性直流输电系统的振荡稳定性，更加精准、方便地分析风电-柔性直流输电系统振荡稳定性的判定结果。
为实现上述目的，本发明实施例提供了一种风电-柔性直流输电系统振荡稳定性判别方法，包括：
根据所述风电-柔性直流输电系统的电网结构，建立所述风电-柔性直流输电系统阻抗网络；
分别构建所述风电-柔性直流输电系统的各个电力设备的耦合阻抗模型；其中，所述电力设备包括风电场、柔性直流换流站、交流线路；所述风电场包括N个风电机组，N≥1；
根据所述各个电力设备的耦合阻抗模型，构建所述风电-柔性直流输电系统的聚合耦合阻抗网络模型；
基于所述聚合耦合阻抗网络模型的稳定性判据，判断所述风电-柔性直流输电系统的振荡稳定性。
作为上述方案的改进，采用频率扫描法构建所述各个电力设备的耦合阻抗模型；具体包括：
建立所述各个电力设备的矩阵形式；
在所述电力设备的测量点注入耦合频率的小信号电压；
依次改变所述小信号电压，测量所述小信号电压对应频率处的电流，以得到所述电力设备的测量点对应频率处的耦合阻抗特性；
根据所述电力设备的测量点对应频率处的耦合阻抗特性，计算所述各个电力设备的矩阵形式，以得到所述各个电力设备的耦合阻抗模型。
作为上述方案的改进，所述矩阵形式为2×2阶矩阵形式；所述小信号电压包括第一小信号电压和第二小信号电压；
则，所述电力设备的测量点对应频率处的耦合阻抗特性，具体满足：
Figure BDA0002353765310000021
其中，ud1和ud2分别为所述第一小信号电压和第二小信号电压，ωd1和ωd2分别为所述第一小信号电压和第二小信号电压的频率，m1和m2分别为所述第一小信号电压和第二小信号电压的小信号比例系数，u1表示所述测量点上的基波电压信号。
作为上述方案的改进，所述风电-柔性直流输电系统的聚合耦合阻抗网络模型，具体满足：
Figure BDA0002353765310000031
其中，
Figure BDA0002353765310000032
Zintg为所述风电-柔性直流输电系统的聚合耦合阻抗网络模型；ZWF为所述风电场的耦合阻抗模型，ZWF1至ZWFN为所述风电场中的N个风电机组的耦合阻抗模型；ZVSC为所述柔性直流换流站的耦合阻抗模型；ZL1至ZLN为所述N个风电机组对应的交流线路的耦合阻抗模型。
作为上述方案的改进，所述聚合耦合阻抗网络模型的稳定性判据，具体满足以下聚合阻抗矩阵行列式：
D(Zintg)＝Zintg_d11Zintg_d22-Zintg_d12Zintg_d21＝Rintg+jXintg；
其中，D(Zintg)为所述聚合阻抗矩阵行列式；Rintg、Xintg分别为所述聚合阻抗矩阵行列式的实部和虚部。
作为上述方案的改进，所述基于所述聚合耦合阻抗网络模型的稳定性判据，判断所述风电-柔性直流输电系统的振荡稳定性，具体包括：
获取所述聚合阻抗矩阵行列式的等效电抗-频率曲线上的过零点；
计算所述过零点处的频率的等效电阻与对应的等效电抗斜率的乘积；
以所述乘积的正负判断所述风电-柔性直流输电系统的振荡稳定性。
作为上述方案的改进，其特征在于，采用解析推导法构建所述各个电力设备的耦合阻抗模型；其中，所述解析推导法通过所述各个电力设备的控制器系统结构、控制器参数，推导所述各个电力设备的耦合阻抗模型。
本发明实施例还提供了一种风电-柔性直流输电系统振荡稳定性判别装置，包括阻抗网络建立模块、设备模型构建模块、系统模型构建模块和稳定判断模块；
所述阻抗网络建立模块，用于根据所述风电-柔性直流输电系统的电网结构，建立所述风电-柔性直流输电系统阻抗网络；
所述设备模型构建模块，用于分别构建所述风电-柔性直流输电系统的各个电力设备的耦合阻抗模型；其中，所述电力设备包括风电场、柔性直流换流站、交流线路；所述风电场包括N个风电机组，N≥1；
所述系统模型构建模块，用于根据所述各个电力设备的耦合阻抗模型，构建所述风电-柔性直流输电系统的聚合耦合阻抗网络模型；
所述稳定判断模块，用于基于所述聚合耦合阻抗网络模型的稳定性判据，判断所述风电-柔性直流输电系统的振荡稳定性。
作为上述方案的改进，采用频率扫描法构建所述各个电力设备的耦合阻抗模型；或，采用解析推导法构建所述各个电力设备的耦合阻抗模型。
本发明实施例还提供了一种风电-柔性直流输电系统振荡稳定性判别装置，包括处理器、存储器以及存储在所述存储器中且被配置为由所述处理器执行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如上所述的风电-柔性直流输电系统振荡稳定性判别方法。
与现有技术相比，本发明公开的一种风电-柔性直流输电系统振荡稳定性判别方法和装置，通过建立风电-柔性直流输电系统中各个电力设备的耦合阻抗模型，来构建所述风电-柔性直流输电系统的聚合耦合阻抗网络模型，得到所述聚合耦合阻抗网络模型的稳定性判据。基于对稳定性判据的分析，判断所述风电-柔性直流输电系统在相应的振荡模式下的稳定性。本发明能有效判断风电-柔性直流输电系统的振荡稳定性，更加精准、方便地分析风电-柔性直流输电系统振荡稳定性的判定结果。
附图说明
图1是本发明实施例一提供的一种风电-柔性直流输电系统振荡稳定性判别方法的流程示意图；
图2是本发明实施例一中一种风电-柔性直流输电系统的电网结构的结构示意图；
图3是本发明实施例一提供的构建各个电力设备的耦合阻抗模型的流程示意图；
图4是本发明实施例一提供的风电-柔性直流输电系统的聚合耦合阻抗网络模型示意图；
图5是本发明实施例一提供的基于稳定性判据判断风电-柔性直流输电系统的振荡稳定性的流程示意图；
图6是本发明实施例二提供的一种风电-柔性直流输电系统振荡稳定性判别装置的结构示意图；
图7是本发明实施例三提供的另一种风电-柔性直流输电系统振荡稳定性判别装置的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例一
参见图2，是本发明实施例一中风电-柔性直流输电系统的电网结构的结构示意图。风电-柔性直流输电系统由风电场、柔性直流换流站、交流线路、升压变压器、柔性直流侧变压器及等效交流大电网等组成。其中，所述风电场包括多个风电机组。在一个典型的风电-柔性直流输电系统中，多个风电机组WF1、WF2、…、WFN经过升压变压器，将电压提升至交流母线电压等级，然后经过交流线路Line1、Line2、…、LineN输送至双端柔性直流换流站。在柔性直流换流站(VSC)中，整流侧采用V/F控制方式，逆变侧采用直流电压/交流电压或者直流电压/无功功率控制方式，且逆变侧连接等效交流电网。等效交流电网按照柔性直流换流站接入点处的交流电网线路组成。
在风电-柔性直流输电系统的实际运行过程中，风电机组控制器和柔性直流换流站控制器中的各控制环节会引起系统频率耦合的阻抗特性，频率耦合特性主要体现在：当系统某相电流中存在任意fs频率的谐波时，会对应出现2f1-fs频率的谐波，其中，f1为基波频率。该部分耦合效应是影响系统稳定性判断结果的关键。
因此，本发明实施例一提供了一种风电-柔性直流输电系统振荡稳定性判别方法，参见图1，是所述风电-柔性直流输电系统振荡稳定性判别方法的流程示意图，所述方法通过步骤S11至S14执行：
S11、根据所述风电-柔性直流输电系统的电网结构，建立所述风电-柔性直流输电系统阻抗网络。
S12、分别构建所述风电-柔性直流输电系统的各个电力设备的耦合阻抗模型；其中，所述电力设备包括风电场、柔性直流换流站、交流线路；所述风电场包括N个风电机组，N≥1。
根据所述风电-柔性直流输电系统阻抗网络，构建所述风电-柔性直流输电系统中各个电力设备的耦合阻抗模型，包括风电机组的耦合阻抗模型、柔性直流换流站的耦合阻抗模型和交流线路的耦合阻抗模型。
S13、根据所述各个电力设备的耦合阻抗模型，构建所述风电-柔性直流输电系统的聚合耦合阻抗网络模型。
S14、基于所述聚合耦合阻抗网络模型的稳定性判据，判断所述风电-柔性直流输电系统的振荡稳定性。
进一步地，参见图3，是本发明实施例一提供的构建各个电力设备的耦合阻抗模型的流程示意图。在步骤S12中，可以采用频率扫描法构建所述各个电力设备的耦合阻抗模型；所述频率扫描法具体包括步骤S121至S124：
S121、建立所述各个电力设备的矩阵形式。作为优选，所述矩阵形式为2×2阶矩阵形式。
S122、在所述电力设备的测量点注入耦合频率的小信号电压。具体地，所述小信号电压包括第一小信号电压ud1和第二小信号电压ud2。
S123、依次改变所述小信号电压，测量所述小信号电压对应频率处的电流，以得到所述电力设备的测量点对应频率处的耦合阻抗特性。
S124、根据所述电力设备的测量点对应频率处的耦合阻抗特性，计算所述各个电力设备的矩阵形式，以得到所述各个电力设备的耦合阻抗模型。
作为举例，采用所述频率扫描法构建所述风电机组的耦合阻抗模型，所述风电机组的2×2阶矩阵形式可以表示为：
Figure BDA0002353765310000071
在风电机组的测量点注入耦合频率的小信号电压ud1和ud2，测量所述小信号电压对应频率处的电流id1和id2，可以计算得到所述风电机组的测量点对应频率处的耦合阻抗特性。依次改变注入的所述小信号电压的频率ωd1和ωd2，从而改变注入的小信号电压，可以得到所述风电机组的测量点各频段的耦合阻抗特性。
所述风电机组的测量点对应频率处的耦合阻抗特性，具体满足：
Figure BDA0002353765310000072
其中，ud1和ud2分别为所述第一小信号电压和第二小信号电压，ωd1和ωd2分别为所述第一小信号电压和第二小信号电压的频率，m1和m2分别为所述第一小信号电压和第二小信号电压的小信号比例系数，u1表示所述测量点上的基波电压信号。
需要说明的是，ωd1和ωd2相对于二倍工频互补，也即满足ωd1+ωd1＝2ω1，ω1为工频信号频率。通过选择合适大小的小信号比例系数m1和m2，以保证不引起系统稳态工作点的变化，又保证在该频率处的电压和电流信号受噪声信号的影响最小。根据所述风电机组的测量点对应频率处的耦合阻抗特性，计算所述风电机组的2×2阶矩阵形式，以得到所述风电机组的耦合阻抗模型为：
Figure BDA0002353765310000081
其中，ZWFN为所述风电机组的耦合阻抗模型,N表示第N个风电机组，对角元素下标“d11”表示对应频率处电压扰动引起所述频率处电流扰动幅值的变化，“d22”表示所述耦合频率处电压扰动引起所述耦合频率处电流扰动幅值的变化；非对角元素下标“d12”表示所述频率处电压扰动引起所述耦合频率处电流扰动幅值的变化，“d21”表示所述耦合频率处电压扰动引起所述频率处电流扰动幅值的变化。k表示第k次测量的小信号电压和对应的电流的数据，k+1表示第k+1次测量的小信号电压和对应的电流的数据。
需要注意的是，第k次和第k+1次测量过程中，注入的小信号电压对应的小信号比例系数m1，m2不同。
可以理解地，采用上述的频率扫描法，依次构建所述柔性直流换流站和所述交流线路等电力设备的耦合阻抗模型。具体如下：
所述柔性直流换流站的耦合阻抗模型满足：
Figure BDA0002353765310000082
所述交流线路的耦合阻抗模型，包括单一π型线路、多段π型线路阻抗模型、分布式参数线路模型或者频率相关模型，具体满足：
Figure BDA0002353765310000091
其中，ZVSC为所述柔性直流换流站的耦合阻抗模型，ZL为所述交流线路的耦合阻抗模型。
在另一个实施例中，也可以采用解析推导法构建所述各个电力设备的耦合阻抗模型。其中，所述解析推导法通过构建所述各个电力设备的2×2阶矩阵形式，再根据所述各个电力设备的控制器系统结构、控制器参数，进而推导所述各个电力设备的耦合阻抗模型。经过解析推导法得到的各个电力设备的阻抗模型与上述相同。
进一步地，参见图4，是本发明实施例一提供的风电-柔性直流输电系统的聚合耦合阻抗网络模型示意图。根据所述各电力设备的耦合阻抗模型，构建所述风电-柔性直流输电系统的聚合耦合阻抗网络模型，具体满足：
Figure BDA0002353765310000092
其中，
Figure BDA0002353765310000093
Zintg为所述风电-柔性直流输电系统的聚合耦合阻抗网络模型；ZWF为所述风电场的耦合阻抗模型，ZWF1至ZWFN表示所述风电场中的N个风电机组的耦合阻抗模型；ZVSC为所述柔性直流换流站的耦合阻抗模型；ZL1至ZLN表示所述N个风电机组对应的交流线路的耦合阻抗模型。
进一步地，基于所述聚合耦合阻抗网络模型的稳定性判据，判断所述风电-柔性直流输电系统的振荡稳定性。具体地，所述聚合耦合阻抗网络模型的稳定性判据，满足以下聚合阻抗矩阵行列式：
D(Zintg)＝Zintg_d11Zintg_d22-Zintg_d12Zintg_d21＝Rintg+jXintg；
其中，D(Zintg)为所述聚合阻抗矩阵行列式；Rintg、Xintg分别为所述聚合阻抗矩阵行列式的实部和虚部。
进一步地，参见图5，是本发明实施例一提供的基于稳定性判据判断风电-柔性直流输电系统的振荡稳定性的流程示意图。在步骤S14中，所述基于所述聚合耦合阻抗网络模型的稳定性判据，判断所述风电-柔性直流输电系统的振荡稳定性，具体包括步骤S141至S143：
S141、获取所述聚合阻抗矩阵行列式的等效电抗-频率曲线上的过零点。
S142、计算所述过零点处的频率的等效电阻与对应的等效电抗斜率的乘积。
S143、以所述乘积的正负判断所述风电-柔性直流输电系统的振荡稳定性。
具体地，所述聚合阻抗矩阵行列式D(Zintg)的共轭零点会在其等效电抗-频率特性曲线上产生过零点。如果聚合阻抗矩阵行列式D(Zintg)等效电抗曲线上存在一个频率为ωssr的过零点，则说明所述风电-柔性直流输电系统存在一个频率为ωssr的振荡模式。通过计算所述频率ωssr处的等效电阻R(ωssr)与对应的等效电抗斜率Kx(ωssr)的乘积，分析所述乘积的正负，以判断所述风电-柔性直流输电系统在所述振荡模式下的稳定性。
进一步地，若所述频率ωssr处的等效电阻R(ωssr)与对应的等效电抗斜率Kx(ωssr)的乘积大于0，则表明所述风电-柔性直流输电系统在所述振荡模式下稳定；反之，表明所述振荡模式不稳定。即：
Figure BDA0002353765310000101
本发明实施例提供了一种风电-柔性直流输电系统振荡稳定性判别方法，通过建立风电-柔性直流输电系统中各个电力设备的耦合阻抗模型，来构建所述风电-柔性直流输电系统的聚合耦合阻抗网络模型，得到所述聚合耦合阻抗网络模型的稳定性判据。基于对稳定性判据的分析，判断所述风电-柔性直流输电系统在相应的振荡模式下的稳定性。本发明实施例能有效判断风电-柔性直流输电系统的振荡稳定性，更加精准、方便地分析风电-柔性直流输电系统振荡稳定性的判定结果。
实施例二
参见图6，是本发明实施例二提供的一种风电-柔性直流输电系统振荡稳定性判别装置的结构示意图。本发明实施例提供的一种风电-柔性直流输电系统振荡稳定性判别装置20，包括阻抗网络建立模块21、设备模型构建模块22、系统模型构建模块23和稳定判断模块24；
所述阻抗网络建立模块21，用于根据所述风电-柔性直流输电系统的电网结构，建立所述风电-柔性直流输电系统阻抗网络；；
所述设备模型构建模块22，用于分别构建所述风电-柔性直流输电系统的各个电力设备的耦合阻抗模型；其中，所述电力设备包括风电场、柔性直流换流站、交流线路；所述风电场包括N个风电机组，N≥1；
所述系统模型构建模块23，用于根据所述各个电力设备的耦合阻抗模型，构建所述风电-柔性直流输电系统的聚合耦合阻抗网络模型；
所述稳定判断模块24，用于基于所述聚合耦合阻抗网络模型的稳定性判据，判断所述风电-柔性直流输电系统的振荡稳定性。
进一步地，采用频率扫描法构建所述各个电力设备的耦合阻抗模型；或，采用解析推导法构建所述各个电力设备的耦合阻抗模型。
需要说明的是，本发明实施例提供的一种风电-柔性直流输电系统振荡稳定性判别装置用于执行上述实施例一中的一种风电-柔性直流输电系统振荡稳定性判别方法的所有流程步骤，两者的工作原理和有益效果一一对应，因而不再赘述。
本发明实施例提供了一种风电-柔性直流输电系统振荡稳定性判别装置，通过建立风电-柔性直流输电系统中各个电力设备的耦合阻抗模型，来构建所述风电-柔性直流输电系统的聚合耦合阻抗网络模型，得到所述聚合耦合阻抗网络模型的稳定性判据。基于对稳定性判据的分析，判断所述风电-柔性直流输电系统在相应的振荡模式下的稳定性。本发明实施例能有效判断风电-柔性直流输电系统的振荡稳定性，更加精准、方便地分析风电-柔性直流输电系统振荡稳定性的判定结果。
实施例三
参见图7，是本发明实施例三提供的另一种风电-柔性直流输电系统振荡稳定性判别装置的结构示意图。本发明实施例三提供了一种风电-柔性直流输电系统振荡稳定性判别装置30，包括处理器31、存储器32以及存储在所述存储器中且被配置为由所述处理器执行的计算机程序，例如构建所述风电-柔性直流输电系统中各个电力设备的耦合阻抗模型的程序。所述处理器执行所述计算机程序时实现上述构建所述各个电力设备的耦合阻抗模型方法实施例中的步骤，例如图3所示的步骤S121至步骤S124。或者，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述各装置实施例中各模块的功能，例如实施例二所述的风电-柔性直流输电系统振荡稳定性判别装置。
示例性的，所述计算机程序可以被分割成一个或多个模块，所述一个或者多个模块被存储在所述存储器32中，并由所述处理器31执行，以完成本发明。所述一个或多个模块可以是能够完成特定功能的一系列计算机程序指令段，该指令段用于描述所述计算机程序在所述风电-柔性直流输电系统振荡稳定性判别装置30中的执行过程。例如，所述计算机程序可以被分割成阻抗网络建立模块21、设备模型构建模块22、系统模型构建模块23和稳定判断模块24；各模块具体功能如下：
所述阻抗网络建立模块21，用于根据所述风电-柔性直流输电系统的电网结构，建立所述风电-柔性直流输电系统阻抗网络；
所述设备模型构建模块22，用于分别构建所述风电-柔性直流输电系统的各个电力设备的耦合阻抗模型；其中，所述电力设备包括风电场、柔性直流换流站、交流线路；所述风电场包括N个风电机组，N≥1；
所述系统模型构建模块23，用于根据所述各个电力设备的耦合阻抗模型，构建所述风电-柔性直流输电系统的聚合耦合阻抗网络模型；
所述稳定判断模块24，用于基于所述聚合耦合阻抗网络模型的稳定性判据，判断所述风电-柔性直流输电系统的振荡稳定性。
所述风电-柔性直流输电系统振荡稳定性判别装置30可以是桌上型计算机、笔记本、掌上电脑及云端服务器等计算设备。所述风电-柔性直流输电系统振荡稳定性判别装置30可包括，但不仅限于，处理器31、存储器32。本领域技术人员可以理解，所述示意图仅仅是风电-柔性直流输电系统振荡稳定性判别装置30的示例，并不构成对风电-柔性直流输电系统振荡稳定性判别装置30的限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件，例如所述风电-柔性直流输电系统振荡稳定性判别装置30还可以包括输入输出设备、网络接入设备、总线等。
所称处理器31可以是中央处理单元(Central Processing Unit，CPU)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现成可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等，所述处理器31是所述风电-柔性直流输电系统振荡稳定性判别装置30的控制中心，利用各种接口和线路连接整个风电-柔性直流输电系统振荡稳定性判别装置30的各个部分。
所述存储器32可用于存储所述计算机程序和/或模块，所述处理器通过运行或执行存储在所述存储器内的计算机程序和/或模块，以及调用存储在存储器内的数据，实现所述风电-柔性直流输电系统振荡稳定性判别装置30的各种功能。所述存储器32可主要包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需的应用程序(比如声音播放功能、图像播放功能等)等；存储数据区可存储根据手机的使用所创建的数据(比如音频数据、电话本等)等。此外，存储器32可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非易失性存储器，例如硬盘、内存、插接式硬盘，智能存储卡(Smart Media Card,SMC)，安全数字(Secure Digital,SD)卡，闪存卡(Flash Card)、至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他易失性固态存储器件。
其中，所述风电-柔性直流输电系统振荡稳定性判别装置30集成的模块如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明实现上述实施例方法中的全部或部分流程，也可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一计算机可读存储介质中，该计算机程序在被处理器执行时，可实现上述各个方法实施例的步骤。其中，所述计算机程序包括计算机程序代码，所述计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。所述计算机可读介质可以包括：能够携带所述计算机程序代码的任何实体或装置、记录介质、U盘、移动硬盘、磁碟、光盘、计算机存储器、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、电载波信号、电信信号以及软件分发介质等。
需说明的是，以上所描述的风电-柔性直流输电系统振荡稳定性判别装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。另外，本发明提供的装置实施例附图中，模块之间的连接关系表示它们之间具有通信连接，具体可以实现为一条或多条通信总线或信号线。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种风电-柔性直流输电系统振荡稳定性判别方法，其特征在于，包括：
根据所述风电-柔性直流输电系统的电网结构，建立所述风电-柔性直流输电系统阻抗网络；
分别构建所述风电-柔性直流输电系统的各个电力设备的耦合阻抗模型；其中，所述电力设备包括风电场、柔性直流换流站、交流线路；所述风电场包括N个风电机组，N≥1；
根据所述各个电力设备的耦合阻抗模型，构建所述风电-柔性直流输电系统的聚合耦合阻抗网络模型；
基于所述聚合耦合阻抗网络模型的稳定性判据，判断所述风电-柔性直流输电系统的振荡稳定性。
2.如权利要求1所述的风电-柔性直流输电系统振荡稳定性判别方法，其特征在于，采用频率扫描法构建所述各个电力设备的耦合阻抗模型；具体包括：
建立所述各个电力设备的矩阵形式；
在所述电力设备的测量点注入耦合频率的小信号电压；
依次改变所述小信号电压，测量所述小信号电压对应频率处的电流，以得到所述电力设备的测量点对应频率处的耦合阻抗特性；
根据所述电力设备的测量点对应频率处的耦合阻抗特性，计算所述各个电力设备的矩阵形式，以得到所述各个电力设备的耦合阻抗模型。
3.如权利要求2所述的风电-柔性直流输电系统振荡稳定性判别方法，其特征在于，所述矩阵形式为2×2阶矩阵形式；所述小信号电压包括第一小信号电压和第二小信号电压；
则，所述电力设备的测量点对应频率处的耦合阻抗特性，具体满足：
Figure FDA0002353765300000021
其中，ud1和ud2分别为所述第一小信号电压和第二小信号电压，ωd1和ωd2分别为所述第一小信号电压和第二小信号电压的频率，m1和m2分别为所述第一小信号电压和第二小信号电压的小信号比例系数，u1表示所述测量点上的基波电压信号。
4.如权利要求3所述的风电-柔性直流输电系统振荡稳定性判别方法，其特征在于，所述风电-柔性直流输电系统的聚合耦合阻抗网络模型，具体满足：
Figure FDA0002353765300000022
其中，
Figure FDA0002353765300000023
Zintg为所述风电-柔性直流输电系统的聚合耦合阻抗网络模型；ZWF为所述风电场的耦合阻抗模型，ZWF1至ZWFN为所述风电场中的N个风电机组的耦合阻抗模型；ZVSC为所述柔性直流换流站的耦合阻抗模型；ZL1至ZLN为所述N个风电机组对应的交流线路的耦合阻抗模型。
5.如权利要求4所述的风电-柔性直流输电系统振荡稳定性判别方法，其特征在于，所述聚合耦合阻抗网络模型的稳定性判据，具体满足以下聚合阻抗矩阵行列式：
D(Zintg)＝Zintg_d11Zintg_d22-Zintg_d12Zintg_d21＝Rintg+jXintg；
其中，D(Zintg)为所述聚合阻抗矩阵行列式；Rintg、Xintg分别为所述聚合阻抗矩阵行列式的实部和虚部。
6.如权利要求5所述的风电-柔性直流输电系统振荡稳定性判别方法，其特征在于，所述基于所述聚合耦合阻抗网络模型的稳定性判据，判断所述风电-柔性直流输电系统的振荡稳定性，具体包括：
获取所述聚合阻抗矩阵行列式的等效电抗-频率曲线上的过零点；
计算所述过零点处的频率的等效电阻与对应的等效电抗斜率的乘积；
以所述乘积的正负判断所述风电-柔性直流输电系统的振荡稳定性。
7.如权利要求1所述的风电-柔性直流输电系统振荡稳定性判别方法，其特征在于，采用解析推导法构建所述各个电力设备的耦合阻抗模型；其中，所述解析推导法通过所述各个电力设备的控制器系统结构、控制器参数，推导所述各个电力设备的耦合阻抗模型。
8.一种风电-柔性直流输电系统振荡稳定性判别装置，其特征在于，包括阻抗网络建立模块、设备模型构建模块、系统模型构建模块和稳定判断模块；
所述阻抗网络建立模块，用于根据所述风电-柔性直流输电系统的电网结构，建立所述风电-柔性直流输电系统阻抗网络；
所述设备模型构建模块，用于分别构建所述风电-柔性直流输电系统的各个电力设备的耦合阻抗模型；其中，所述电力设备包括风电场、柔性直流换流站、交流线路；所述风电场包括N个风电机组，N≥1；
所述系统模型构建模块，用于根据所述各个电力设备的耦合阻抗模型，构建所述风电-柔性直流输电系统的聚合耦合阻抗网络模型；
所述稳定判断模块，用于基于所述聚合耦合阻抗网络模型的稳定性判据，判断所述风电-柔性直流输电系统的振荡稳定性。
9.如权利要求8所述的风电-柔性直流输电系统振荡稳定性判别装置，其特征在于，采用频率扫描法构建所述各个电力设备的耦合阻抗模型；或，采用解析推导法构建所述各个电力设备的耦合阻抗模型。
10.一种风电-柔性直流输电系统振荡稳定性判别装置，其特征在于，包括处理器、存储器以及存储在所述存储器中且被配置为由所述处理器执行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1至7中任意一项所述的风电-柔性直流输电系统振荡稳定性判别方法。
CN202010001800.0A 2020-01-02 2020-01-02 风电-柔性直流输电系统振荡稳定性判别方法和装置 Pending CN111146804A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010001800.0A CN111146804A (zh) 2020-01-02 2020-01-02 风电-柔性直流输电系统振荡稳定性判别方法和装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010001800.0A CN111146804A (zh) 2020-01-02 2020-01-02 风电-柔性直流输电系统振荡稳定性判别方法和装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN111146804A true CN111146804A (zh) 2020-05-12

Family

ID=70523429

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202010001800.0A Pending CN111146804A (zh) 2020-01-02 2020-01-02 风电-柔性直流输电系统振荡稳定性判别方法和装置

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN111146804A (zh)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111541263A (zh) * 2020-06-10 2020-08-14 南方电网科学研究院有限责任公司 柔性直流输电系统谐波控制策略评估方法、系统及设备
CN111817317A (zh) * 2020-07-30 2020-10-23 四川大学 具有串补线路的风力发电系统次同步振荡定量分析方法
CN112163532A (zh) * 2020-09-30 2021-01-01 国网冀北电力有限公司电力科学研究院 电力系统的振荡模式识别方法及装置
CN113162086A (zh) * 2021-04-14 2021-07-23 南通大学 储能vsg前级功率变换系统输出电压pi参数设计方法
CN114256859A (zh) * 2021-12-24 2022-03-29 华北电力科学研究院有限责任公司 风力发电场高频振荡原因确定方法及装置

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106021682A (zh) * 2016-05-13 2016-10-12 清华大学 基于阻抗网络模型的次同步振荡分析方法和装置
CN107069811A (zh) * 2017-04-12 2017-08-18 清华大学 基于同步参考坐标系的阻抗网络建模与稳定性分析方法
CN108667048A (zh) * 2018-05-31 2018-10-16 清华大学 新能源并网系统振荡稳定性的频域判稳方法及装置

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106021682A (zh) * 2016-05-13 2016-10-12 清华大学 基于阻抗网络模型的次同步振荡分析方法和装置
CN107069811A (zh) * 2017-04-12 2017-08-18 清华大学 基于同步参考坐标系的阻抗网络建模与稳定性分析方法
CN108667048A (zh) * 2018-05-31 2018-10-16 清华大学 新能源并网系统振荡稳定性的频域判稳方法及装置

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
HUAKUN LIU: "An Oscillatory Stability Criterion Based on the Unified dq-Frame Impedance Network Model for Power Systems With High-Penetration Renewables", 《IEEE TRANSACTIONS ON POWER SYSTEMS》 *
HUAKUN LIU: "Impedance Network Modeling and Quantitative tability Analysis of Sub-/Super-Synchronous scillations for Large-Scale Wind Power Systems", 《IEEE ACCESS》 *

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111541263A (zh) * 2020-06-10 2020-08-14 南方电网科学研究院有限责任公司 柔性直流输电系统谐波控制策略评估方法、系统及设备
CN111541263B (zh) * 2020-06-10 2022-02-15 南方电网科学研究院有限责任公司 柔性直流输电系统谐波控制策略评估方法、系统及设备
CN111817317A (zh) * 2020-07-30 2020-10-23 四川大学 具有串补线路的风力发电系统次同步振荡定量分析方法
CN112163532A (zh) * 2020-09-30 2021-01-01 国网冀北电力有限公司电力科学研究院 电力系统的振荡模式识别方法及装置
CN113162086A (zh) * 2021-04-14 2021-07-23 南通大学 储能vsg前级功率变换系统输出电压pi参数设计方法
CN113162086B (zh) * 2021-04-14 2021-11-16 南通大学 储能vsg前级功率变换系统输出电压pi参数设计方法
CN114256859A (zh) * 2021-12-24 2022-03-29 华北电力科学研究院有限责任公司 风力发电场高频振荡原因确定方法及装置
CN114256859B (zh) * 2021-12-24 2023-06-23 华北电力科学研究院有限责任公司 风力发电场高频振荡原因确定方法及装置

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN111146804A (zh) 风电-柔性直流输电系统振荡稳定性判别方法和装置
CN107862103B (zh) 一种基于adpss的仿真模型生成方法及系统
CN108398596B (zh) 交流输电线路谐波电压放大区间定位方法及设备
CN110618316B (zh) 一种谐波源辨识方法、装置、终端设备和存储介质
WO2022135440A1 (zh) Llc谐振电路的控制方法、控制装置及终端设备
CN110927491A (zh) 基于无相位数据的多谐波源责任划分方法及装置
CN110955959A (zh) 电力系统故障的快速生成及批量计算方法及装置
CN112600405B (zh) 单向pfc电路的控制方法、装置及终端设备
CN107942172B (zh) 风机与柔性直流输电联合系统的阻尼特性测试系统及方法
CN106953331A (zh) 一种考虑不确定性和三相不平衡的电力系统谐波潮流算法
CN109541313B (zh) 一种交直流混联系统的阻抗仿真扫描方法与装置
CN103983851A (zh) 主动配电网谐波源定位分析方法
CN116388177A (zh) 电力系统静态电压稳定性分析方法、装置、设备及介质
CN113794198B (zh) 抑制宽频振荡的方法、装置、终端及存储介质
CN112444675B (zh) 一种输电网节点的谐波超标预警方法、装置、设备及介质
CN110752607B (zh) 一种柔性直流输电换流器阻抗分析方法、装置及存储介质
CN112884202A (zh) 一种最优潮流计算方法、装置及计算机可存储介质
CN111416377B (zh) 一种提高电网暂态稳定性的柔性直流控制方法及装置
CN112865104A (zh) 一种电网换相换流器交直流侧谐波计算方法
Shi et al. Modelling virtual oscillator‐controlled microgrids
US9507894B1 (en) Automatic harmonic number identification for harmonic balance analysis
CN111327061B (zh) 基于视在阻抗的振荡稳定性判别方法和装置
CN112101806A (zh) 一种谐波责任评估方法、终端设备及存储介质
CN110597084A (zh) 风电场仿真测试方法、装置和风电场仿真模型
CN116466289A (zh) 基于电流互感器二次谐波分量的直流偏磁监测方法及装置

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20200512