CN111525612B - 适用于新能源并网系统的实时稳定控制装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种适用于新能源并网系统的实时稳定控制装置，该装置安装于新能源电站和待接入的电力系统之间，硬件部分由串联电压注入、并联电流注入、电量采集和实时控制器等电路模块构成，软件部分由扫频谐波计算、实时阻抗分析、弱阻尼区域判别、阻抗矫正计算、振荡信号提取、补偿信号计算等模块。本装置通过持续的扫频谐波信号注入，实时计算新能源电站和电力系统的阻抗，在线确定系统的弱阻尼区域，通过串联补偿信号和并联补偿信号的注入，实时矫正系统在全频段的阻抗，使得系统始终保持稳定。本装置可以有效预防新能源并入电力系统时的宽频振荡，具有较好的实时性，且无需更改新能源电站中并网变流器的控制方式。

Description

适用于新能源并网系统的实时稳定控制装置

技术领域

本发明涉及新能源并网系统的稳定控制领域，特别是涉及一种适用于新能源并网系统的实时稳定控制装置。

背景技术

以风电、光伏为代表的新能源近年来快速发展，我国新能源装机总容量已位居世界首位。新能源多采用并网变流器接入电网，由于并网控制具有灵活度高、响应速度快的优势，为新能源并入电网提供了便利，其在电力系统中的渗透水平也不断提高。与此同时，并网变流器具有的“低惯性、非线性、多时间控制尺度”等特征也使得新能源并网系统中各元件发生更复杂的交互作用，系统振荡频率也比传统电力系统的宽得多，最低可至5Hz以下、最高可达2kHz以上。近年来，国内外发生了多起宽频振荡事故，造成机组大规模脱网、设备损坏等严重后果，危害系统安全稳定运行。因此，宽频振荡已成为制约新能源更大规模入网的关键障碍之一，引起国内外学术界和产业界的广泛重视。

阻抗重塑是抑制宽频振荡的最有效的措施之一，吸引了国内外学术界和产业界的广泛关注。阻抗重塑抑制宽频振荡的基本原理是通过修正电力系统的阻抗，使得系统中的极点始终具有较好的阻尼。目前研究人员主要通过改进新能源电站中的并网变流器控制算法来实现并网变流器的阻抗重塑。尽管在理论上可以改善稳定性，但现有方法存在如下缺点：

1)在并网变流器自身并网控制策略的限制下，阻抗重塑的空间受限。并网变流器的控制系统需满足新能源发电和并网的控制需求，结构相对固定。现有方法主要通过控制参数实现变流器的阻抗重塑，控制参数的调节空间较小。

2)现有方法大多在振荡发生之后才对变流器的阻抗进行重塑，实时性不高。现有方法一般在振荡发生之后，检测振荡频率并进行阻抗重塑。此时振荡已在电力系统中传播并造成一定影响。

3)现有方法需要对新能源电站中的所有变流器进行阻抗重塑，涉及面太广，实现过程中未知风险大。新能源电站一般包含数百以上并网变流器，若要对每一个并网变流器进行阻抗重塑，相互之间的交叉耦合、同步控制会产生未知风险。

4)现有方法需要并网变流器具备阻抗重塑的功能，对设备制造商有较高要求。一般而言，新能源设备制造商只关注并网控制，且不同的厂商生产的并网变流器也有较大差异。因此，现有方法在实际施行中存在一定难度。

发明内容

发明目的：本发明的目的是提供一种不依赖于并网变流器的、实时的、可以在宽频振荡发生之前即可改善系统稳定性的装置。

技术方案：为达到此目的，本发明的适用于新能源并网系统的实时稳定控制装置安装于新能源电站及其待接入电力系统之间，且包括串联电压注入电路、并联电流注入电路、电量采集电路和实时控制器，所述实时控制器周期性地执行如下步骤：

1)计算串联电压注入电路需注入的初始谐波电压u_s0、并联电压注入电路需注入的初始谐波电流i_p0，根据u_s0和i_p0分别产生参考电压信号u_s ^*和参考电流信号i_p ^*，以使串联电压注入电路响应于u_s ^*而注入的串联电压与u_s0相同，且使并联电流注入电路响应于i_p ^*而注入的并联电流与i_p0相同；

2)从所述电量采集电路获取新能源电站侧的电压u_x和电流i_x、待接入电力系统的电压u_g和电流i_g；

3)根据u_x和i_x计算出新能源电站的等效阻抗Z_x；根据u_g和i_g计算出待接入电力系统的等效阻抗Z_g；

4)根据Z_x和Z_g确定并网系统等效阻抗，并找出所述并网系统等效阻抗的所有N个弱阻尼极点对应的N个频率区间：[f_minn，f_maxn]，n＝1,2,3,……,N；

5)根据所述N个频率区间确定串联矫正阻抗Z_s和并联矫正阻抗Z_p；

6)分别从u_x、i_x、u_g和i_g中提取扰动信号Δu_x、Δi_x、Δu_g和Δi_g；

7)根据u_s0、i_p0、Δu_x、Δi_x、Δu_g、Δi_g、Z_s和Z_p计算串联电压注入电路实际需注入的电压u_s、并联电流注入电路实际需注入的电流i_p；

8)根据u_s和i_p分别调节u_s ^*和i_p ^*，以使串联电压注入电路响应于经调节的u_s ^*而注入的串联电压与u_s相同，且使并联电流注入电路响应于经调节的i_p ^*而注入的并联电流与i_p相同。

进一步地，所述串联电压注入电路具有连接至所述新能源电站的第一功率端口和连接至所述待接入电力系统的第二功率端口，并通过第一和第二功率端口实现串联电压的注入；所述并联电流注入电路具有连接至所述第一功率端口或所述第二功率端口的第三功率端口，并通过所述第三功率端口实现并联电流的注入；所述串联电压与新能源电站侧的电压串联后等于待接入电力系统侧的电压；所述并联电流与新能源电站侧的电流并联后等于待接入电力系统侧的电流。

进一步地，步骤1)中，计算u_s0和i_p0具体包括：

1.1)根据待测量阻抗的频率范围[f_min，f_max]确定M个频率扫描点{f₁，f₂，……，f_M}；

1.2)通过K个谐波信号的叠加计算u_s0：

式中，第k个谐波信号的频率f_sk为集合{f₁，f₂，……，f_M}中的任意一个频率；A_sk和

为第k个谐波信号的幅值和初相位；

1.3)通过R个谐波信号的叠加计算i_p0：

式中，第r个谐波信号的频率f_pr为集合{f₁，f₂，……，f_M}中的任意一个频率；A_pr和

为第r个谐波信号的幅值和初相位。

进一步地，步骤3)具体包括：

3.1)分析出u_x、i_x、u_g、i_g在频率{f₁，f₂，……，f_M}下的谐波信号序列{u_xh1，u_xh2，……，u_xhM}、{i_xh1，i_xh2，……，i_xhM}、{u_gh1，u_gh2，……，u_ghM}、{i_gh1，i_gh2，……，i_ghM}，其中，各谐波信号均包含幅值和相位信息；

3.2)根据步骤3.1)中的谐波信号序列，确定新能源电站的等效阻抗序列{Z_x1，Z_x2，……，Z_xM}，其中Z_xm，m＝1，2，3，……，M为复数形式，其表达式为：

式中，A_zxm和

分别为Z_xm的幅值和相位；A_zxm为u_xhm的幅值与i_xhm的幅值之比；

为u_xhm的相位与i_xhm的相位之差；Z_Rxm和Z_Ixm分别为Z_xm的实部和虚部；j为虚数单位；

3.3)根据步骤3.1)中的谐波信号序列，确定待接入电力系统的等效阻抗序列{Z_g1，Z_g2，……，Z_gM}，其中Z_gm为复数形式，其表达式为：

式中，A_zgm和

分别为Z_gm的幅值和相位；A_zgm为u_ghm的幅值与i_ghm的幅值之比；

为u_ghm的相位与i_ghm的相位之差；Z_Rgm和Z_Igm分别为Z_gm的实部和虚部；

3.4)根据步骤3.2)中的等效阻抗序列{Z_x1，Z_x2，……，Z_xM}，采用曲线拟合或插值方法得到新能源电站的等效阻抗Z_x在频率范围[f₁,f_M]之间的函数，表示为以频率为自变量的复变函数：

式中A_zx和

分别为Z_x的幅值和相位；Z_Rx和Z_Ix分别为Z_x的实部和虚部；

3.5)根据步骤3.3)中的等效阻抗序列{Z_g1，Z_g2，……，Z_gM}，采用曲线拟合方法得到待接入电力系统的等效阻抗Z_g在频率范围[f₁,f_M]之间的函数，表示为以频率为自变量的复变函数：

式中A_zg和

分别为Z_g的幅值和相位；Z_Rg和Z_Ig分别为Z_g的实部和虚部。

进一步地，步骤4)中，所述弱阻尼极点为使Z_x+Z_g的阻尼比小于阈值δ_min的极点；将第n个弱阻尼极点的自然振荡频率记为f_resn，则频率区间[f_minn，f_maxn]使得f_minn≤f_resn≤f_maxn，n＝1,2,……,N。

进一步地，步骤5)具体包括：

5.1)设定串联矫正阻抗Z_s由N个串联阻抗Z_sn串联构成，n＝1,2,……,N，且Z_sn是以频率f为自变量的复变函数，满足：

5.2)设定并联矫正阻抗Z_p由N个并联阻抗Z_pn并联构成，且Z_pn是以频率f为自变量的复变函数，满足：

5.3)根据以下约束条件a)和b)求解Z_s和Z_p：

a)系统等效阻抗的阻尼比在第n个频率区间[f_minn，f_maxn]内不低于阈值δ_min，即：

若串联电压注入电路靠近新能源电站、并联电流注入电路靠近待接入电力系统，即所述第三功率端口连接至所述第二功率端口，则Z_x1n+Z_g在频率区间[f_minn，f_maxn]的虚部过零点处的阻尼比不低于阈值δ_min，其中，Z_x1n满足：

若串联电压注入电路靠近待接入电力系统、并联电流注入电路靠近新能源电站，即所述第三功率端口连接至所述第一功率端口，则Z_x+Z_g1n在频率区间[f_minn，f_maxn]内的虚部过零点处的阻尼比不低于阈值δ_min，其中，Z_g1n满足：

b)系统等效阻抗的阻尼比在整个频率范围[f_min，f_max]内均不低于阈值δ_min，即：

若串联电压注入电路靠近新能源电站、并联电流注入电路靠近待接入电力系统，即所述第三功率端口连接至所述第二功率端口，则Z_x1+Z_g在频率范围[f_min，f_max]内的所有虚部过零点处的阻尼比均比不低于阈值δ_min，其中，Z_x1满足：

若串联电压注入电路靠近待接入电力系统、并联电流注入电路靠近新能源电站，即所述第三功率端口连接至所述第一功率端口，则Z_x+Z_g1在频率范围[f_min，f_max]内的所有虚部过零点处的阻尼比均不低于阈值δ_min，其中，Z_g1满足：

进一步地，步骤6)中采用高通滤波器或带通滤波器提取各扰动信号。

进一步地，步骤7)进一步包括通过如下式子计算u_s和i_p：

u_s＝u_s0+u_s1；

i_p＝i_p0+i_p1；

其中，u_s1和i_p1分别满足：

式中，函数

表示拉普拉斯变换；若串联电压注入电路靠近新能源电站、并联电流注入电路靠近待接入电力系统，即所述第三功率端口连接至所述第二功率端口，则：

Δi_s＝Δi_x,Δu_p＝Δu_g，

若串联电压注入电路靠近待接入电力系统、并联电流注入电路靠近新能源电站，即所述第三功率端口连接至所述第一功率端口，则：

Δi_s＝Δi_g,Δu_p＝Δu_x。

有益效果：本发明公开的适用于新能源并网系统的实时稳定控制装置，可以实时检测新能源电站和待接入系统的等效阻抗，通过串联补偿信号和并联补偿信号的注入，实时矫正系统在全频段的阻抗，使得系统始终保持稳定。由此带来如下有益效果：

1)不受并网变流器控制策略的影响，可以实现全频段下任意的阻抗重塑；

2)可以实时重塑阻抗，从根源上避免宽频振荡的发生；

3)单台装置即可实现整个新能源电站的阻抗重塑，不存在交叉耦合和同步的问题。

4)不依赖于新能源设备厂商制造的设备，厂商也无需过多关注系统的阻抗，本装置容易推广实施。

附图说明

图1为本发明具体实施方式中的装置结构图；

具体实施方式

下面结合具体实施方式和附图对本发明的技术方案作进一步的介绍。

如附图1所示，本发明的实时稳定控制装置安装于新能源电站和待接入系统之间，包括串联电压注入电路、并联电流注入电路、电量采集电路和实时控制器。电量采集电路用于采集新能源电站和待接入系统的电压和电流信号。实时控制器接收电量采集电路采集的信号，并基于接收的信号对串联电压注入电路和并联电流注入电路进行控制。串联电压注入电路和并联电流注入电路分别响应于来自实时控制器的控制信号(本实施例中为参考电压信号u_s ^*和参考电流信号i_p ^*)而在新能源电站和待接入系统之间注入串联电压或并联电流。串联电压注入电路具有连接至所述新能源电站的第一功率端口(端口A)和连接至所述待接入电力系统的第二功率端口(端口B)，并通过第一和第二功率端口实现串联电压的注入。并联电流注入电路具有连接至所述第一功率端口或所述第二功率端口的第三功率端口(端口C)，并通过所述第三功率端口实现并联电流的注入。当串联电压注入电路靠近待接入电力系统、并联电流注入电路靠近新能源电站时，第三功率端口与第二功率端口连接。此外，对于中/高压系统，串联电压注入电路和并联电流注入电路可以采用模块化多电平变流器或级联型双有源桥变换器等电路实现；对于中/低压系统，则可以采用两电平/多电平等电路实现。

该实时稳定控制器包含两部分功能：1)基于扫频谐波注入的系统阻抗实时检测；2)在线阻抗矫正。为实现上述功能，实时控制器周期性地执行如下步骤(其中步骤1)至3)实现了在线阻抗检测，步骤4)至8)实现了在线阻抗矫正)：

1)计算串联电压注入电路需注入的初始谐波电压u_s0、并联电压注入电路需注入的初始谐波电流i_p0，根据u_s0和i_p0分别产生参考电压信号u_s ^*和参考电流信号i_p ^*，以使串联电压注入电路响应于u_s ^*而注入与u_s0相同的串联电压，且使并联电流注入电路响应于i_p ^*而注入与i_p0相同的并联电流。

其中，u_s0和i_p0的计算具体包括：

先确定需要关注的宽频振荡频率范围[f_min，f_max]，如[5Hz，2kHz]。根据阻抗测量的精度要求，确定[f_min，f_max]频率范围内的谐波扫频点数为M个扫频点，即{f₁，f₂，……，f_M}。其中，扫频点可以等间距、对数间距、或不等间距等。

通过K个谐波信号的叠加计算u_s0：

通过R个谐波信号的叠加计算i_p0：

式(1)和式(2)中各个谐波的幅值A_sk和A_pk可以根据阻抗测量精度、系统电压和电流等级进行设置，如分别设定为额定电压的1％、额定电流的1％等。谐波信号的个数K和R则根据串联电压注入电路和并联电流注入电路的功率容量进行设置，可均设为1。

2)在注入谐波后，从所述电量采集电路获取新能源电站侧的电压u_x和电流i_x、待接入电力系统的电压u_g和电流i_g。

3)根据u_x和i_x计算出新能源电站的等效阻抗Z_x；根据u_g和i_g计算出待接入电力系统的等效阻抗Z_g。

该步骤实际上是通过新能源电站和待接入电力系统的电压和电流中的谐波响应信号，估算出新能源电站和待接入电力系统的等效复阻抗。谐波检测算法可以采用快速傅里叶分析、现代谱估计等方法实现。基于复数形式的欧姆定律计算出等效阻抗，具体为阻抗的幅值为电压中的谐波幅值与电流中的谐波幅值之比，阻抗的相角则为电压中的谐波相位与电流中谐波相位之差。由此可获得新能源电站和待接入电力系统在扫频点{f₁，f₂，……，f_M}的等效复阻抗序列{Z_x1，Z_x2，……，Z_xM}和{Z_g1，Z_g2，……，Z_gM}。

进一步的，采用曲线拟合方法对序列{Z_x1，Z_x2，……，Z_xM}和{Z_g1，Z_g2，……，Z_gM}在整个频率范围[f_min，f_max]内进行拟合，进而得到等效阻抗Z_x和Z_g随频率变化的曲线，Z_x和Z_g是关于频率f的复变函数。其中，曲线拟合方法可以采用最小二乘法等算法。此外，也可以采用三次样条插值等算法从{Z_x1，Z_x2，……，Z_xM}和{Z_g1，Z_g2，……，Z_gM}中获得Z_x和Z_g在[f_min，f_max]范围内的变化曲线。

4)根据Z_x和Z_g确定并网系统等效阻抗，并找出所述并网系统等效阻抗的所有N个弱阻尼极点对应的N个频率区间：[f_minn，f_maxn]，n＝1,2,3,……,N。

步骤3)计算了Z_x和Z_g，根据Z_x和Z_g即可分析系统的阻尼。例如，由Z_x和Z_g可得到整个系统的复阻抗Z_t，并表示为复数形式：

Z_t＝Z_x+Z_g＝Z_Rt+jZ_It (3)

判断虚部Z_It的过零点，对应的频率则为系统的振荡频率。有N₀个过零点，则有N₀个极点及N₀个振荡频率。在第n个过零点附近，设振荡频率为f_resn，对Z_t采用RLC模型拟合，即表示为电阻R_n、电感L_n和电容C_n串联的形式，则其阻尼比为δ_n：

若δ_n小于设定的阈值δ_min，则该极点为弱阻尼极点，设弱阻尼极点总的个数为N个。

为便于后续矫正，对于第n个弱阻尼极点，其自然振荡频率为f_resn，设定一个频率区间[f_minn，f_maxn](n＝1,2,……,N)，使得f_minn≤f_resn≤f_maxn，该频率区间的宽度f_maxn-f_minn表示矫正的带宽，根据矫正阻抗的性能进行设计。

5)根据步骤4)确定的N个频率区间确定串联矫正阻抗Z_s和并联矫正阻抗Z_p。

具体包括：

设定串联矫正阻抗Z_s由N个阻抗串联构成，均是以频率f为自变量的复变函数，满足：

设定并联矫正阻抗Z_p由N个阻抗并联构成，均是以频率f为自变量的复变函数，满足：

式中，Z_sn和Z_pn均可以采用多个超前滞后补偿环节来实现阻抗矫正，即Z_sn和Z_pn可表示成如下形式：

式中，Q为超前滞后补偿环节的个数，T_1q和T_2q为第q个环节的时间常数。整定Z_s和Z_p的参数，一方面首先要使得第n组阻抗Z_sn和Z_pn使并网系统等效阻抗在第n个频率区间[f_minn，f_maxn]的虚部过零点处的阻尼比不低于阈值δ_min，另一方面还要考虑各阻抗之间的交叉耦合影响，即要使得系统阻抗的虚部过零点处的阻尼比在全部频率范围[f_min，f_max]内均不低于阈值δ_min。换言之，若串联电压注入电路靠近新能源电站、并联电流注入电路靠近待接入电力系统(即串联电压注入电路的第二端口与并联电流注入电路的第三端口连接时)，则Z_x1n+Z_g应在第n个频率区间[f_minn，f_maxn]的虚部过零点处的阻尼不低于阈值δ_min、Z_x1+Z_g在整个频率范围[f_min，f_max]的所有虚部过零点处的阻尼比均比不低于阈值δ_min，其中，Z_x1n和Z_x1满足：

若串联电压注入电路靠近待接入电力系统、并联电流注入电路靠近新能源电站(即当串联电压注入电路的第一端口与并联电流注入电路的第三端口连接时)，则Z_x+Z_g1n在第n个频率区间[f_minn，f_maxn]内的虚部过零点的阻尼比不低于阈值δ_min、Z_x+Z_gn的所有虚部过零点对应的阻尼比在整个频率范围[f_min，f_max]不低于阈值δ_min，其中，Z_g1n和Z_g1满足：

通过上述方法可以求解出Z_sn和Z_pn，进而求解出Z_s和Z_p。

6)采用高通或带通滤波器，从新能源电站的电压u_x和电流i_x、待接入电力系统的电压u_g和电流i_g中提取出扰动信号Δu_x、Δi_x、Δu_g和Δi_g。

7)根据u_s0、i_p0、Δu_x、Δi_x、Δu_g、Δi_g、Z_s和Z_p计算串联电压注入电路实际需注入的电压u_s、并联电流注入电路实际需注入的电流i_p。该步骤具体包括：

先根据Δu_x、Δi_x、Δu_g、Δi_g、Z_s和Z_p，计算出串联电压注入电路需要注入的矫正电压u_s1和并联电流注入电路需注入的矫正电压i_p1。其中，u_s1满足：

式中，函数

表示拉普拉斯变换；i_p1满足：

若串联电压注入电路靠近新能源电站、并联电流注入电路靠近待接入电力系统，则：

Δi_s＝Δi_x,Δu_p＝Δu_g (10)

若串联电压注入电路靠近待接入电力系统、并联电流注入电路靠近新能源电站，则：

Δi_s＝Δi_g,Δu_p＝Δu_x (11)

串联电压注入电路需同时实现初始扫频谐波电压u_s0和阻抗矫正电压u_s1的注入，则其实际需注入的电压u_s为：

u_s＝u_s0+u_s1 (12)

并联电流注入电路需同时实现初始扫频谐波电流i_p0和阻抗矫正电流i_p1的注入，则其实际需注入的电流i_p为：

i_p＝i_p0+i_p1 (13)

8)根据步骤7)计算出的u_s和i_p分别调节u_s ^*和i_p ^*，以使串联电压注入电路响应于经调节的u_s ^*而注入与u_s相同的串联电压，且使并联电流注入电路响应于经调节的i_p ^*而注入与i_p相同的并联电流。

本发明装置适用于交流也适用于直流系统。若应用于交流系统中，则上述电量信号均为三相量。本发明不局限于上述具体实施方式，本领域一般技术人员可根据本发明的思路采用其他多种具体实施方法实施本发明。因此，凡是采用本发明的设计结构和思路，做一些简单的变化或更改的设计，都落入本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种适用于新能源并网系统的实时稳定控制装置，其特征在于：安装于新能源电站及其待接入电力系统之间，包括串联电压注入电路、并联电流注入电路、电量采集电路和实时控制器，所述串联电压注入电路具有连接至所述新能源电站的第一功率端口和连接至所述待接入电力系统的第二功率端口，并通过第一和第二功率端口实现串联电压的注入；所述并联电流注入电路具有连接至所述第一功率端口或所述第二功率端口的第三功率端口，并通过所述第三功率端口实现并联电流的注入；所述串联电压与新能源电站侧的电压串联后等于待接入电力系统侧的电压；所述并联电流与新能源电站侧的电流并联后等于待接入电力系统侧的电流，所述实时控制器周期性地执行如下步骤：

1))根据扫频谐波计算模块，计算串联电压注入电路需注入的初始谐波电压u_s0、并联电压注入电路需注入的初始谐波电流i_p0，根据u_s0和i_p0分别产生参考电压信号u_s ^*和参考电流信号i_p ^*，以使串联电压注入电路响应于u_s ^*而注入与u_s0相同的串联电压，且使并联电流注入电路响应于i_p ^*而注入与i_p0相同的并联电流；

2)从所述电量采集电路获取新能源电站侧的电压u_x和电流i_x、待接入电力系统的电压u_g和电流i_g；

3)根据u_x和i_x计算出新能源电站的等效阻抗Z_x；根据u_g和i_g计算出待接入电力系统的等效阻抗Z_g；

4)根据Z_x和Z_g确定并网系统等效阻抗，并找出所述并网系统等效阻抗的所有N个弱阻尼极点对应的N个频率区间：[f_minn，f_maxn]，n＝1,2,3,……,N；所述弱阻尼极点为使Z_x+Z_g的虚部过零点处的阻尼比小于阈值δ_min的极点；

5)根据所述N个频率区间确定串联矫正阻抗Z_s和并联矫正阻抗Z_p；

具体包括：

5.1)设定串联矫正阻抗Z_s由N个串联阻抗Z_sn串联构成，n＝1,2,……,N，且Z_sn是以频率f为自变量的复变函数，满足：

5.2)设定并联矫正阻抗Z_p由N个并联阻抗Z_pn并联构成，且Z_pn是以频率f为自变量的复变函数，满足：

5.3)根据以下约束条件a)和b)求解Z_s和Z_p：

a)并网系统等效阻抗的阻尼比在第n个频率区间[f_minn，f_maxn]内不低于阈值δ_min，即：

若串联电压注入电路靠近新能源电站、并联电流注入电路靠近待接入电力系统，即所述第三功率端口连接至所述第二功率端口，则Z_x1n+Z_g在频率区间[f_minn，f_maxn]的虚部过零点处的阻尼比不低于阈值δ_min，其中，Z_x1n满足：

若串联电压注入电路靠近待接入电力系统、并联电流注入电路靠近新能源电站，即所述第三功率端口连接至所述第一功率端口，则Z_x+Z_g1n在频率区间[f_minn，f_maxn]内的虚部过零点处的阻尼比不低于阈值δ_min，其中，Z_g1n满足：

b)并网系统等效阻抗的阻尼比在整个频率范围[f_min，f_max]内均不低于阈值δ_min，即：

若串联电压注入电路靠近新能源电站、并联电流注入电路靠近待接入电力系统，即所述第三功率端口连接至所述第二功率端口，则Z_x1+Z_g在频率范围[f_min，f_max]内的所有虚部过零点处的阻尼比均比不低于阈值δ_min，其中，Z_x1满足：

若串联电压注入电路靠近待接入电力系统、并联电流注入电路靠近新能源电站，即所述第三功率端口连接至所述第一功率端口，则Z_x+Z_g1在频率范围[f_min，f_max]内的所有虚部过零点处的阻尼比均不低于阈值δ_min，其中，Z_g1满足：

6)分别从u_x、i_x、u_g和i_g中对应提取扰动信号△u_x、△i_x、△u_g和△i_g；

7)根据u_s0、i_p0、△u_x、△i_x、△u_g、△i_g、Z_s和Z_p计算串联电压注入电路实际需注入的电压u_s、并联电流注入电路实际需注入的电流i_p；8)根据u_s和i_p分别调节u_s ^*和i_p ^*，以使串联电压注入电路响应于经调节的u_s ^*而注入与u_s相同的串联电压，且使并联电流注入电路响应于经调节的i_p ^*而注入与i_p相同的并联电流。

2.根据权利要求1所述的适用于新能源并网系统的实时稳定控制装置，其特征在于：步骤1)中，计算u_s0和i_p0具体包括：

1.1)根据待测量阻抗的频率范围[f_min，f_max]确定M个频率扫描点{f₁，f₂，……，f_M}；

1.2)通过K个谐波信号的叠加计算u_s0：

式中，第k个谐波信号的频率f_sk为集合{f₁，f₂，……，f_M}中的任意一个频率；A_sk和

分别为第k个谐波信号的幅值和初相位；

1.3)通过R个谐波信号的叠加计算i_p0：

式中，第r个谐波信号的频率f_pr为集合{f₁，f₂，……，f_M}中的任意一个频率；A_pr和

分别为第r个谐波信号的幅值和初相位。

3.根据权利要求2所述的适用于新能源并网系统的实时稳定控制装置，其特征在于：步骤3)具体包括：

3.1)分析出u_x、i_x、u_g、i_g在频率{f₁，f₂，……，f_M}下对应的谐波信号序列{u_xh1，u_xh2，…，u_xhm，…，u_xhM}、{i_xh1，i_xh2，…，i_xhm，…，i_xhM}、{u_gh1，u_gh2，…，u_ghm，…，u_ghM}、{i_gh1，i_gh2，…，i_ghm，…，i_ghM}，其中，各谐波信号均包含幅值和相位信息；

3.2)根据步骤3.1)中的谐波信号序列，确定新能源电站的等效阻抗序列{Z_x1，Z_x2，…，Z_xm，…，Z_xM}，其中Z_xm为复数形式，m＝1，2，3，……，M，其表达式为：

式中，A_zxm和

分别为Z_xm的幅值和相位；A_zxm为u_xhm的幅值与i_xhm的幅值之比；

为u_xhm的相位与i_xhm的相位之差；Z_Rxm和Z_Ixm分别为Z_xm的实部和虚部；j为虚数单位；

3.3)根据步骤3.1)中的谐波信号序列，确定待接入电力系统的等效阻抗序列{Z_g1，Z_g2，…，Z_gm，…，Z_gM}，其中Z_gm为复数形式，其表达式为：

式中，A_zgm和

分别为Z_gm的幅值和相位；A_zgm为u_ghm的幅值与i_ghm的幅值之比；

为u_ghm的相位与i_ghm的相位之差；Z_Rgm和Z_Igm分别为Z_gm的实部和虚部；

3.4)根据步骤3.2)中的等效阻抗序列{Z_x1，Z_x2，……，Z_xM}，采用曲线拟合或插值方法得到新能源电站的等效阻抗Z_x在频率范围[f₁,f_M]之间的函数，表示为以频率为自变量的复变函数：

式中A_zx和

分别为Z_x的幅值和相位；Z_Rx和Z_Ix分别为Z_x的实部和虚部；

3.5)根据步骤3.3)中的等效阻抗序列{Z_g1，Z_g2，……，Z_gM}，采用曲线拟合方法得到待接入电力系统的等效阻抗Z_g在频率范围[f₁,f_M]之间的函数，表示为以频率为自变量的复变函数：

式中A_zg和

分别为Z_g的幅值和相位；Z_Rg和Z_Ig分别为Z_g的实部和虚部。

4.根据权利要求3所述的适用于新能源并网系统的实时稳定控制装置，其特征在于：步骤4)中，将第n个弱阻尼极点的自然振荡频率记为f_resn，则频率区间[f_minn，f_maxn]使得f_minn≤f_resn≤f_maxn，n＝1,2,……,N。

5.根据权利要求4所述的适用于新能源并网系统的实时稳定控制装置，其特征在于：步骤6)中采用高通滤波器或带通滤波器提取各扰动信号。

6.根据权利要求1所述的适用于新能源并网系统的实时稳定控制装置，其特征在于，步骤7)进一步包括通过如下式子计算u_s和i_p：

u_s＝u_s0+u_s1；

i_p＝i_p0+i_p1；

其中，u_s1和i_p1分别满足：

式中，函数

表示拉普拉斯变换；若串联电压注入电路靠近新能源电站、并联电流注入电路靠近待接入电力系统，即所述第三功率端口连接至所述第二功率端口，则：

△i_s＝△i_x,△u_p＝△u_g，

若串联电压注入电路靠近待接入电力系统、并联电流注入电路靠近新能源电站，即所述第三功率端口连接至所述第一功率端口，则：

△i_s＝△i_g,△u_p＝△u_x。

Images