CN113241779B - 一种直驱风电场并网系统的稳定分析方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种直驱风电场并网系统的稳定分析方法及装置，涉及电力系统稳定性分析技术领域。所述方法包括：获取并网系统的状态方程和代数方程，以网侧电压为载体进行联立合并；以等效阻抗和等效电压源的形式表征锁相环和网侧控制环节，获得直驱风电场的等效电路及等效阻抗；结合等效阻抗，得到并网系统的稳定裕度表达式；根据稳定裕度表达式得到并网系统中不同参数对系统稳定裕度的归一化灵敏度；量化不同参数对系统稳定裕度的归一化灵敏度的影响程度，筛选出主导影响因素。本发明通过构建直驱风机等效阻抗的解析表达式，并采用奈奎斯特稳定判据，能够推导直驱风电场并网系统的稳定裕度，以量化不同参数对系统稳定性的影响程度。

Description

一种直驱风电场并网系统的稳定分析方法及装置
技术领域
本发明涉及电力系统稳定性分析技术领域，尤其涉及一种直驱风电场并网系统的稳定分析方法。
背景技术
随着风电等可再生能源的大力发展，风电具有广阔的发展前景，但风机容量的提升使得电力系统的电力电子化趋势越发显著，给电力系统稳定运行带来了新的挑战。而直驱风机作为主流的风机类型之一，其接入电网时容易引发振荡失稳问题，如2015年新疆哈密地区出现次同步振荡现象。
围绕如何解决振荡失稳现象，部分学者已取得一定成果。已有研究采用的方法，如特征值分析、阻抗分析法和时域仿真法等，都必须通过计算特征值或阻抗或是仿真之后，才可判断系统稳定与否，未能直观反映不同参数对直驱风电场并网系统的稳定程度。另外，对于直驱风机的主导影响因素，现有研究尚未达成共识。为了便于量化不同参数对直驱风电场并网系统稳定性的影响程度，并辨识主要影响因素，还需深入探讨。
发明内容
本发明目的在于，提供一种直驱风电场并网系统的稳定分析方法，通过构建直驱风机等效阻抗的解析表达式，并采用奈奎斯特稳定判据，推导直驱风电场并网系统的稳定裕度，以量化不同参数对系统稳定性的影响程度。
为实现上述目的，本发明实施例提供一种直驱风电场并网系统的稳定分析方法，包括：
获取并网系统的状态方程和代数方程，以网侧电压为载体进行联立合并，得到计及锁相环和网侧控制环节的等价网侧电压方程；
以等效阻抗和等效电压源的形式表征所述锁相环和所述网侧控制环节，获得直驱风电场的RLC等效电路及相应的等效阻抗；
结合所述等效阻抗和奈奎斯特稳定判据，得到所述并网系统的稳定裕度表达式；
根据所述稳定裕度表达式得到所述并网系统中不同参数对所述系统稳定裕度的归一化灵敏度；
量化不同参数对所述系统稳定裕度的归一化灵敏度的影响程度，筛选出主导影响因素。
优选地，所述获取并网系统的状态方程和代数方程，以网侧电压为载体进行联立合并，得到计及锁相环和网侧控制环节的等价网侧电压方程，采用的表达式包括：
Figure BDA0003085968620000021
Figure BDA0003085968620000022
Figure BDA0003085968620000023
Figure BDA0003085968620000024
Figure BDA0003085968620000025
其中，ug s*为网侧等价电压；ug为网侧电压；ig网侧电流；im为机侧电流；um为机侧电压；s为拉普拉斯算子；上标s表示电网dq坐标系；下标d和q分别表示d、q轴分量；下标0表示对应变量的初始值；θpll为锁相角；Ug为网侧电压幅值；Lg为进线电抗器的电感；Udc为变流器直流侧电压；Qgpu为无功功率标幺值；Cdc为直流母线电容；Kppll为锁相环的比例系数；Kipll为锁相环的积分系数；Kpg为网侧变流器电流内环的比例系数；Kig为网侧变流器电流内环的积分系数；Kpdc为直流电压外环的比例系数；Kidc为直流电压外环的积分系数；Ugb为网侧电压的基准值；Igb为网侧电流的基准值；Udcb为直流电压的基准值；Sgb为网侧功率的基准值。
优选地，所述以等效阻抗和等效电压源的形式表征所述锁相环和所述网侧控制环节，获得直驱风电场的RLC等效电路及相应的等效阻抗，其中，所述等效阻抗的表达式为：
Figure BDA0003085968620000031
所述等效电压源的表达式为：
Figure BDA0003085968620000032
其中，Rl为线路电阻；Ll为线路电感；LT为变压器电感；Lp为直驱风机等效电感；n为风机台数；Kig为网侧变流器电流内环的积分系数；Udc为变流器直流侧电压；Ugb为网侧电压的基准值；Igb为网侧电流的基准值；Cdc为直流母线电容；Cp为直驱风机等效电容；Kpg为网侧变流器电流内环的比例系数；Kpdc为直流电压外环的比例系数；Kidc为直流电压外环的积分系数；ω为角频率；ωs为同步磁场旋转角速度；Udcb为直流电压的基准值；Sgb为网侧功率的基准值；Udc0为直流电压的基准值；j为虚数单位。
优选地，所述结合所述等效阻抗和奈奎斯特稳定判据，得到所述并网系统的稳定裕度表达式，其中，所述并网系统的稳定裕度表达式为：
Figure BDA0003085968620000033
Figure BDA0003085968620000034
其中，Kg表示幅值裕度；γ表示相位裕度；Rp表示等效阻抗；Rs表示系统等效电阻；Rl为线路电阻；Ll为线路电感；Ugb为网侧电压的基准值；Kpg为网侧变流器电流内环的比例系数；Kpdc为直流电压外环的比例系数；Igb为网侧电流的基准值；Sgb为网侧功率的基准值；Lp为直驱风机等效电感；Ls为系统等效电感；n为风机台数。
优选地，所述根据所述稳定裕度表达式得到所述并网系统中不同参数对所述系统稳定裕度的归一化灵敏度，其中，所述不同参数对所述系统稳定裕度的归一化灵敏度的表达式为：
Figure BDA0003085968620000041
其中，a表示并网系统的参数，m为参数的个数，H为幅值裕度或相位裕度。
本发明实施例提供一种直驱风电场并网系统的稳定分析装置，包括：
联立合并模块，用于获取并网系统的状态方程和代数方程，以网侧电压为载体进行联立合并，得到计及锁相环和网侧控制环节的等价网侧电压方程；
表征模块，用于以等效阻抗和等效电压源的形式表征所述锁相环和所述网侧控制环节，获得直驱风电场的RLC等效电路及相应的等效阻抗；
稳定裕度获取模块，用于结合所述等效阻抗和奈奎斯特稳定判据，得到所述并网系统的稳定裕度表达式；
灵敏度获取模块，用于根据所述稳定裕度表达式得到所述并网系统中不同参数对所述系统稳定裕度的归一化灵敏度；
影响程度筛选模块，用于量化不同参数对所述系统稳定裕度的归一化灵敏度的影响程度，筛选出主导影响因素。
优选地，所述联立合并模块采用的表达式包括：
Figure BDA0003085968620000042
Figure BDA0003085968620000043
Figure BDA0003085968620000051
Figure BDA0003085968620000052
Figure BDA0003085968620000053
其中，ug s*为网侧等价电压；ug为网侧电压；ig网侧电流；im为机侧电流；um为机侧电压；s为拉普拉斯算子；上标s表示电网dq坐标系；下标d和q分别表示d、q轴分量；下标0表示对应变量的初始值；θpll为锁相角；Ug为网侧电压幅值；Lg为进线电抗器的电感；Udc为变流器直流侧电压；Qgpu为无功功率标幺值；Cdc为直流母线电容；Kppll为锁相环的比例系数；Kipll为锁相环的积分系数；Kpg为网侧变流器电流内环的比例系数；Kig为网侧变流器电流内环的积分系数；Kpdc为直流电压外环的比例系数；Kidc为直流电压外环的积分系数；Ugb为网侧电压的基准值；Igb为网侧电流的基准值；Udcb为直流电压的基准值；Sgb为网侧功率的基准值。
优选地，所述表征模块中，所述等效阻抗的表达式为：
Figure BDA0003085968620000054
所述等效电压源的表达式为：
Figure BDA0003085968620000055
其中，Rl为线路电阻；Ll为线路电感；LT为变压器电感；Lp为直驱风机等效电感；n为风机台数；Kig为网侧变流器电流内环的积分系数；Udc为变流器直流侧电压；Ugb为网侧电压的基准值；Igb为网侧电流的基准值；Cdc为直流母线电容；Cp为直驱风机等效电容；Kpg为网侧变流器电流内环的比例系数；Kidc为直流电压外环的积分系数；ω为角频率；ωs为同步磁场旋转角速度；Udcb为直流电压的基准值；Sgb为网侧功率的基准值；Udc0为直流电压的基准值；j为虚数单位。
优选地，所述稳定裕度获取模块中，所述并网系统的稳定裕度表达式为：
Figure BDA0003085968620000061
Figure BDA0003085968620000062
其中，Kg表示幅值裕度；γ表示相位裕度；Rp表示等效阻抗；Rs表示系统等效电阻；Rl为线路电阻；Ll为线路电感；Ugb为网侧电压的基准值；Kpg为网侧变流器电流内环的比例系数；Kpdc为直流电压外环的比例系数；Igb为网侧电流的基准值；Sgb为网侧功率的基准值；Lp为直驱风机等效电感；Ls为系统等效电感；n为风机台数。
优选地，所述灵敏度获取模块中，所述不同参数对所述系统稳定裕度的归一化灵敏度的表达式为：
Figure BDA0003085968620000063
其中，a表示并网系统的参数，m为参数的个数，H为幅值裕度或相位裕度。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明提供的一种直驱风电场并网系统的稳定分析方法及装置，从电路性质的角度，通过联立合并网侧电路方程和控制方程，重新定义了计及锁相环和网侧变流器控制的等价网侧电压，并以等效阻抗和等效电压源的形式表征网侧变流器控制，推导了等效阻抗的解析表达式；根据奈奎斯特稳定判据和等效阻抗，计算直驱风电场并网系统的幅值裕度和相位裕度；利用归一化灵敏度，度量不同参数对并网稳定裕度的影响程度，以调节参数，实现并网系统的稳定运行。
附图说明
为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明某一实施例提供的直驱风电场并网系统的稳定分析方法流程示意图；
图2是本发明某一实施例提供的直驱风电场并网系统简化模型图；
图3是本发明某一实施例提供的直驱风机结构图；
图4是本发明某一实施例提供的直驱风电场RLC等效电路图；
图5是本发明某一实施例提供的直驱风电场并网系统等效电路图；
图6是本发明某一实施例提供的直驱风电场并网系统的稳定分析装置的结构示意图；
图7是本发明某一实施例提供的计算机终端设备的结构示意图。
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。
应当理解，文中所使用的步骤编号仅是为了方便描述，不对作为对步骤执行先后顺序的限定。
应当理解，在本发明说明书中所使用的术语仅仅是出于描述特定实施例的目的而并不意在限制本发明。如在本发明说明书和所附权利要求书中所使用的那样，除非上下文清楚地指明其它情况，否则单数形式的“一”、“一个”及“该”意在包括复数形式。
术语“包括”和“包含”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。
术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。
请参阅图1，图1是本发明某一实施例提供的直驱风电场并网系统的稳定分析方法的流程示意图。本实施例提供的直驱风电场并网系统的稳定分析方法，包括以下步骤：
S110，获取并网系统的状态方程和代数方程，以网侧电压为载体进行联立合并，得到计及锁相环和网侧控制环节的等价网侧电压方程。
在一个具体实施例中，直驱风电场并网系统的简化模型图如图2所示，其中，忽略直驱风电场内的集电线路，所有风机并联接于公共汇集母线，即用同型的小容量风机来替代整个风电场，风电场经变压器和线路阻抗与电网互联。
由于网侧变流器采用定直流电压控制，可忽略直流电压动态，因此，以直流电压源等效表征网侧变流器的直流部分，直驱风机的结构图如图3所示。
在一个实施例中，一台直驱风机的等效阻抗推算过程如下述。
考虑锁相环动态，s域下锁相角θpll与定子q轴电压us gq之间的关系如下。
Figure BDA0003085968620000081
其中，Kppll和Kipll分别为锁相环的比例和积分系数，Ug为网侧电压幅值，s为拉普拉斯算子，上标s表示电网dq坐标系。
而电网dq坐标系变量与锁相环dq坐标系变量存在如下关系：
Figure BDA0003085968620000082
其中，上标c表示锁相环dq坐标系；下标d和q分别表示d、q轴分量；x表示电压或电流。
关于直驱风机网侧变流器(GSC)及其控制，在dq旋转坐标系下，考虑PLL，直驱风机网侧变流器(GSC)的网侧电压如下：
Figure BDA0003085968620000091
其中，ug、ig和eg分别为网侧电压、网侧电流和变流器交流侧电压；Lg为进线电抗器的电感，ωs为同步磁场旋转角速度。
网侧变流器控制输出电压方程如下式所示：
Figure BDA0003085968620000092
其中，ugdpu和ugqpu分别为网侧电压标幺值的d、q分量；igdpu和igqpu分别为网侧电流标幺值的d、q分量；egdpu和egqpu分别为变流器交流侧电压标幺值的d、q分量；Udcref和Qgref分别为直流电压和无功功率参考值；Udcpu和Qgpu分别为直流电压和无功功率标幺值；Kpg和Kig分别为网侧变流器电流内环的比例和积分系数；Kpdc和Kidc分别为直流电压外环的比例和积分系数；Kpq和Kiq分别为无功功率外环的比例和积分系数。
无功功率表达式如下：
Figure BDA0003085968620000093
关于直流环节，考虑直驱风机网侧变流器(GSC)和机侧变流器(MSC)之间的直流动态，直流电压动态方程如下：
Udc＝(Pm-Pg)/(sCdcUdc) (6)
其中，Udc为变流器直流侧电压；Cdc为直流母线电容；Pm和Pg分别为直驱风机机侧和网侧变流器的输出、输入功率，具体如下：
Figure BDA0003085968620000094
Figure BDA0003085968620000095
其中，im和um分别为机侧电流和电压。
在s域下，将式(7)-(8)代入式(6)，得到下式。
Figure BDA0003085968620000101
通常，dq轴外环的比例积分系数取值相等，即Kpdc＝Kpq，Kidc＝Kiq。根据式(2)和(4)可将网侧变流器控制输出电压转到电网dq坐标系下，再代入式(3)、(5)和(9)，并线性化，得到下式。
Figure BDA0003085968620000102
其中，Ugb和Igb分别为网侧电压和电流的基准值；Udcb和Sgb为直流电压和网侧功率基准值；下标0表示对应变量的初始值。
Figure BDA0003085968620000103
Figure BDA0003085968620000104
Figure BDA0003085968620000105
Figure BDA0003085968620000106
通过式(10)可知，公式等号左边无网侧电流分量，且机侧电流和电压与网侧之间存在耦合作用，因此可将等式左边表征为受控电压源Us* g的形式。因此，重新定义计及锁相环和网侧变流器控制后的等价网侧电压，可表达为下式：
Figure BDA0003085968620000111
S120，以等效阻抗和等效电压源的形式表征锁相环和网侧控制环节，获得直驱风电场的RLC等效电路及相应的等效阻抗。
在本发明实施例中，由式(11)和(15)得到网侧电压与电流之间的表达式如下：
Figure BDA0003085968620000112
基于戴维南定理，可对式(16)进行整理合并，以等效阻抗、电容、电感的形式来表征，同时，合并dq轴分量，并转换到静止坐标系下，由于静止坐标系与dq旋转坐标系之间相差ωs，即以(s-jωs)代替s，由于1/(s-jωs)2项在除基频fs＝ωs/2π附近以外的其他频段都非常的小，可以忽略相关项，另外，在锁相环坐标系下，uc gd0≈1，uc gq0≈0，得到如下表达式：
Figure BDA0003085968620000113
其中，
Figure BDA0003085968620000114
Is g＝is gd+jis gq。
Figure BDA0003085968620000115
Figure BDA0003085968620000116
RGSC和CGSC即网侧变流器引入的等效阻抗和等效电容。因此，考虑风机台数n，静止坐标系下的直驱风电场的RLC等效电路图如图4所示。图中，Rl和Ll分别为线路电阻和线路电感；LT为变压器电感。
显然，在任一角频率ω下，由于线路和变压器电感远大于Lg，因此可以忽略Lg，直驱风电场的等效电阻和等效电压源分别为：
Figure BDA0003085968620000121
Figure BDA0003085968620000122
S130，结合等效阻抗和奈奎斯特稳定判据，得到并网系统的稳定裕度表达式。
在本发明实施例中，结合等效阻抗的解析表达式和奈奎斯特稳定判据，得到并网系统的稳定裕度表达式，能够直观反映不同参数对系统稳定裕度的影响。
将直驱风电场并网划分为两个子系统：直驱风电场子系统和电网子系统。电网子系统通常可用理想电压源Us和阻抗Zs(Zs＝Rs+jXs)串联表征，而直驱风电场子系统则以等价电压源
Figure BDA0003085968620000123
和阻抗Zp(Zp＝Rp+jXp)串联表示，如图5所示。因而，在s域下，由直驱风电场流向电网的电流如下式。
Figure BDA0003085968620000124
一般情况下，
Figure BDA0003085968620000125
和Zp(s)是稳定的，因此直驱风电场发出电流的稳定性取决于闭环传递函数G(s)的稳定性。根据控制理论，通过判断其开环传递函数Zs(s)/Zp(s)的稳定情况，就可以判断G(s)是否稳定。
而系统的稳定情况可通过幅值裕度和相位裕度来量化。对于开环传递函数Zs(s)/Zp(s)，其幅值裕度的定义如下式。
Figure BDA0003085968620000126
其中，ωg满足以下表达式：
Figure BDA0003085968620000127
即Xs(jωg)/Rs＝Xp(jωg)/Rp，且满足Rs与Rp异号或Xs(jωg)与Xp(jωg)异号。
其相位裕度的定义如下式：
Figure BDA0003085968620000131
其中，ωc满足以下表达式：
Figure BDA0003085968620000132
将所述直驱风电场和电网的阻抗表达式代入，求得幅值裕度和相位裕度的近似值，如下式：
Figure BDA0003085968620000133
Figure BDA0003085968620000134
根据所述幅值裕度和相位裕度的表达式，即可直观反映直驱风电场内各参数对稳定裕度的作用情况。
S140，根据稳定裕度表达式得到并网系统中不同参数对系统稳定裕度的归一化灵敏度。
S150，量化不同参数对系统稳定裕度的归一化灵敏度的影响程度，筛选出主导影响因素。
在本发明实施例中，引入归一化的概念，求解不同参数对互联系统稳定裕度的归一化灵敏度，如下式：
Figure BDA0003085968620000135
其中，a表示直驱风电场并网系统的参数，m为参数的个数，H为幅值裕度或相位裕度。
筛选主导影响因素的具体步骤如下：
(1)基于系统等效电路，形成包含不同因素的多元复合函数Kg(Kpg,Kpdc,Rl,n)，γ(Kpg,Kpdc,Ll,LT,n)的解析表达式；
(2)依据式(29)，逐一计算幅值裕度和相位裕度对各参数的归一化灵敏度；
(3)对比不同参数的归一化灵敏度，找到影响系统稳定性最大的参数。
尽管幅值裕度和相位裕度越大，互联系统的稳定性越好，但过大的裕度会导致系统响应速度变慢，因此，根据本发明提供的稳定分析方法，可用于调整参数，以实现系统的稳定运行。
请参阅图6，图6是本发明某一实施例提供的直驱风电场并网系统的稳定分析装置的结构示意图。本实施例提供的直驱风电场并网系统的稳定分析装置，包括：
联立合并模块210，用于获取并网系统的状态方程和代数方程，以网侧电压为载体进行联立合并，得到计及锁相环和网侧控制环节的等价网侧电压方程；
表征模块220，用于以等效阻抗和等效电压源的形式表征锁相环和网侧控制环节，获得直驱风电场的RLC等效电路及相应的等效阻抗；
稳定裕度获取模块230，用于结合等效阻抗和奈奎斯特稳定判据，得到并网系统的稳定裕度表达式；
灵敏度获取模块240，用于根据稳定裕度表达式得到并网系统中不同参数对系统稳定裕度的归一化灵敏度；
影响程度筛选模块250，用于量化不同参数对系统稳定裕度的归一化灵敏度的影响程度，筛选出主导影响因素。
关于直驱风电场并网系统的稳定分析装置的具体限定可以参见上文中对于直驱风电场并网系统的稳定分析方法的限定，在此不再赘述。上述直驱风电场并网系统的稳定分析装置中的各个模块可全部或部分通过软件、硬件及其组合来实现。上述各模块可以硬件形式内嵌于或独立于计算机设备中的处理器中，也可以以软件形式存储于计算机设备中的存储器中，以便于处理器调用执行以上各个模块对应的操作。
请参阅图7，本发明实施例提供一种计算机终端设备，包括一个或多个处理器和存储器。存储器与所述处理器耦接，用于存储一个或多个程序，当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行，使得所述一个或多个处理器实现如上述任意一个实施例中的直驱风电场并网系统的稳定分析方法。
处理器用于控制该计算机终端设备的整体操作，以完成上述的直驱风电场并网系统的稳定分析方法的全部或部分步骤。存储器用于存储各种类型的数据以支持在该计算机终端设备的操作，这些数据例如可以包括用于在该计算机终端设备上操作的任何应用程序或方法的指令，以及应用程序相关的数据。该存储器可以由任何类型的易失性或非易失性存储设备或者它们的组合实现，例如静态随机存取存储器(Static Random AccessMemory，简称SRAM)，电可擦除可编程只读存储器(Electrically Erasable ProgrammableRead-Only Memory，简称EEPROM)，可擦除可编程只读存储器(Erasable ProgrammableRead-Only Memory，简称EPROM)，可编程只读存储器(Programmable Read-Only Memory，简称PROM)，只读存储器(Read-Only Memory，简称ROM)，磁存储器，快闪存储器，磁盘或光盘。
在一示例性实施例中，计算机终端设备可以被一个或多个应用专用集成电路(Application Specific 1ntegrated Circuit，简称AS1C)、数字信号处理器(DigitalSignal Processor，简称DSP)、数字信号处理设备(Digital Signal Processing Device,简称DSPD)、可编程逻辑器件(Programmable Logic Device，简称PLD)、现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Array，简称FPGA)、控制器、微控制器、微处理器或其他电子元件实现，用于执行上述的直驱风电场并网系统的稳定分析方法，并达到如上述方法一致的技术效果。
在另一示例性实施例中，还提供了一种包括程序指令的计算机可读存储介质，该程序指令被处理器执行时实现上述任意一个实施例中的直驱风电场并网系统的稳定分析方法的步骤。例如，该计算机可读存储介质可以为上述包括程序指令的存储器，上述程序指令可由计算机终端设备的处理器执行以完成上述的直驱风电场并网系统的稳定分析方法，并达到如上述方法一致的技术效果。
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 (2)

1.一种直驱风电场并网系统的稳定分析方法，其特征在于，包括：
获取并网系统的状态方程和代数方程，以网侧电压为载体进行联立合并，得到计及锁相环和网侧控制环节的等价网侧电压方程；
以等效阻抗和等效电压源的形式表征所述锁相环和所述网侧控制环节，获得直驱风电场的RLC等效电路及相应的等效阻抗；
结合所述等效阻抗和奈奎斯特稳定判据，得到所述并网系统的稳定裕度表达式；
根据所述稳定裕度表达式得到所述并网系统中不同参数对所述并网系统稳定裕度的归一化灵敏度；
量化不同参数对所述系统稳定裕度的归一化灵敏度的影响程度，筛选出主导影响因素；
其中，所述获取并网系统的状态方程和代数方程，以网侧电压为载体进行联立合并，得到计及锁相环和网侧控制环节的等价网侧电压方程，采用的表达式包括：
Figure FDA0003808107670000011
Figure FDA0003808107670000012
Figure FDA0003808107670000013
Figure FDA0003808107670000014
Figure FDA0003808107670000015
ug s*为网侧等价电压；ug为网侧电压；ig网侧电流；im为机侧电流；um为机侧电压；s为拉普拉斯算子；上标s表示电网dq坐标系；下标d和q分别表示d、q轴分量；下标0表示对应变量的初始值；θpll为锁相角；Ug为网侧电压幅值；Lg为进线电抗器的电感；Udc为变流器直流侧电压；Qgpu为无功功率标幺值；Cdc为直流母线电容；Kppll为锁相环的比例系数；Kipll为锁相环的积分系数；Kpg为网侧变流器电流内环的比例系数；Kig为网侧变流器电流内环的积分系数；Kpdc为直流电压外环的比例系数；Kidc为直流电压外环的积分系数；Ugb为网侧电压的基准值；Igb为网侧电流的基准值；Udcb为直流电压的基准值；Sgb为网侧功率的基准值；
所述等效阻抗的表达式为：
Figure FDA0003808107670000021
所述等效电压源的表达式为：
Figure FDA0003808107670000022
其中，Rl为线路电阻；Ll为线路电感；LT为变压器电感；Lp为直驱风机等效电感；n为风机台数；Kig为网侧变流器电流内环的积分系数；Udc为变流器直流侧电压；Ugb为网侧电压的基准值；Igb为网侧电流的基准值；Cdc为直流母线电容；Cp为直驱风机等效电容；Kpg为网侧变流器电流内环的比例系数；Kpdc为直流电压外环的比例系数；Kidc为直流电压外环的积分系数；ω为角频率；ωs为同步磁场旋转角速度；Udcb为直流电压的基准值；Sgb为网侧功率的基准值；Udc0为直流电压的初始值；j为虚数单位；
所述并网系统的稳定裕度表达式为：
Figure FDA0003808107670000023
Figure FDA0003808107670000024
其中，Kg表示幅值裕度；γ表示相位裕度；Rp表示等效阻抗；Rs表示系统等效电阻；Rl为线路电阻；Ll为线路电感；Ugb为网侧电压的基准值；Kpg为网侧变流器电流内环的比例系数；Kpdc为直流电压外环的比例系数；Igb为网侧电流的基准值；Sgb为网侧功率的基准值；Lp为直驱风机等效电感；Ls为系统等效电感；n为风机台数；
所述归一化灵敏度的表达式为：
Figure FDA0003808107670000031
其中，a表示并网系统的参数，m为参数的个数，H为幅值裕度或相位裕度。
2.一种直驱风电场并网系统的稳定分析装置，其特征在于，包括：
联立合并模块，用于获取并网系统的状态方程和代数方程，以网侧电压为载体进行联立合并，得到计及锁相环和网侧控制环节的等价网侧电压方程；
表征模块，用于以等效阻抗和等效电压源的形式表征所述锁相环和所述网侧控制环节，获得直驱风电场的RLC等效电路及相应的等效阻抗；
稳定裕度获取模块，用于结合所述等效阻抗和奈奎斯特稳定判据，得到所述并网系统的稳定裕度表达式；
灵敏度获取模块，用于根据所述稳定裕度表达式得到所述并网系统中不同参数对所述系统稳定裕度的归一化灵敏度；
影响程度筛选模块，用于量化不同参数对所述系统稳定裕度的归一化灵敏度的影响程度，筛选出主导影响因素；
其中，所述联立合并模块采用的表达式包括：
Figure FDA0003808107670000032
Figure FDA0003808107670000033
Figure FDA0003808107670000041
Figure FDA0003808107670000042
Figure FDA0003808107670000043
其中，ug s*为网侧等价电压；ug为网侧电压；ig网侧电流；im为机侧电流；um为机侧电压；s为拉普拉斯算子；上标s表示电网dq坐标系；下标d和q分别表示d、q轴分量；下标0表示对应变量的初始值；θpll为锁相角；Ug为网侧电压幅值；Lg为进线电抗器的电感；Udc为变流器直流侧电压；Qgpu为无功功率标幺值；Cdc为直流母线电容；Kppll为锁相环的比例系数；Kipll为锁相环的积分系数；Kpg为网侧变流器电流内环的比例系数；Kig为网侧变流器电流内环的积分系数；Kpdc为直流电压外环的比例系数；Kidc为直流电压外环的积分系数；Ugb为网侧电压的基准值；Igb为网侧电流的基准值；Udcb为直流电压的基准值；Sgb为网侧功率的基准值；
所述表征模块中，所述等效阻抗的表达式为：
Figure FDA0003808107670000044
所述等效电压源的表达式为：
Figure FDA0003808107670000045
其中，Rl为线路电阻；Ll为线路电感；LT为变压器电感；Lp为直驱风机等效电感；n为风机台数；Kig为网侧变流器电流内环的积分系数；Udc为变流器直流侧电压；Ugb为网侧电压的基准值；Igb为网侧电流的基准值；Cdc为直流母线电容；Cp为直驱风机等效电容；Kpg为网侧变流器电流内环的比例系数；Kidc为直流电压外环的积分系数；ω为角频率；ωs为同步磁场旋转角速度；Udcb为直流电压的基准值；Sgb为网侧功率的基准值；Udc0为直流电压的初始值；j为虚数单位；
所述稳定裕度获取模块中，所述并网系统的稳定裕度表达式为：
Figure FDA0003808107670000051
Figure FDA0003808107670000052
其中，Kg表示幅值裕度；γ表示相位裕度；Rp表示等效阻抗；Rs表示系统等效电阻；Rl为线路电阻；Ll为线路电感；Ugb为网侧电压的基准值；Kpg为网侧变流器电流内环的比例系数；Kpdc为直流电压外环的比例系数；Igb为网侧电流的基准值；Sgb为网侧功率的基准值；Lp为直驱风机等效电感；Ls为系统等效电感；n为风机台数；
所述灵敏度获取模块中，所述不同参数对所述系统稳定裕度的归一化灵敏度的表达式为：
Figure FDA0003808107670000053
其中，a表示并网系统的参数，m为参数的个数，H为幅值裕度或相位裕度。
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