CN113783206A - 一种防电压扰动的新能源场站的调频方法及系统 - Google Patents

Abstract

本申请涉及电网调频领域，提供一种防电压扰动的新能源场站的调频方法及系统，获取新能源场站的三相电压、额定电压、额定功率、额定频率，通过正余弦分量映射与变换、一阶惯性延时、利用三相电压相位差的傅里叶变换得到正序电压、一阶惯性延时时间、生成各相电压对应的频率变化量、得到新能源场站的频率变化量。将额定功率、额定频率、新能源场站的频率变化量和一阶惯性延时时间，输入至预先建立的有功模型，得到新能源场站输出有功功率的变化量。本申请通过增加一阶惯性延时环节，避免电压穿越和测频环节同时进行，确保电压穿越时不关闭调频功能，实现电压穿越后调频功能的进行。

Description

一种防电压扰动的新能源场站的调频方法及系统

技术领域

本申请涉及电网调频领域，尤其涉及一种防电压扰动的新能源场站的调频方法及系统。

背景技术

随着化石能源的使用，环境污染问题日益突出，以环保和可再生为特质的新能源越来越被重视，为了大力推广新能源，在电网中，越来越多的新能源场站被并入电网，而当新能源场站并入电网时，由于新能源场站不具备调频能力，电网调频压力剧增。

为了缓解电网调频压力，在新能源场站增设一次调频功能，所述一次调频功能用于新能源场站并网运行时，电网的频率一旦偏离额定值，新能源场站的控制系统就控制有功功率的增减，限制电网频率变化，从而实现电网频率的稳定。例如：当电网频率升高时，新能源场站快速减少有功功率，当电网频率降低时，新能源场站快速增加有功功率。

但是在实际工作中，经常遇到故障电压穿越的现象，所述故障电压穿越现象为正常电压跌落到低电压或跃升到高电压的现象，当新能源机场站电压急剧变化，会导致新能源场站的测频环节中，锁相环计算电网频率出现短时错误，从而影响新能源场站调频功能，进而引起电网有功功率波动，影响电网安全稳定。

在现有技术中，为了解决上述问题，采取的方法是通过修改程序，使得新能源场站在电压穿越期间不响应频率变化，即新能源场站的测频环节在检测到电压变化达到电压故障穿越范围时，新能源场站关闭调频功能。然而这种方法，会使电网调频资源减少，导致电网调频资源更加短缺，同时会造成直流换相失败，从而影响整个电网的运行。

发明内容

本申请提供了一种防电压扰动的新能源场站的调频方法及系统，通过增加一阶惯性延时环节，旨在新能源场站在遭遇电压穿越时，给电压穿越预留一段时间，避免电压穿越和测频环节同时进行，确保电压穿越时不关闭调频功能，实现电压穿越后调频功能的进行。

本申请第一方面提供一种防电压扰动的新能源场站的调频方法，所述调频方法，包括：

获取新能源场站的三相电压、额定电压、额定功率、额定频率，所述三相电压为：A相电压、B相电压和C相电压。

根据所述三相电压，通过正余弦分量映射与变换，得到正序电压，并根据所述额定电压判定所述正序电压是否为穿越电压，若所述正序电压大于1.1倍的额定电压或小于0.9倍的额定电压，则将所述三相电压标记为穿越电压，并获取所述穿越电压对应的穿越时间，所述穿越时间为正常电压跌落到低电压或跃升到高电压，消耗的时间。

根据所述穿越电压对应的穿越时间，通过一阶惯性延时，得到一阶惯性延时时间，所述一阶惯性延时时间为预留给电压完成穿越并恢复到正常电压的时间。

根据所述三相电压，利用三相电压相位差的傅里叶变换，根据新能源场站与直流换流站的距离，可选择2个采样周期、3个采样周期或不进行傅里叶变换，若所述新能源场站远离直流换流站，则选择2个采样周期，若所述新能源场站远离直流换流站并且新能源场站的线路发生故障频率高，则选择3个采样周期，生成三相电压中各相电压对应的频率变化量，对所述各相电压对应的频率变化量求平均值，得到新能源场站的频率变化量，若所述新能源场站位于直流近区，则无需傅里叶变换，所述远离直流换流站为所述新能源场站与直流换流站的距离大于150公里，所述直流近区为所述新能源场站与直流换流站的距离小于150公里。

将所述额定功率、所述额定频率、所述新能源场站的频率变化量和所述一阶惯性延时时间，输入至预先建立的有功模型，得到新能源场站输出有功功率的变化量。

可选的，所述一阶惯性延时步骤中，所述一阶惯性延时采用惯性延时模型实现，所述惯性延时模型具体为：

其中，T为所述一阶惯性延时时间，Ts为所述穿越电压对应的穿越时间，且所述三相电压相位差的傅里叶变换步骤在所述一阶惯性延时之后。

可选的，所述三相电压相位差的傅里叶变换的步骤中，所述三相电压相位差的傅里叶变换的步骤中，所述三相电压相位差的傅里叶变换采用相频转换模型实现，所述相频转换模型具体为：

f_a＝f₀±|Δf_a|

其中，所述相频转换模型为2个采样周期内的傅里叶变换，a为一个采样周期内的正弦相，b为一个采样周期的余弦相，a′为两个采样周期内的正弦相，b′为两个采样周期内的余弦相，f₀为基波理想频率f₀＝50HZ，f_a为所述A相电压对应的新能源场站系统的频率，将上述公式中A相电压替换为B相电压或C相电压，可获得B相电压对应的新能源场站系统的频率为 f_b，C相电压对应的新能源场站系统的频率为f_c，具体为：f_b＝f₀±|Δf_b|，f_c＝f₀±|Δf_c|；

另外，若选择3个采样周期，则具体相频转换形式为：

其中，a″为三个采样周期内的正弦相，b″为三个采样周期内的余弦相；

若所述新能源场站位于直流近区，则无需傅里叶变换，直接进行调频，为110kV及以上并网的新能源场站。

三相电压中各相电压对应的频率变化量：

Δf_a＝f_a-f₀＜±0.2+ε，Δf_b＝f_b-f₀＜±0.2+ε，Δf_c＝f_c-f₀＜±0.2+ε

所述新能源场站的频率变化量：

可选的，所述有功模型具体为：

其中，K_f为静态频率调节效应系数，ΔP为所述新能源机组输出有功功率的变化量，单位为兆瓦(MW)，P_N为所述新能源场站额定功率，单位为兆瓦(MW)，f_N为所述新能源场站额定频率。

本申请第二方面提供一种防电压扰动的新能源场站的调频系统，所述系统包括：获取模块，正序电压模块，一阶惯性延时模块，频率变化模块，有功变化模块。

所述获取模块，用于获取新能源场站的三相电压、额定电压、额定功率、额定频率。

所述正序电压模块，用于根据所述三相电压，通过正余弦分量映射与变换，得到正序电压，并根据所述额定电压判定所述正序电压是否为穿越电压，若所述正序电压大于1.1倍的额定电压或小于0.9倍的额定电压，则将所述三相电压标记为穿越电压，并获取所述穿越电压对应的穿越时间。

所述一阶惯性延时模块，用于根据所述穿越电压对应的穿越时间，通过一阶惯性延时，得到一阶惯性延时时间。

所述频率变化模块，用于根据所述三相电压，利用三相电压相位差的傅里叶变换，根据新能源场站与直流换流站的距离，可选择2个采样周期、3个采样周期或不进行傅里叶变换，若所述新能源场站远离直流换流站，则选择2个采样周期，若所述新能源场站远离直流换流站并且新能源场站的线路发生故障频率高，则选择3个采样周期，生成三相电压中各相电压对应的频率变化量，对所述各相电压对应的频率变化量求平均值，得到新能源场站的频率变化量，若所述新能源场站位于直流近区，则无需傅里叶变换。

所述有功变化模块，用于将所述额定功率、所述额定频率、所述新能源场站的频率变化量和所述一阶惯性延时时间，输入至预先建立的有功模型，得到新能源场站输出有功功率的变化量。

可选的，所述一阶惯性延时步骤中，所述一阶惯性延时采用惯性延时模型实现，所述惯性延时模型具体为：

其中，T为所述一阶惯性延时时间，Ts为所述穿越电压对应的穿越时间，且所述三相电压相位差的傅里叶变换步骤在所述一阶惯性延时之后。

可选的，所述三相电压相位差的傅里叶变换的步骤中，所述三相电压相位差的傅里叶变换的步骤中，所述三相电压相位差的傅里叶变换采用相频转换模型实现，所述相频转换模型具体为：

f_a＝f₀±|Δf_a|

其中，所述相频转换模型为2个采样周期内的傅里叶变换，a为一个采样周期内的正弦相，b为一个采样周期的余弦相，a′为两个采样周期内的正弦相，b′为两个采样周期内的余弦相，f₀为基波理想频率f₀＝50HZ，f_a为所述A相电压对应的新能源场站系统的频率，将上述公式中A相电压替换为B相电压或C相电压，可获得B相电压对应的新能源场站系统的频率为 f_b，C相电压对应的新能源场站系统的频率为f_c，具体为：f_b＝f₀±|Δf_b|，f_c＝f₀±|Δf_c|；

另外，若选择3个采样周期，则具体相频转换形式为：

其中，a″为三个采样周期内的正弦相，b″为三个采样周期内的余弦相；

若所述新能源场站位于直流近区，则无需傅里叶变换，直接进行调频，为110kV及以上并网的新能源场站。

三相电压中各相电压对应的频率变化量：

Δf_a＝f_a-f₀＜±0.2+ε，Δf_b＝f_b-f₀＜±0.2+ε，Δf_c＝f_c-f₀＜±0.2+ε

所述新能源场站的频率变化量：

可选的，所述有功模型具体为：

其中，K_f为静态频率调节效应系数，ΔP为所述新能源机组输出有功功率的变化量，单位为兆瓦(MW)，P_N为所述新能源场站额定功率，单位为兆瓦(MW)，f_N为所述新能源场站额定频率。

由以上技术方案可知，本申请提供的一种防电压扰动的新能源场站的调频方法及系统，通过获取新能源场站的三相电压、额定电压、额定功率、额定频率和电压穿越时间，并根据所述三相电压，通过正余弦分量映射与变换，得到正序电压，进一步判断所述正序电压是否为穿越电压，并获取所述穿越电压对应的穿越时间，从而通过一阶惯性延时，得到一阶惯性延时时间；根据所述三相电压，利用三相电压相位差的傅里叶变换，还可增设2个采样周期或3个采样周期，以适应不同场景需求，并生成三相电压中各相电压对应的频率变化量；对所述各相电压对应的频率变化量求平均值，得到新能源场站的频率变化量。将所述额定功率、所述额定频率、所述新能源场站的频率变化量和所述一阶惯性延时时间，输入至预先建立的有功模型，得到新能源场站输出有功功率的变化量。实现了电压穿越下，新能源场站的频率测定，进而控制有功功率的输出，完成新能源场站的调频工作。

附图说明

为了更清楚地说明本申请的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，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为本申请实施例提供的新能源场站调频方法的流程图。

图2为本申请实施例提供的新能源场站调频系统的基本架构图。

具体实施方式

以下对本申请的具体实施方式进行详细说明。显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

参见图1为本申请实施例提供的新能源场站调频方法的流程图。

本申请第一方面提供一种防电压扰动的新能源场站的调频方法，所述调频方法，包括：

S101，获取新能源场站的三相电压、额定电压、额定功率、额定频率和电压穿越时间，所述三相电压为：A相电压、B相电压和C相电压。

S102，根据所述三相电压，通过正余弦分量映射与变换，得到正序电压，并根据所述额定电压判定所述正序电压是否为穿越电压，若所述正序电压大于1.1倍的额定电压或小于0.9 倍的额定电压，则将所述三相电压标记为穿越电压，并获取所述穿越电压对应的穿越时间，所述穿越时间为正常电压跌落到低电压或跃升到高电压，消耗的时间。

其中，由于电压发生变化，相位也发生短时变化，所述正余弦分量转化采用正序电压模型实现，首先计算一个基波周期内，基波分量的傅里叶系数，根据傅里叶系数计算正序电压，所述正序电压模型具体为：

其中，f₀为基波频率，u_acos为所述A相电压的余弦分量在一个基波周期内的傅里叶系数， u_asin为所述A相电压的正弦分量在一个基波周期内的傅里叶系数。

其中，u_bcos为所述B相电压的余弦分量在一个基波周期内的傅里叶系数，u_bsin为所述B 相电压的正弦分量在一个基波周期内的傅里叶系数。

其中，u_ccos为所述C相电压的余弦分量在一个基波周期内的傅里叶系数，u_csin为所述C 相电压的正弦分量在一个基波周期内的傅里叶系数。

计算正序电压的余弦分量和正序电压的正弦分量：

计算A相电压：

计算B相电压：

计算C相电压：

u_cos为所述正序电压的余弦分量，u_sin为所述正序电压的正弦分量，u_acos为所述A相电压的余弦分量，u_csin为所述A相电压的正弦分量，u_bcos为所述B相电压的余弦分量，u_bsin为所述B相电压的正弦分量，u_ccos为所述C相电压的余弦分量，u_csin为所述C相电压的正弦分量。

根据正序电压的余弦分量和正序电压的正弦分量，得到正序电压：

U为正序电压。

另外，若所述正序电压并非穿越电压，则利用常规的锁相环方式计算频率，可根据新能源场站设置的调频死区和频率，计算新能源场站的频率变化量。

S103，根据所述穿越电压对应的穿越时间，通过一阶惯性延时，得到一阶惯性延时时间，所述一阶惯性延时时间为预留给电压完成穿越并恢复到正常电压的时间。

其中，所述一阶惯性延时采用惯性延时模型实现，所述惯性延时模型具体为：

T为所述一阶惯性延时时间，Ts为所述穿越电压对应的穿越时间，且所述三相电压相位差的傅里叶变换步骤在所述一阶惯性延时之后，T取值一般为0.02s。

新能源场站测频环节为规避电压穿越给测频环节带来影响，所以增设了一阶惯性延时，在所述一阶惯性延时时间内，测频环节延迟测频，并不处于关闭状态，所述一阶惯性延时相当于测频时系统的反应时间，在电压穿越时，增加系统对频率的反应时间，以此避免测频和电压穿越同时发生，造成测频不准确，从而影响新能源场站的调频工作。

S104，根据所述三相电压，利用三相电压相位差的傅里叶变换，根据新能源场站与直流换流站的距离，可选择2个采样周期、3个采样周期或不进行傅里叶变换，若所述新能源场站远离直流换流站，则选择2个采样周期，若所述新能源场站远离直流换流站并且新能源场站的线路发生故障频率高，则选择3个采样周期，生成三相电压中各相电压对应的频率变化量，对所述各相电压对应的频率变化量求平均值，得到新能源场站的频率变化量，若所述新能源场站位于直流近区，则无需傅里叶变换，所述远离直流换流站为所述新能源场站与直流换流站的距离大于150公里，所述直流近区为所述新能源场站与直流换流站的距离小于150 公里。

其中，所述远离直流换流站和直流近区，是根据接地极长度和电网的实际情况，来判断，在本申请中，所述远离直流换流站为所述新能源场站与直流换流站的距离大于150公里，所述直流近区为所述新能源场站与直流换流站的距离小于150公里。

可根据实际电网对于新能源调频的快速性与准确性的不同需求，选择是否进行傅里叶变换，以及傅里叶变换的采样周期，有以下三种方式：

①正序电压判断+一阶惯性延时，适用于直流近区新能源场站，需要作为快速调频资源参与电网调频，快速性要求高，主要110kV及以上并网的新能源场站。

②正序电压判断+一阶惯性延时+2个采样周期傅里叶变换计算，该方法是快速性与准确性折中，适用于远离直流换流站，一般新能源场站。

所述三相电压相位差的傅里叶变换的步骤中，所述三相电压相位差的傅里叶变换采用相频转换模型实现，所述相频转换模型具体为：

f_a＝f₀±|Δf_a|

其中，所述相频转换模型为2个采样周期内的傅里叶变换，a为一个采样周期内的正弦相，b为一个采样周期的余弦相，a′为两个采样周期内的正弦相，b′为两个采样周期内的余弦相，f₀为基波理想频率f₀＝50HZ，f_a为所述A相电压对应的新能源场站系统的频率，将上述公式中A相电压替换为B相电压或C相电压，可获得B相电压对应的新能源场站系统的频率为 f_b，C相电压对应的新能源场站系统的频率为f_c，具体为：f_b＝f₀±|Δf_b|，f_c＝f₀±|Δf_c|。

③正序电压判断+一阶惯性延时+3个采样周期傅里叶变换计算，适用于远离直流换流站，因多山火/多雷击，导致送出线路经常跳闸的新能源场站。

考虑新能源机组并网点电能质量较场站差的问题，通过一阶惯性环节延时后采集3个采样周期数据基于傅里叶算法的防故障电压穿越过程中频率扰动频率计算方法实现机组侧频率计算(该方法计算期间，频率值为电压变化前锁相环最后计算的值)，频率计算公式如下：

其中，a″为三个采样周期内的正弦相，b″为三个采样周期内的余弦相。

采用3个周期数据计算傅里叶算法，准确性会提高，同时考虑到场站调频功率时间的传输延时一般在3～10S，而单机增加一个周期20ms的计算，实际上响应速度上依然远远快于场站调频的功率响应。另外低电压穿越能力要求时间是：当低电压穿越时导致有功功率降低20％时，新能源场站仍能保持并网运行625ms，当低电压穿越时导致有功功率降低90％时，新能源场站仍能保持并网运行2s，新能源场站计算有功功率后，采用普通通讯手段基本上不能参与低电压穿越防扰动情况，但是实现防扰动是存在可能性的。

假设输入A相电压是理想的正弦波信号，新能源场站的额定频率为f₀＝50Hz，对应的理想角频率为ω₀，周期为T₀，设新能源场站的实际频率为f_a＝f₀+Δf，对应的实际角频率为理想角频率，周期为T，Δf为所述新能源场站系统的频率变化量。输入信号为： x(t)＝u_aasin(2πf₀t+2πΔf_t+α₀)，其中，α₀为所述A相电压的初相角，u_a为所述A相电压的幅值。

将式x(t)＝u_aasin(2πf₀t+2πΔf_t+α₀)代入式(1)，并进一步展开得：

进一步考虑在第2个采样周期进行的近似傅里叶变换，则有：

同理，可以得到式(4)展开式：

进一步考虑在第3个采样周期进行的近似傅里叶变换，则有：

同理，可以得到式(6)展开式：

联立式(2)、(4)、(6)式：

利用tan(πΔfT₀+α₀)×cot(πΔfT₀+α₀)＝1,tan(3πΔfT₀+α₀)×cot(3πΔfT₀+α₀)＝1的关系化简式 (1-7)得：

假设第1～2周波，频率偏差为Δf_a；第2～3周波，频率偏差为|Δf_a′|，为由此得到频率测量算法的基本公式：

f_a＝f₀±|Δf_a| (13)

f_a′＝f₀±|Δf_a′| (14)

其中A相推导公式如上，BC相推导一致，得到新能源机组机端BC相的频率和频率偏差值f_b＝f₀±|Δf_b|，f′_b＝f₀±|Δf′_b|，f_c＝f₀±|Δf_c|，f_c′＝f₀±|Δf′_c|。

另外，a的符号完全取决于cos(πΔfT₀+α₀)；b的符号完全取决于sin(πΔfT₀+α₀)；a'的符号完全取决于cos(3πΔfT₀+α₀)；b'的符号完全取决于sin(3πΔfT₀+α₀)。为此，可根据a和b的符号，判断πΔfT₀+α₀所在象限，记为P；然后根据a'和b'的符号，判断3πΔfT₀+α₀所在象限，记为Q。显然P和Q将在相同或相邻象限。

若πΔfT₀+α₀和3πΔfT₀+α₀在相同象限，即P＝Q，显然可以通过三角函数的增减特性判断角度2πΔfT₀的符号，具体判据如下：

P和Q为第1象限或第2象限，余弦函数满足递减特性，若a>a'，则2πΔfT₀为正；反之为负。

P和Q为第3象限或第4象限，余弦函数满足递增特性，若a<a'，则2πΔfT₀为正；反之为负。

若不在相同的象限时，具体判据如下：

若象限P和象限Q邻近，且Q＝P+1或Q＝P-3，则2πΔfT₀为正。

若象限P和象限Q邻近，且Q＝P-1或Q＝P+3，则2πΔfT₀为负。

快速通讯的实现，不考虑通讯延迟，需要考虑直流近区新能源场站0.～1.3UN期间参与调频的快速与准确性问题，由于场站调频指令计算后下达到机组执行最少需要2～3S，此时低电压穿越过程(最长2s)已经完成，不存在低电压穿越防扰动问题，主要考虑直流近区新能源场站高传1.～1.2UN期间参与调频的快速与准确性问题，当电压在故障电压穿越期间，通过一阶惯性环节延时后采集2个采样周期数据基于傅里叶算法的防故障电压穿越过程中频率扰动频率计算方法计算频率(该方法计算期间，频率值为电压变化前锁相环最后计算的值)：根据以下判别式判断。

理论上一阶惯性环节参数设置合适时，一阶惯性环节延时就可以躲开故障电压扰动对调频装置的影响，但是考虑不同电网特性、故障电压突然变化需要时间不同，需要考虑一阶惯性环节后频率复核计算。

Δf_a＝f_a-f₀＜±0.2+ε

Δf_b＝f_b-f₀＜±0.2+ε

Δf_c＝f_c-f₀＜±0.2+ε

ε为门槛值，一般情况下为0，可根据现场电压-频率测量后实测参数进行调节和设置。

f′_a-f_a＝|Δf′_a|-|Δf_a|＜±0.2+ε

f′_b-f_b＝|Δf′_b|-|Δf_b|＜±0.2+ε

f′_c-f_c＝|Δf′_c|-|Δf_c|＜±0.2+ε

S105，将所述额定功率、所述额定频率、所述新能源场站的频率变化量和所述一阶惯性延时时间，输入至预先建立的有功模型，得到新能源场站输出有功功率的变化量。

其中，所述有功模型具体为：

其中，K_f为静态频率调节效应系数，ΔP为所述新能源机组输出有功功率的变化量，单位为兆瓦(MW)，P_N为所述新能源场站额定功率，单位为兆瓦(MW)，f_N为所述新能源场站额定频率。

由以上技术方案可知，本申请实施例提供一种防电压扰动的新能源场站的调频方法，通过获取新能源场站的三相电压、额定电压、额定功率、额定频率和电压穿越时间，并根据所述三相电压，通过正余弦分量映射与变换，得到正序电压，进一步判断所述正序电压是否为穿越电压，并获取所述穿越电压对应的穿越时间，从而通过一阶惯性延时，得到一阶惯性延时时间；根据所述三相电压，利用三相电压相位差的傅里叶变换，生成三相电压中各相电压对应的频率变化量；对所述各相电压对应的频率变化量求平均值，得到新能源场站的频率变化量。将所述额定功率、所述额定频率、所述新能源场站的频率变化量和所述一阶惯性延时时间，输入至预先建立的有功模型，得到新能源场站输出有功功率的变化量。通过增加一阶惯性延时环节，还可在一阶惯性延时后增设2个采样周期或3个采样周期，以适应不同场景需求，节约了调频资源的同时，测出频率准确，有助于新能源场站调频工作的进行。

参见图2为本申请实施例提供的新能源场站调频系统的基本架构图。

本申请实施例第二方面提供一种防电压扰动的新能源场站的调频系统，所述系统包括：获取模块，正序电压模块，一阶惯性延时模块，频率变化模块，有功变化模块。

所述获取模块，用于获取新能源场站的三相电压、额定电压、额定功率、额定频率。

所述正序电压模块，用于根据所述三相电压，通过正余弦分量映射与变换，得到正序电压，并根据所述额定电压判定所述正序电压是否为穿越电压，若所述正序电压大于1.1倍的额定电压或小于0.9倍的额定电压，则将所述三相电压标记为穿越电压，并获取所述穿越电压对应的穿越时间。

所述一阶惯性延时模块，用于根据所述穿越电压对应的穿越时间，通过一阶惯性延时，得到一阶惯性延时时间。

所述频率变化模块，用于根据所述三相电压，利用三相电压相位差的傅里叶变换，根据新能源场站与直流换流站的距离，可选择2个采样周期、3个采样周期或不进行傅里叶变换，若所述新能源场站远离直流换流站，则选择2个采样周期，若所述新能源场站远离直流换流站并且新能源场站的线路发生故障频率高，则选择3个采样周期，生成三相电压中各相电压对应的频率变化量，对所述各相电压对应的频率变化量求平均值，得到新能源场站的频率变化量，若所述新能源场站位于直流近区，则无需傅里叶变换。

所述有功变化模块，用于将所述额定功率、所述额定频率、所述新能源场站的频率变化量和所述一阶惯性延时时间，输入至预先建立的有功模型，得到新能源场站输出有功功率的变化量。

其中，所述一阶惯性延时步骤中，所述一阶惯性延时采用惯性延时模型实现，所述惯性延时模型具体为：

其中，T为所述一阶惯性延时时间，Ts为所述穿越电压对应的穿越时间，且所述三相电压相位差的傅里叶变换步骤在所述一阶惯性延时之后。

其中，所述三相电压相位差的傅里叶变换的步骤中，所述三相电压相位差的傅里叶变换采用相频转换模型实现，所述相频转换模型具体为：

f_a＝f₀±|Δf_a|

其中，所述相频转换模型为2个采样周期内的傅里叶变换，a为一个采样周期内的正弦相，b为一个采样周期的余弦相，a′为两个采样周期内的正弦相，b′为两个采样周期内的余弦相，f₀为基波理想频率f₀＝50HZ，f_a为所述A相电压对应的新能源场站系统的频率，将上述公式中A相电压替换为B相电压或C相电压，可获得B相电压对应的新能源场站系统的频率为 f_b，C相电压对应的新能源场站系统的频率为f_c，具体为：f_b＝f₀±|Δf_b|，f_c＝f₀±|Δf_c|；

另外，若选择3个采样周期，则具体相频转换形式为：

其中，a″为三个采样周期内的正弦相，b″为三个采样周期内的余弦相；

若所述新能源场站位于直流近区，则无需傅里叶变换，直接进行调频，为110kV及以上并网的新能源场站。

三相电压中各相电压对应的频率变化量：

Δf_a＝f_a-f₀＜±0.2+ε，Δf_b＝f_b-f₀＜±0.2+ε，Δf_c＝f_c-f₀＜±0.2+ε

所述新能源场站的频率变化量：

其中，所述有功模型具体为：

其中，K_f为静态频率调节效应系数，ΔP为所述新能源机组输出有功功率的变化量，单位为兆瓦(MW)，P_N为所述新能源场站额定功率，单位为兆瓦(MW)，f_N为所述新能源场站额定频率。

将所述新能源场站的三相电压、额定电压、额定功率、额定频率和电压穿越时间输入所述获取模块，所述获取模块将所述三相电压传输至所述正序电压模块，并通过正余弦分量映射与变换，得到正序电压，并判定所述正序电压是否为穿越电压，标记所述穿越电压，进一步获取所述穿越电压对应的穿越时间，所述正序电压模块将所述穿越时间传输至所述一阶惯性延时模块，利用一阶惯性延时，生成所述一阶惯性延时时间，所述获取模块将所述三相电压传输至所述频率变化模块，所述一阶惯性延时模块将所述一阶惯性延时时间传输至所述频率变化模块，所述频率变化模块在经所述一阶惯性延时时间后，将所述三相电压经三相电压相位差的傅里叶变换，生成三相电压中各相电压对应的频率变化量，进一步得到新能源场站的频率变化量，所述获取模块将所述额定功率和所述额定频率传输至所述有功变化模块，所述一阶惯性延时模块将所述一阶惯性延时时间传输至所述有功变化模块，所述频率变化模块将所述新能源场站的频率变化量传输至所述有功变模块，有功变化模块通过利用有功模型，得到新能源场站输出有功功率的变化量。

由以上技术方案可知，本申请实施例提供一种防电压扰动的新能源场站的调频方法及系统，通过获取新能源场站的三相电压、额定电压、额定功率、额定频率和电压穿越时间，并根据所述三相电压，通过正余弦分量映射与变换，得到正序电压，进一步判断所述正序电压是否为穿越电压，并获取所述穿越电压对应的穿越时间，从而通过一阶惯性延时，得到一阶惯性延时时间；根据所述三相电压，利用三相电压相位差的傅里叶变换，生成三相电压中各相电压对应的频率变化量；对所述各相电压对应的频率变化量求平均值，得到新能源场站的频率变化量。将所述额定功率、所述额定频率、所述新能源场站的频率变化量和所述一阶惯性延时时间，输入至预先建立的有功模型，得到新能源场站输出有功功率的变化量。通过增加一阶惯性延时环节，还可在一阶惯性延时后增设2个采样周期或3个采样周期，以适应不同场景需求，旨在新能源场站在遭遇电压穿越时，给电压穿越预留一段时间，避免电压穿越和测频环节同时进行，确保电压穿越时不关闭调频功能，实现电压穿越后调频功能的进行。

以上结合具体实施方式和范例性实例对本申请进行了详细说明，不过这些说明并不能理解为对本申请的限制。本领域技术人员理解，在不偏离本申请精神和范围的情况下，可以对本申请技术方案及其实施方式进行多种等价替换、修饰或改进，这些均落入本申请的范围内。本申请的保护范围以所附权利要求为准。

Claims (8)

1.一种防电压扰动的新能源场站的调频方法，其特征在于，包括：

获取新能源场站的三相电压、额定电压、额定功率、额定频率，所述三相电压为：A相电压、B相电压和C相电压；

根据所述三相电压，通过正余弦分量映射与变换，得到正序电压，并根据所述额定电压判定所述正序电压是否为穿越电压，若所述正序电压大于1.1倍的额定电压或小于0.9倍的额定电压，则将所述三相电压标记为穿越电压，并获取所述穿越电压对应的穿越时间，所述穿越时间为正常电压跌落到低电压或跃升到高电压，消耗的时间；

根据所述穿越电压对应的穿越时间，通过一阶惯性延时，得到一阶惯性延时时间，所述一阶惯性延时时间为预留给电压完成穿越并恢复到正常电压的时间；

根据所述三相电压，利用三相电压相位差的傅里叶变换，根据新能源场站与直流换流站的距离，可选择2个采样周期、3个采样周期或不进行傅里叶变换，若所述新能源场站远离直流换流站，则选择2个采样周期，若所述新能源场站远离直流换流站并且新能源场站的线路发生故障频率高，则选择3个采样周期，生成三相电压中各相电压对应的频率变化量，对所述各相电压对应的频率变化量求平均值，得到新能源场站的频率变化量，若所述新能源场站位于直流近区，则无需傅里叶变换，所述远离直流换流站为所述新能源场站与直流换流站的距离大于150公里，所述直流近区为所述新能源场站与直流换流站的距离小于150公里；

将所述额定功率、所述额定频率、所述新能源场站的频率变化量和所述一阶惯性延时时间，输入至预先建立的有功模型，得到新能源场站输出有功功率的变化量。

2.根据权利要求1所述的一种防电压扰动的新能源场站的调频方法，其特征在于，所述一阶惯性延时步骤中，所述一阶惯性延时采用惯性延时模型实现，所述惯性延时模型具体为：

其中，T为所述一阶惯性延时时间，Ts为所述穿越电压对应的穿越时间，且所述三相电压相位差的傅里叶变换步骤在所述一阶惯性延时之后。

3.根据权利要求1所述的一种防电压扰动的新能源场站的调频方法，其特征在于，所述三相电压相位差的傅里叶变换的步骤中，所述三相电压相位差的傅里叶变换采用相频转换模型实现，所述相频转换模型具体为：

f_a＝f₀±|Δf_a|

其中，所述相频转换模型为2个采样周期内的傅里叶变换，a为一个采样周期内的正弦相，b为一个采样周期的余弦相，a′为两个采样周期内的正弦相，b′为两个采样周期内的余弦相，f₀为基波理想频率f₀＝50HZ，f_a为所述A相电压对应的新能源场站系统的频率，将上述公式中A相电压替换为B相电压或C相电压，可获得B相电压对应的新能源场站系统的频率为f_b，C相电压对应的新能源场站系统的频率为f_c，具体为：f_b＝f₀±|Δf_b|，f_c＝f₀±|Δf_c|；

另外，若选择3个采样周期，则具体相频转换形式为：

其中，a″为三个采样周期内的正弦相，b″为三个采样周期内的余弦相；

若所述新能源场站位于直流近区，则无需傅里叶变换，直接进行调频，为110kV及以上并网的新能源场站；

三相电压中各相电压对应的频率变化量：

Δf_a＝f_a-f₀＜±0.2+ε，Δf_b＝f_b-f₀＜±0.2+ε，Δf_c＝f_c-f₀＜±0.2+ε

所述新能源场站的频率变化量：

4.根据权利要求1所述的一种防电压扰动的新能源场站的调频方法，其特征在于，所述有功模型具体为：

其中，K_f为静态频率调节效应系数，ΔP为所述新能源机组输出有功功率的变化量，单位为兆瓦(MW)，P_N为所述新能源场站额定功率，单位为兆瓦(MW)，f_N为所述新能源场站额定频率。

5.一种防电压扰动的新能源场站的调频系统，其特征在于，所述一种防电压扰动的新能源场站的调频系统，用于执行权利要求1-4任一项所述的一种防电压扰动的新能源场站的调频方法，包括：获取模块，正序电压模块，一阶惯性延时模块，频率变化模块，有功变化模块；

所述获取模块，用于获取新能源场站的三相电压、额定电压、额定功率、额定频率；

所述正序电压模块，用于根据所述三相电压，通过正余弦分量映射与变换，得到正序电压，并根据所述额定电压判定所述正序电压是否为穿越电压，若所述正序电压大于1.1倍的额定电压或小于0.9倍的额定电压，则将所述三相电压标记为穿越电压，并获取所述穿越电压对应的穿越时间；

所述一阶惯性延时模块，用于根据所述穿越电压对应的穿越时间，通过一阶惯性延时，得到一阶惯性延时时间；

所述频率变化模块，用于根据所述三相电压，利用三相电压相位差的傅里叶变换，根据新能源场站与直流换流站的距离，可选择2个采样周期、3个采样周期或不进行傅里叶变换，若所述新能源场站远离直流换流站，则选择2个采样周期，若所述新能源场站远离直流换流站并且新能源场站的线路发生故障频率高，则选择3个采样周期，生成三相电压中各相电压对应的频率变化量，对所述各相电压对应的频率变化量求平均值，得到新能源场站的频率变化量，若所述新能源场站位于直流近区，则无需傅里叶变换；

所述有功变化模块，用于将所述额定功率、所述额定频率、所述新能源场站的频率变化量和所述一阶惯性延时时间，输入至预先建立的有功模型，得到新能源场站输出有功功率的变化量。

6.根据权利要求5所述的一种防电压扰动的新能源场站的调频系统，其特征在于，所述一阶惯性延时步骤中，所述一阶惯性延时采用惯性延时模型实现，所述惯性延时模型具体为：

其中，T为所述一阶惯性延时时间，Ts为所述穿越电压对应的穿越时间，且所述三相电压相位差的傅里叶变换步骤在所述一阶惯性延时之后。

7.根据权利要求5所述的一种防电压扰动的新能源场站的调频系统，其特征在于，所述三相电压相位差的傅里叶变换的步骤中，所述三相电压相位差的傅里叶变换采用相频转换模型实现，所述相频转换模型具体为：

f_a＝f₀±|Δf_a|

其中，a为一个采样周期内的正弦相，b为一个采样周期的余弦相，a′为两个采样周期内的正弦相，b′为两个采样周期内的余弦相，f₀为基波理想频率f₀＝50HZ，f_a为所述A相电压对应的新能源场站系统的频率，将上述公式中A相电压替换为B相电压或C相电压，可获得B相电压对应的新能源场站系统的频率为f_b，C相电压对应的新能源场站系统的频率为f_c，具体为：f_b＝f₀±|Δf_b|，f_c＝f₀±|Δf_c|；

三相电压中各相电压对应的频率变化量：

Δf_a＝f_a-f₀＜±0.2+ε，Δf_b＝f_b-f₀＜±0.2+ε，Δf_c＝f_c-f₀＜±0.2+ε

所述新能源场站的频率变化量：

8.根据权利要求5所述的一种防电压扰动的新能源场站的调频系统，其特征在于，所述有功模型具体为：

其中，K_f为静态频率调节效应系数，ΔP为所述新能源机组输出有功功率的变化量，单位为兆瓦(MW)，P_N为所述新能源场站额定功率，单位为兆瓦(MW)，f_N为所述新能源场站额定频率。

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