CN114678888A - 基于无源性指数的新能源外特性驱动源网协调判稳方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了基于无源性指数的新能源外特性驱动源网协调判稳方法，包括：对新能源基地电力系统进行建模，并计算新能源基地电力系统的广义短路比值；根据新能源基地电力系统的建模以及线路的电磁动态，计算新能源基地电力系统的回比矩阵，并对应计算其在中低频段的最小无源性指数的相反数；若最小无源性指数的相反数小于或等于广义短路比值，新能源基地电力系统的状态则为小干扰稳定，否则，新能源基地电力系统的状态则为小干扰失稳；本发明针对外特性存在差异的新能源多馈入系统提出了基于新能源外特性驱动的源网协调小干扰稳定判据，稳定判据仅依托新能源并网设备的中频段无源性指数以及交流系统的广义短路比，具有较好的实用性，保守性较小。

Description

基于无源性指数的新能源外特性驱动源网协调判稳方法

技术领域

本发明涉及电力变换器的技术领域，尤其涉及基于无源性指数的新能源外特性驱动源网协调判稳方法。

背景技术

以风力、光伏为代表的新能源发电正逐步替代火力发电，与此同时伴随着电力电子设备占比上升以及同步机占比相对下降，使得交流电网的承载能力逼近其固有极限，引发宽频带振荡问题。为表征电力电子多馈入系统的承载极限，反映弱电网高阻抗特性与新能源控制系统的相互作用强度，国内外很多学者以小干扰稳定的视角研究和定义了量化电网强度的多馈入系统短路比指标。

其中，基于小增益定理的多馈入系统短路比的临界值可作为系统稳定的充分条件，但过于保守，基于摄动的近似计算或简化模型的解析方法则缺乏保证系统稳定的充分条件。因此，异构多馈入系统的电网强度研究仍存在指标作用充分性和临界值保守性方面的矛盾，需要进一步研究保证异构系统稳定的电网强度充分条件并降低临界短路比的保守性。

发明内容

本部分的目的在于概述本发明的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本申请的说明书摘要和发明名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和发明名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本发明的范围。

鉴于上述现有存在的问题，提出了本发明。

因此，本发明提供了基于无源性指数的新能源外特性驱动源网协调判稳方法，改进了现有系统小干扰稳定判稳方法的保守性，即针对不同的稳定问题，根据实际系统更多的信息进一步扩大或改变频段范围改善判稳方法的保守性。

为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案，包括：对新能源基地电力系统进行建模，并计算新能源基地电力系统的广义短路比值；根据新能源基地电力系统的建模以及线路的电磁动态，计算新能源基地电力系统的回比矩阵，并对应计算其在中低频段的最小无源性指数的相反数；若最小无源性指数的相反数小于或等于广义短路比值，新能源基地电力系统的状态则为小干扰稳定，否则，新能源基地电力系统的状态则为小干扰失稳。

作为本发明所述的基于无源性指数的新能源外特性驱动源网协调判稳方法的一种优选方案，其中：计算新能源基地电力系统的回比矩阵包括：建立单馈入系统，搭建单馈入系统的闭环特征方程，获得单馈入系统的回比矩阵；根据单馈入系统的回比矩阵建立单馈入系统的判稳判据；基于所述单馈入系统的回比矩阵和判稳判据，获得单馈入系统的小干扰稳定的充分条件，基于此推导新能源基地电力系统，即异构多馈入系统的小干扰稳定的充分条件。

作为本发明所述的基于无源性指数的新能源外特性驱动源网协调判稳方法的一种优选方案，其中：单馈入系统包括纯感性网络和变流器；分别通过建立纯感性网络和变流器两部分端口向内的频域导纳模型Y_net(s)、Y_PEDxy(s)对单馈入系统进行建模；其中，纯感性网络端口向内的频域导纳模型Y_net(s)为：

变流器端口向内的频域导纳模型Y_PEDxy(s)为：

式中，

B＝1/(ω₀L)，ω₀为交流电网的额定频率，L为交流电网的等值电感；Y_PEDdq(s)为锁相环控制坐标系d-q中设备导纳，S_B为电力电子设备的额定容量，G_dd、G_dq、G_qd和G_qq分别表示设备输入输出传递函数，即电流关于电压扰动的响应，M为坐标变换矩阵，θ为设备馈入点电压的相角。

作为本发明所述的基于无源性指数的新能源外特性驱动源网协调判稳方法的一种优选方案，其中：包括：单馈入系统的闭环特征方程为：

当回差矩阵满足下式时，单馈入系统即是稳定的：

等价于：

上式不等式右侧部分的形式与输入无源性指数的定义一致，因此可进一步简化为：

其中，H代表共轭转置，ω为频率，j为虚数单位，矩阵≥0代表半正定矩阵，即矩阵的所有特征值均不小于0；λ_i(·)表示矩阵第i个特征值，Re(·)代表取复数的实部；IPI(·)代表无源性指数；

为单馈入系统的回比矩阵；SCR为单馈入系统的短路容量S_ac与电力电子设备的额定容量S_B的比值。

作为本发明所述的基于无源性指数的新能源外特性驱动源网协调判稳方法的一种优选方案，其中：异构多馈入系统的建模包括：分别建立设备侧频域导纳模型Y_{multi_PEDxy}(s)和网络侧频域导纳模型Y_{multi_net}(s)；

其中，设备侧频域导纳模型Y_{multi_PEDxy}(s)为：

网络侧频域导纳模型Y_{multi_net}(s)为：

式中，S_Bi,i＝1,...,n表示第i个电力电子设备额定容量，diag(·)表示对角矩阵，符号

表示Y_PEDxy(s)的对角块分别乘以S的对角元；符号

代表Kronecker积，B表示异构多馈入系统的节点导纳矩阵。

作为本发明所述的基于无源性指数的新能源外特性驱动源网协调判稳方法的一种优选方案，其中：包括：根据设备侧频域导纳模型Y_{multi_PEDxy}(s)和网络侧频域导纳模型Y_{multi_net}(s)，获得异构多馈入系统的回差矩阵：

根据回差矩阵c_multi(s)建立异构多馈入系统的闭环特征方程：

其中，符号

代表Y_PEDxy(s)的每个对角块均乘以

作为本发明所述的基于无源性指数的新能源外特性驱动源网协调判稳方法的一种优选方案，其中：广义短路比值包括：

gSCR＝minλ{S^-1B}

其中，gSCR为广义短路比值。

作为本发明所述的基于无源性指数的新能源外特性驱动源网协调判稳方法的一种优选方案，其中：包括：根据广义奈奎斯特判据，并通过回比矩阵的特征轨迹对异构多馈入系统的稳定性进行分析，其中，假设异构多馈入系统的原始回比矩阵

特征轨迹在中低频段1～100Hz时最接近(-1，0)点，其余频段远离(-1，0)点，且不与(-1，0)点与无穷远点之间的负实轴存在交点，可得新能源基地电力系统的小干扰稳定的充分条件：

其中，Y_PEDxy,i(s)为第i个变流器端口向内的频域导纳模型，IPI为输入无源性指数。

作为本发明所述的基于无源性指数的新能源外特性驱动源网协调判稳方法的一种优选方案，其中：包括：广义短路比值下限与通过时域仿真得到的临界短路比之间的距离可达最小。

本发明的有益效果：本发明针对外特性存在差异的新能源多馈入系统提出了基于新能源外特性驱动的源网协调小干扰稳定判据，稳定判据仅依托新能源并网设备的中频段无源性指数以及交流系统的广义短路比，并且可由新能源场站与电网公司分散实施，具有较好的实用性，同时，判据作为充分条件，其保守性较小。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述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例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。其中：

图1为本发明第一个实施例所述的基于无源性指数的新能源外特性驱动源网协调判稳方法的单馈入系统等效电路图；

图2为本发明第一个实施例所述的基于无源性指数的新能源外特性驱动源网协调判稳方法的多馈入系统示意图；

图3为本发明第二个实施例所述的基于无源性指数的新能源外特性驱动源网协调判稳方法的锁相环参数在26+7800/s下系统的拓展无源性指数和阻尼比；

图4为本发明第二个实施例所述的基于无源性指数的新能源外特性驱动源网协调判稳方法的锁相环参数在36+7800/s下系统的拓展无源性指数和阻尼比；

图5为本发明第二个实施例所述的基于无源性指数的新能源外特性驱动源网协调判稳方法的锁相环参数在26+3800/s下系统的拓展无源性指数和阻尼比；

图6为本发明第二个实施例所述的基于无源性指数的新能源外特性驱动源网协调判稳方法的锁相环参数在36+3800/s下系统的拓展无源性指数和阻尼比；

图7为本发明第二个实施例所述的基于无源性指数的新能源外特性驱动源网协调判稳方法的系统广义短路比SCR为3.41的时域仿真结果；

图8为本发明第二个实施例所述的基于无源性指数的新能源外特性驱动源网协调判稳方法的系统广义短路比SCR为1.96的时域仿真结果。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合说明书附图对本发明的具体实施方式做详细的说明，显然所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通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，都应当属于本发明的保护的范围。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。

其次，此处所称的“一个实施例”或“实施例”是指可包含于本发明至少一个实现方式中的特定特征、结构或特性。在本说明书中不同地方出现的“在一个实施例中”并非均指同一个实施例，也不是单独的或选择性的与其他实施例互相排斥的实施例。

本发明结合示意图进行详细描述，在详述本发明实施例时，为便于说明，表示器件结构的剖面图会不依一般比例作局部放大，而且所述示意图只是示例，其在此不应限制本发明保护的范围。此外，在实际制作中应包含长度、宽度及深度的三维空间尺寸。

同时在本发明的描述中，需要说明的是，术语中的“上、下、内和外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一、第二或第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

本发明中除非另有明确的规定和限定，术语“安装、相连、连接”应做广义理解，例如：可以是固定连接、可拆卸连接或一体式连接；同样可以是机械连接、电连接或直接连接，也可以通过中间媒介间接相连，也可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例1

参照图1～2，为本发明的第一个实施例，该实施例提供了基于无源性指数的新能源外特性驱动源网协调判稳方法，包括：

S1：对新能源基地电力系统进行建模，并计算新能源基地电力系统的广义短路比值。

(1)建模

①对单馈入系统进行建模。

单馈入系统，指单变流器馈入无穷大电网；具体的等效电路图如图1所示，其中，U、θ和I、

分别为设备馈入点电压的幅值/相角和注入电流的幅值/相角，E为交流系统等值内电势(本实施例侧重于考虑电压支撑强度，故交流系统等值母线的相角是刚性的)；z为交流系统等值阻抗。

具体的，分别通过建立纯感性网络和变流器两部分端口向内的频域导纳模型Y_net(s)、Y_PEDxy(s)对单馈入系统进行建模；

其中，纯感性网络端口向内的频域导纳模型Y_net(s)为：

由锁相环(Phase-Locked Loop，PLL)控制坐标系d-q中设备导纳Y_PEDdq(s)进行坐标变换，得到变流器端口向内的频域导纳模型Y_PEDxy(s)：

式中，

B＝1/(ω₀L)，ω₀为交流电网的额定频率，L为交流电网的等值电感；Y_PEDdq(s)为锁相环控制坐标系d-q中设备导纳，S_B为电力电子设备的额定容量，G_dd、G_dq、G_qd和G_qq分别表示设备输入输出传递函数，即电流关于电压扰动的响应，M为坐标变换矩阵，θ为设备馈入点电压的相角。

②对新能源基地电力系统(异构多馈入系统)进行建模；

参照图2，多馈入系统，指多个变流器(PED1～PEDn)经过一定的连接方式接入无穷大电网单馈入系统；分别通过建立设备侧频域导纳模型Y_{multi_PEDxy}(s)和网络侧频域导纳模型Y_{multi_net}(s)建立异构多馈入系统；

其中，设备侧频域导纳模型Y_{multi_PEDxy}(s)为：

网络侧频域导纳模型Y_{multi_net}(s)为：

式中，S_Bi,i＝1,...,n表示第i个电力电子设备额定容量，diag(·)表示对角矩阵，符号

表示Y_PEDxy(s)的对角块分别乘以S的对角元；符号

代表Kronecker积，B表示异构多馈入系统的节点导纳矩阵。

(2)计算广义短路比值

gSCR＝minλ{S^-1B}

其中，gSCR为广义短路比值。

S2：根据新能源基地电力系统的建模以及线路的电磁动态，计算新能源基地电力系统的回比矩阵，并对应计算其在中低频段的最小无源性指数的相反数。

(1)搭建单馈入系统的闭环特征方程，获得单馈入系统的回比矩阵；

根据多变量反馈控制理论，图1中的单馈入系统的稳定性由下面的回差矩阵的行列式零点决定，其中，回差矩阵为：

其中，I₂为单位矩阵。

由回差矩阵c(s)可推导出单馈入系统的闭环特征方程：

在频域模型中，系统的无源性等价于传递函数的正实性，对于一个MIMO无源系统的回差矩阵，当其回差矩阵满足下述公式中的条件时，系统就是无源的，此外，若所研究的系统为最小阶系统，则无源性也是该系统在李雅普诺夫意义下稳定的充分条件，具体的公式为：

等价于：

上式不等式右侧部分的形式与输入无源性指数的定义一致，因此可进一步简化为：

其中，H代表共轭转置，ω为频率，j为虚数单位，矩阵≥0代表半正定矩阵，即矩阵的所有特征值均不小于0；λ_i(·)表示矩阵第i个特征值，Re(·)代表取复数的实部；IPI(·)代表无源性指数；

为单馈入系统的回比矩阵；

SCR为单馈入系统的短路容量S_ac与电力电子设备的额定容量S_B的比值(额定电压U_N≈1)：

(2)根据单馈入系统的回比矩阵建立单馈入系统的判稳判据；

针对如图1所示的单馈入系统，若满足以下假设条件：

所研究的系统可能存在锁相环主导的中频段振荡，或从几何视角来看，该系统的回比矩阵

特征轨迹在ω∈[1,100](Hz)时最接近复平面上的(-1，0)点，其余频段远离(-1，0)点，且不与(-1，0)点与无穷远点之间的负实轴存在交点。

那么，单馈入系统小干扰稳定的充分条件为：

(3)基于所述单馈入系统的回比矩阵和判稳判据，获得单馈入系统的小干扰稳定的充分条件，基于此推导新能源基地电力系统，即异构多馈入系统的小干扰稳定的充分条件；即若最小无源性指数的相反数小于或等于广义短路比值，新能源基地电力系统的状态则为小干扰稳定；否则，新能源基地电力系统的状态则为小干扰失稳。

根据设备侧频域导纳模型Y_{multi_PEDxy}(s)和网络侧频域导纳模型Y_{multi_net}(s)，获得异构多馈入系统的回差矩阵：

根据回差矩阵c_multi(s)建立异构多馈入系统的闭环特征方程：

其中，符号

代表Y_PEDxy(s)的每个对角块均乘以

为异构多馈入系统的回比矩阵。

进一步的，根据广义奈奎斯特判据，异构多馈入系统的稳定性可通过回比矩阵

的特征轨迹进行分析，特征轨迹不包围(-1，0)点，便可保证多馈入系统稳定，因此，类似于单馈入系统，假设多馈入系统的特征轨迹同样在中低频段1～100Hz时最接近(-1，0)点，同样可得系统稳定的充分条件，即：

异构多馈入系统的原始回比矩阵

特征轨迹在中低频段1～100Hz时最接近(-1，0)点，其余频段远离(-1，0)点，且不与(-1，0)点与无穷远点之间的负实轴存在交点，可得新能源基地电力系统的小干扰稳定的充分条件：

其中，Y_PEDxy,i(s)为第i个变流器端口向内的频域导纳模型，IPI为输入无源性指数。

该充分条件的保守性是由所考虑的频带范围决定的，当前针对锁相环主导的振荡问题仅考虑了中低频段，如果可以根据实际系统更多的信息进一步缩小频段范围则可以降低判据的保守性，比如，当已知多馈入系统的弱阻尼的准确频率范围时，该充分条件所得广义短路比下限与通过时域仿真得到的临界短路比之间的距离可达最小；此外，若考虑到锁相环与其他环节存在强耦合，比如锁相环与内环耦合导致振荡频率偏高时，可通过扩大所分析的频带范围，使其包含振荡频率，同样可以获得系统稳定的充分条件。

实施例2

本实施例基于Matlab/Simulink平台对新能源馈入系统进行仿真分析，以验证本方法的有效性。

具体地，图3～6给出了四组不同锁相环参数(26+7800/s、36+7800/s、26+3800/s、36+3800/s)下，单馈入系统在中频段1～100Hz的拓展无源性指数，图中频率的单位均为弧度/秒(rad/s)；通过图3～6可知，拓展无源性指数的最小值均出现在100rad/s以内，其余频段的无源性指数较大，同时，为便于观察中低频段无源性指数分布，故未列出高频特性。

此外，利用拓展无源性指数最小值的相反数，依次可得四组参数下，单馈入系统的判稳判据为：四组参数下的短路比SCR分别不低于3.3、2.6、2.1和1.7；然而，如果利用系统的详细参数进行模态分析，并根据主导模态阻尼比为0时来确定CSCR，则准确的临界短路比CSCR分别为2.4，1.9，1.4和1.2；可见，分析结果也说明了单馈入系统的判稳判据具有一定的保守性，即单馈入系统的判稳判据下的最小短路比大于临界短路比；值得注意的是，单馈入系统的判稳判据可以通过新能源变流器端口扫频数据进行驱动，避免了对详细模型和参数的依赖，因此是以一定的保守性为代价而获得了应用的便捷性。

由于中低频段的小干扰不稳定问题受电网强度和锁相环参数的影响较大，在这里仅根据上述的四组锁相环参数构造异构多馈入系统，以分析小干扰稳定的充分条件在多馈入系统中的有效性。

设置三馈入系统，并网设备分别为上述中4组锁相环参数中的前三组，网络侧的节点导纳矩阵如下(标幺值参数)：

分别设置三组锁相环参数所对应的设备容量为3p.u.和1.9p.u.(三台变流器，容量相同)，那么结合网络导纳矩阵B，可知两组容量配置下系统的广义短路比分别为3.41和1.96；又根据小干扰稳定的充分条件和拓展无源性指数，可知该三馈入系统稳定的充分条件是gSCR不小于3.3。

图7～8给出两组容量参数下考虑端口电压扰动后的时域仿真结果，其中，图7为系统广义短路比为3.41时的结果，由于3.41>3.3(拓展无源性指数的相反数)，系统满足小干扰稳定的充分条件的稳定判据，因此在经历电压幅值扰动后，三台变流器的输出功率能够收敛到额定值；

图8为系统广义短路比为1.96时的结果，由于3.3>1.96，该系统不满足小干扰稳定的充分条件中的判据，且该系统电网强度介于三台不同参数变流器临界短路比之间(1.4～2.4)，故该系统存在失稳风险，当节点电压发生绕后后，三台变流器的有功功率发散，系统小干扰不稳定，时域仿真结果也说明了本方法的有效性。

应当认识到，本发明的实施例可以由计算机硬件、硬件和软件的组合、或者通过存储在非暂时性计算机可读存储器中的计算机指令来实现或实施。所述方法可以使用标准编程技术-包括配置有计算机程序的非暂时性计算机可读存储介质在计算机程序中实现，其中如此配置的存储介质使得计算机以特定和预定义的方式操作——根据在具体实施例中描述的方法和附图。每个程序可以以高级过程或面向对象的编程语言来实现以与计算机系统通信。然而，若需要，该程序可以以汇编或机器语言实现。在任何情况下，该语言可以是编译或解释的语言。此外，为此目的该程序能够在编程的专用集成电路上运行。

此外，可按任何合适的顺序来执行本文描述的过程的操作，除非本文另外指示或以其他方式明显地与上下文矛盾。本文描述的过程(或变型和/或其组合)可在配置有可执行指令的一个或多个计算机系统的控制下执行，并且可作为共同地在一个或多个处理器上执行的代码(例如，可执行指令、一个或多个计算机程序或一个或多个应用)、由硬件或其组合来实现。所述计算机程序包括可由一个或多个处理器执行的多个指令。

进一步，所述方法可以在可操作地连接至合适的任何类型的计算平台中实现，包括但不限于个人电脑、迷你计算机、主框架、工作站、网络或分布式计算环境、单独的或集成的计算机平台、或者与带电粒子工具或其它成像装置通信等等。本发明的各方面可以以存储在非暂时性存储介质或设备上的机器可读代码来实现，无论是可移动的还是集成至计算平台，如硬盘、光学读取和/或写入存储介质、RAM、ROM等，使得其可由可编程计算机读取，当存储介质或设备由计算机读取时可用于配置和操作计算机以执行在此所描述的过程。此外，机器可读代码，或其部分可以通过有线或无线网络传输。当此类媒体包括结合微处理器或其他数据处理器实现上文所述步骤的指令或程序时，本文所述的发明包括这些和其他不同类型的非暂时性计算机可读存储介质。当根据本发明所述的方法和技术编程时，本发明还包括计算机本身。计算机程序能够应用于输入数据以执行本文所述的功能，从而转换输入数据以生成存储至非易失性存储器的输出数据。输出信息还可以应用于一个或多个输出设备如显示器。在本发明优选的实施例中，转换的数据表示物理和有形的对象，包括显示器上产生的物理和有形对象的特定视觉描绘。

如在本申请所使用的，术语“组件”、“模块”、“系统”等等旨在指代计算机相关实体，该计算机相关实体可以是硬件、固件、硬件和软件的结合、软件或者运行中的软件。例如，组件可以是，但不限于是：在处理器上运行的处理、处理器、对象、可执行文件、执行中的线程、程序和/或计算机。作为示例，在计算设备上运行的应用和该计算设备都可以是组件。一个或多个组件可以存在于执行中的过程和/或线程中，并且组件可以位于一个计算机中以及/或者分布在两个或更多个计算机之间。此外，这些组件能够从在其上具有各种数据结构的各种计算机可读介质中执行。这些组件可以通过诸如根据具有一个或多个数据分组(例如，来自一个组件的数据，该组件与本地系统、分布式系统中的另一个组件进行交互和/或以信号的方式通过诸如互联网之类的网络与其它系统进行交互)的信号，以本地和/或远程过程的方式进行通信。

应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (9)

1.基于无源性指数的新能源外特性驱动源网协调判稳方法，其特征在于，包括：

对新能源基地电力系统进行建模，并计算新能源基地电力系统的广义短路比值；

根据新能源基地电力系统的建模以及线路的电磁动态，计算新能源基地电力系统的回比矩阵，并对应计算其在中低频段的最小无源性指数的相反数；

若最小无源性指数的相反数小于或等于广义短路比值，新能源基地电力系统的状态则为小干扰稳定，否则，新能源基地电力系统的状态则为小干扰失稳。

2.如权利要求1所述的基于无源性指数的新能源外特性驱动源网协调判稳方法，其特征在于，计算新能源基地电力系统的回比矩阵包括：

建立单馈入系统，搭建单馈入系统的闭环特征方程，获得单馈入系统的回比矩阵；

根据单馈入系统的回比矩阵建立单馈入系统的判稳判据；

基于所述单馈入系统的回比矩阵和判稳判据，获得单馈入系统的小干扰稳定的充分条件，基于此推导新能源基地电力系统，即异构多馈入系统的小干扰稳定的充分条件。

3.如权利要求2所述的基于无源性指数的新能源外特性驱动源网协调判稳方法，其特征在于，单馈入系统包括纯感性网络和变流器；

分别通过建立纯感性网络和变流器两部分端口向内的频域导纳模型Y_net(s)、Y_PEDxy(s)对单馈入系统进行建模；

其中，纯感性网络端口向内的频域导纳模型Y_net(s)为：

变流器端口向内的频域导纳模型Y_PEDxy(s)为：

式中，

B＝1/(ω₀L)，ω₀为交流电网的额定频率，L为交流电网的等值电感；Y_PEDdq(s)为锁相环控制坐标系d-q中设备导纳，S_B为电力电子设备的额定容量，G_dd、G_dq、G_qd和G_qq分别表示设备输入输出传递函数，即电流关于电压扰动的响应，M为坐标变换矩阵，θ为设备馈入点电压的相角。

4.如权利要求3所述的基于无源性指数的新能源外特性驱动源网协调判稳方法，其特征在于，包括：

单馈入系统的闭环特征方程为：

当回差矩阵满足下式时，单馈入系统即是稳定的：

等价于：

上式不等式右侧部分的形式与输入无源性指数的定义一致，因此可进一步简化为：

其中，H代表共轭转置，ω为频率，j为虚数单位，矩阵≥0代表半正定矩阵，即矩阵的所有特征值均不小于0；λ_i(·)表示矩阵第i个特征值，Re(·)代表取复数的实部；IPI(·)代表无源性指数；

为单馈入系统的回比矩阵；SCR为单馈入系统的短路容量S_ac与电力电子设备的额定容量S_B的比值。

5.如权利要求4所述的基于无源性指数的新能源外特性驱动源网协调判稳方法，其特征在于，异构多馈入系统的建模包括：

分别建立设备侧频域导纳模型Y_{multi_PEDxy}(s)和网络侧频域导纳模型Y_{multi_net}(s)

其中，设备侧频域导纳模型Y_{multi_PEDxy}(s)为：

网络侧频域导纳模型Y_{multi_net}(s)为：

式中，S_Bi,i＝1,...,n表示第i个电力电子设备额定容量，diag(·)表示对角矩阵，符号

表示Y_PEDxy(s)的对角块分别乘以S的对角元；符号

代表Kronecker积，B表示异构多馈入系统的节点导纳矩阵。

6.如权利要求5所述的基于无源性指数的新能源外特性驱动源网协调判稳方法，其特征在于，包括：

根据设备侧频域导纳模型Y_{multi_PEDxy}(s)和网络侧频域导纳模型Y_{multi_net}(s)，获得异构多馈入系统的回差矩阵：

根据回差矩阵c_multi(s)建立异构多馈入系统的闭环特征方程：

其中，符号

代表Y_PEDxy(s)的每个对角块均乘以

7.如权利要求6所述的基于无源性指数的新能源外特性驱动源网协调判稳方法，其特征在于，广义短路比值包括：

gSCR＝minλ{S^-1B}

其中，gSCR为广义短路比值。

8.如权利要求7所述的基于无源性指数的新能源外特性驱动源网协调判稳方法，其特征在于，包括：

根据广义奈奎斯特判据，并通过回比矩阵的特征轨迹对异构多馈入系统的稳定性进行分析，其中，假设异构多馈入系统的原始回比矩阵

特征轨迹在中低频段1～100Hz时最接近(-1，0)点，其余频段远离(-1，0)点，且不与(-1，0)点与无穷远点之间的负实轴存在交点，可得新能源基地电力系统的小干扰稳定的充分条件：

其中，Y_PEDxy,i(s)为第i个变流器端口向内的频域导纳模型，IPI为输入无源性指数。

9.如权利要求8所述的基于无源性指数的新能源外特性驱动源网协调判稳方法，其特征在于，包括：

广义短路比值下限与通过时域仿真得到的临界短路比之间的距离可达最小。

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