CN114966296A - 一种振荡源定位方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种振荡源定位方法及装置，包括：基于变换器的交直流耦合特性，建立三端口导纳模型；通过切换调制模式调整三端口导纳模型的元素分布，以确定防火墙策略，其中，所述防火墙策略包括振荡传播通道在交直流侧的阻断形式；对电力电子化电力系统划分区域，确定所述区域与所述电力电子化电力系统之间的能观性关系；在开启所述防火墙策略后，根据所述能观性关系确定振荡源方位，保证基于变换器防火墙功能直接定位振荡源，无需附加额外的物理装备或进行一次回路切换，提高定位效率。

Description

一种振荡源定位方法及装置
技术领域
本发明涉及电力电子变换器控制技术领域，具体而言，涉及一种振荡源定位方法及装置。
背景技术
在高比例可再生能源和高比例电力电子装备的电力系统背景下，传统的基于同步发电机的交流电力系统正逐步向以电力电子变换器为主导的交直流混联电网转变。
电力电子变流器因多带宽控制环节的作用，易与电网动态发生宽频交互，进而引起小扰动稳定性问题。在现有技术中，主要基于模态分析法建立目标系统的解析模型以分析系统失稳模式，此方法对于系统参数及拓扑的透明度要求较高，不便于复杂系统的黑箱/灰箱应用，在振荡发生时无法快速定位振荡源。
发明内容
本发明解决的问题是如何对振荡源进行快速定位。
为解决上述问题，本发明提供一种振荡源定位方法，包括：
基于变换器的交直流耦合特性，建立三端口导纳模型；通过切换调制模式调整三端口导纳模型的元素分布，以确定防火墙策略，其中，所述防火墙策略包括振荡传播通道在交直流侧的阻断形式；对电力电子化电力系统划分区域，确定所述区域与所述电力电子化电力系统之间的能观性关系；在开启所述防火墙策略后，根据所述能观性关系确定振荡源方位。
可选地，所述基于变换器的交直流耦合特性，建立三端口导纳模型包括：
通过小信号建模法建立变换器的扰动模型；提取所述扰动模型中的交直流侧扰动电压与反馈电流；根据所述交直流侧扰动电压与所述反馈电流的关系，获得所述三端口导纳模型。
可选地，所述通过切换调制模式调整三端口导纳模型的元素分布包括：
将变换器侧电压的调制模式从直接调制切换为补偿调制；在定功率控制模式和定交流电压控制模式下的三端口导纳元素分布。
可选地，所述振荡源定位方法还包括振荡源的在线定位步骤，所述振荡源的在线定位步骤包括：
停用所有变换器的所述防火墙，获得所述电力电子化电力系统的第一振荡频率；启用其中一个变换器的所述防火墙，获得所述电力电子化电力系统的第二振荡频率；获得振荡频率变化值，所述振荡频率变化值包括所述第一振荡频率与第二振荡频率之差的绝对值；判断所述振荡频率变化值是否大于或等于设定误差；若大于或等于所述设定误差，则判断启用的变换器处于振荡源区域的内部，将所述变换器的所述防火墙恢复为停用状态；返回所述启用其中一个变换器的所述防火墙，获得所述电力电子化电力系统的第二振荡频率的步骤，直至所有变换器的防火墙策略均启用过；获得在线定位结果。
可选地，在所述判断所述振荡频率变化值是否大于或等于设定误差之后，还包括：
若所述振荡频率变化值小于所述设定误差，则进行所述在开启所述防火墙策略后，根据所述能观性关系确定振荡源方位步骤，直至所有变换器的防火墙策略均启用过；获得在线定位结果。
可选地，所述对电力电子化电力系统划分区域，确定所述区域与所述电力电子化电力系统之间的能观性关系包括：
将电力电子化电力系统划分为振荡源区域与非振荡源区域；获取系统参数，所述系统参数包括所述振荡源区域的节点扰动电流、所述振荡源区域和所述非振荡源区域的节点阻抗矩阵；基于所述系统参数建立系统节点阻抗方程；根据所述系统节点阻抗方程获得所述能观性关系。
可选地，在所述根据所述系统节点阻抗方程获得所述能观性关系之后，还包括：
对所述系统节点阻抗方程中的所述节点阻抗矩阵赋值，确定所述系统节点阻抗方程中所述振荡源区域的所述节点扰动电流与所述非振荡源区域的节点反馈电压的影响关系；若在所述系统节点阻抗方程中，所述节点扰动电流能影响所述节点反馈电压，则表示所述非振荡源区域对于系统振荡模式可观；若在所述系统节点阻抗方程中，所述节点扰动电流不能影响所述节点反馈电压，则表示所述非振荡源区域对于系统振荡模式不可观。
可选地，所述在开启所述防火墙策略后，根据所述能观性关系确定振荡源方位包括：
判断所述变换器的交流侧振荡是否消除；若是，则振荡源位于所述直流侧区域；若否，则所述振荡源位于所述变换器的交流侧区域。
可选地，所述扰动模型包括主电路小扰动模型、锁相环小扰动模型、电流内环小扰动模型和外环小扰动模型。
相对于现有技术，本发明通过考虑变换器的交直流耦合特性，建立保留交直流动态的三端口导纳模型，然后根据耦合特性简化三端口导纳模型，给出振荡传播通道在交直流侧的阻断形式，以实现变换器的防火墙功能。然后根据振荡阻断形式以及能观性、影响因子对于振荡的阻断影响，提取出振荡源方位与能观性、影响因子之间的关系，根据提取的关系确定振荡源方位，保证系统无需额外增加新的物理装备或进行回路切换，降低了对振荡源的定位成本，也保证定位效率；另一方面，通过本发明提出的定位方法，可以在系统参数和拓扑结构未知的情况下对振荡源定位，可实现对实际工程的黑/灰箱化应用。
另一方面，本发明还提供一种振荡源定位装置，包括：
建模模块，其用于基于变换器的交直流耦合特性，建立三端口导纳模型；调整模块，其用于通过切换调制模式调整三端口导纳模型的元素分布，以确定防火墙策略，其中，所述防火墙策略包括振荡传播通道在交直流侧的阻断形式；划分模块，其用于对电力电子化电力系统划分区域，确定所述区域与所述电力电子化电力系统之间的能观性关系；定位模块，其用于在开启所述防火墙策略后，根据所述能观性关系确定振荡源方位。
所述振荡源定位装置相对于现有技术所具有的有益效果与振荡源定位方法相同，在此不再赘述。
附图说明
图1为本发明实施例的振荡源定位方法的流程框图；
图2为本发明振荡源定位方法另一实施例的流程框图；
图3为本发明实施例的振荡源定位方法的流程示意图；
图4为本发明实施例的振荡源定位方法步骤S100细化后的流程示意图；
图5为本发明实施例的振荡源定位方法步骤S200细化后的流程示意图；
图6为本发明实施例的振荡源定位方法步骤S300细化后的流程示意图；
图7为本发明实施例的振荡源定位方法步骤S400细化后的流程示意图；
图8为本发明实施例的振荡源定位方法步骤S500细化后的流程示意图；
图9为本发明实施例的振荡源定位方法的定功率控制模式下防火墙功能示意图；
图10为本发明实施例的振荡源定位方法的定交流电压控制模式下防火墙功能示意图；
图11为本发明实施例的振荡源定位方法的振荡源的在线定位方法的时域仿真测试示意图；
图12为本发明实施例的振荡源定位方法的振荡源的在线定位方法的另一时域仿真测试示意图。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。虽然附图中显示了本发明的某些实施例，然而应当理解的是，本发明可以通过各种形式来实现，而且不应该被解释为限于这里阐述的实施例，相反提供这些实施例是为了更加透彻和完整地理解本发明。应当理解的是，本发明的附图及实施例仅用于示例性作用，并非用于限制本发明的保护范围。
应当理解，本发明的方法实施方式中记载的各个步骤可以按照不同的顺序执行，和/或并行执行。此外，方法实施方式可以包括附加的步骤和/或省略执行示出的步骤。本发明的范围在此方面不受限制。
本文使用的术语“包括”及其变形是开放性包括，即“包括但不限于”。术语“基于”是“至少部分地基于”。术语“一个实施例”表示“至少一个实施例”；术语“另一实施例”表示“至少一个另外的实施例”；术语“一些实施例”表示“至少一些实施例”；术语“可选地”表示“可选的实施例”。其他术语的相关定义将在下文描述中给出。需要注意，本发明中提及的“第一”、“第二”等概念仅用于对不同的装置、模块或单元进行区分，并非用于限定这些装置、模块或单元所执行的功能的顺序或者相互依存关系。
需要注意，本发明中提及的“一个”、“多个”的修饰是示意性而非限制性的，本领域技术人员应当理解，除非在上下文另有明确指出，否则应该理解为“一个或多个”。
如图1和图3所示，本发明实施例提供一种振荡源定位方法，包括：
步骤S100，基于变换器的交直流耦合特性，建立三端口导纳模型。
本发明提供的振荡源定位方法适用于高度电力电子化的交直流混联系统，包括高压大容量集中送出场景，例如风光电源集群经交流输电线路并网系统、风光电源集群经多端柔性直流并网系统等；还包括低压分布式微电网接入场景，例如分布式光/储新能源同构发电系统、分布式光/储新能源异构发电系统等。
在一实施例中，电力电子化电力系统中具有多个变换器，针对每个变换器的交直流耦合特性，建立该变换器对应的三端口导纳模型，对每个变换器的三端口导纳模型进行建立和调整，为每个变换器制定防火墙的启停逻辑，用于在后续步骤中通过控制变量的方法帮助判断变换器是否处于振荡源区域，并进一步确定哪些变换器处于振荡源区域。
通过变换器交流侧的d轴、q轴小信号电流和电压、直流侧的小信号电流和电压建立保留交直流动态的三端口导纳模型，保证根据导纳模型直观获取变换器交流侧和直流侧两侧的小信号关系。
在一实施例中，类比电路中的无源互感元件，绘制三端口导纳模型对应的等效电路图，将受控电流源表征的耦合项分别表示为交流支路和直流支路之间的互感阻抗，二者数值互不相同。
步骤S200，通过切换调制模式调整所述三端口导纳模型的元素分布，以确定防火墙策略，其中，所述防火墙策略包括振荡传播通道在交直流侧的阻断形式。
在一实施例中，建立三端口导纳模型后，由于三端口导纳模型具有耦合项，其主要受控制变化而影响，故通过切换调制模式可以消除部分耦合项以此改变三端口导纳的元素分布，实现振荡防火墙功能，即实现对变换器直流侧至交流侧的振荡阻断。
在一实施例中，通过切换调制模式，可在定功率模式、定交流电压控制模式下，调整三端口导纳模型的元素分布，一方面保证屏蔽变换器直流小信号电压对交流侧的d轴、q轴小信号电流的影响，即直流侧振荡向交流侧传播的通道被阻断；另一方面保证交流侧振荡向直流侧传播的通道有效。
步骤S300，对电力电子化电力系统划分区域，确定所述区域与所述电力电子化电力系统之间的能观性关系。
将电力电子化电力系统划分为不同区域，根据步骤S200中简化后的三端口导纳模型可知，对振荡阻断具有方向性，即阻断直流侧振荡向交流侧传播的通道，保证交流侧振荡向直流侧传播的通道有效。故可基于区域与区域之间的振荡的影响来评估阻断效果。
在一实施例中，将电力电子化电力系统划分为A、B两区域，判断不同情况下，A区域的振荡电流是否能影响B区域的反馈电压，若不能影响，即不可观，同时改变B区域的阻抗参数，无法对A区域的电压和电流造成影响，则表示B区域不参与电力电子化电力系统的振荡模式；若能影响，即可观，同时改变B区域的阻抗参数，表示B区域参与电力电子化电力系统的振荡模式。
步骤S400，在开启所述防火墙策略后，根据所述能观性关系确定振荡源方位。
根据振荡源所处的位置，选取不同的阻断通道会导致不同的效果，故可以在开启防火墙策略后，根据振荡源区域与非振荡源区域的振荡传播通道与传播模式确定振荡源方位。
在一实施例中，根据步骤S300的方法，确定振荡源在不同情况下的能观性与参与因子后，基于能观性和参与因子确定变换器是否处于振荡源区域。
与现有技术相比，本发明通过建立三端口导纳模型，利用三端口导纳模型中的交直流耦合特性，基于控制主导的变换器防火墙功能，无需额外增加物理装备或进行一次回路切换，可以大幅度降低在线定位复杂性，保证对振荡区域进行快速定位。对电力电子化电力系统划分区域，确定在变换器采用补偿调制时，消去直流侧对于交流侧动态的影响，阻断了变换器直流侧振荡向交流侧传播的通道，实现对电力电子化电力系统中各处振荡的分级切除及抑制，不断分离非振荡区域以逐步逼近振荡源区域，实现对振荡源的定位，可以在系统参数及拓扑未知的情况下确定振荡源位置，便于实际工程中的黑/灰箱化应用。
可选地，如图4所示，所述基于变换器的交直流耦合特性，建立三端口导纳模型包括：
步骤S101，通过小信号建模法建立变换器的扰动模型。
可选地，所述扰动模型包括主电路小扰动模型、锁相环小扰动模型、电流内环小扰动模型和外环小扰动模型（包括直流电压环、有功/无功功率环、交流电压环等）。
步骤S102，提取所述扰动模型中的交直流侧扰动电压与反馈电流。
通过小信号建模法建立扰动模型后，消去中间变量，提取交直流侧扰动电压和反馈电流的输入和输出关系，获取保留交直流动态的三端口导纳模型，可以表示为：
Figure DEST_PATH_IMAGE002
，
其中，
Figure DEST_PATH_IMAGE004
表示交流侧的d轴、q轴小信号电流；
Figure DEST_PATH_IMAGE006
表示交流侧的d轴、q轴小信号电压；
Figure DEST_PATH_IMAGE008
表示直流小信号电流；
Figure DEST_PATH_IMAGE010
表示直流小信号电压；
Figure DEST_PATH_IMAGE012
，
Figure DEST_PATH_IMAGE014
，
Figure DEST_PATH_IMAGE016
，
Figure DEST_PATH_IMAGE018
为三端口导纳的矩阵元素。
三端口导纳模型可采用无源互感电路近似表征，区别仅在于该三端口导纳的电路互感不同（即两个耦合项互不相等）。耦合项
Figure DEST_PATH_IMAGE020
表示直流侧对交流侧的影响，耦合项
Figure DEST_PATH_IMAGE022
表示交流侧对直流侧的影响；交直流侧振荡的传播通道由耦合项
Figure 963223DEST_PATH_IMAGE020
和
Figure 614784DEST_PATH_IMAGE022
共同组成。
在一实施例中，如图9和图10所示，考虑两种典型控制方式下的两电平电压源型变换器，定功率控制模式下的电力电子化电力系统电气参数为：交流侧滤波电阻为0.27
Figure DEST_PATH_IMAGE024
、滤波电感为0.4
Figure DEST_PATH_IMAGE026
、直流侧电容为20mF、有功功率等级为300MW，控制参数为：功率环带宽为2.5Hz、锁相环带宽为40Hz、电流环带宽为200Hz、控制器延时为100ms。定交流电压控制模式下的电力电子化电力系统电气参数为：交流侧滤波电阻为0.25
Figure DEST_PATH_IMAGE028
、滤波电感为7mH、直流侧电容为35
Figure DEST_PATH_IMAGE030
，控制参数为：交流电压环带宽为20Hz、电流环带宽为200Hz、控制器延时为100ms。基于三端口阻抗，直观地对比了直接调制（即变换器输出调制比不经过直流电压补偿）和补偿调制（即变换器输出调制比经过直流电压补偿）对变换器三端口阻抗的影响，其中补偿调制主要影响耦合项
Figure DEST_PATH_IMAGE032
和
Figure DEST_PATH_IMAGE034
（如图9和图10右数第一列所示），对于定功率控制模式以及定交流电压控制模式，耦合项
Figure 987996DEST_PATH_IMAGE032
被完全消除。
步骤S103，根据所述交直流侧扰动电压与所述反馈电流的关系，获得所述三端口导纳模型。
基于小信号建模方法，建立变换器的小信号扰动模型，消去中间变量后提取交直流侧扰动电压和反馈电流的输入输出关系，获得保留交直流动态的三端口导纳模型，根据三端口导纳模型，可以获得交直流两侧的扰动电压的相互影响情况。
可选地，如图5所示，所述通过切换调制模式调整所述三端口导纳模型的元素分布包括：
步骤S201，将变换器侧电压的调制模式从直接调制切换为补偿调制。
步骤S202，在定功率控制模式和定交流电压控制模式下的三端口导纳元素分布。
因三端口导纳模型主要受控制变化影响，故可以通过切换调制模式实现耦合项的消去，以实现变换器直流侧至交流侧的振荡阻断。
直接调制可以表示为：
Figure DEST_PATH_IMAGE036
，
补偿调制可以表示为：
Figure DEST_PATH_IMAGE038
，
其中，
Figure DEST_PATH_IMAGE040
表示变换器侧电压的dq小信号分量，
Figure DEST_PATH_IMAGE042
表示其稳态值；
Figure DEST_PATH_IMAGE044
表示控制输出参考电压的dq小信号分量；
Figure DEST_PATH_IMAGE046
表示直流小信号电压，
Figure DEST_PATH_IMAGE048
表示直流小信号电压稳态值。
将直接调制与补偿调制公式代入三端口导纳模型，可得，在定功率控制模式、定交流电压控制模式下，三端口导纳模型可退化为：
Figure DEST_PATH_IMAGE050
，
其中，耦合项
Figure 803112DEST_PATH_IMAGE020
=0，
Figure DEST_PATH_IMAGE052
对
Figure DEST_PATH_IMAGE054
的影响被屏蔽，即直流侧振荡向交流侧传播的通道被阻断；耦合项
Figure DEST_PATH_IMAGE056
，即交流侧振荡向直流侧传播的通道有效。对调制模式的切换，可以实现变换器直流侧至交流侧的振荡被阻断，即实现振荡防火墙功能。
可选地，如图6所示，所述对电力电子化电力系统划分区域，确定所述区域与所述电力电子化电力系统之间的能观性关系包括：
步骤S301，将电力电子化电力系统划分为振荡源区域与非振荡源区域。
步骤S302，获取系统参数，所述系统参数包括所述振荡源区域的节点扰动电流、所述振荡源区域和所述非振荡源区域的节点阻抗矩阵。
步骤S303，基于所述系统参数建立系统节点阻抗方程。
步骤S304，根据所述系统节点阻抗方程获得所述能观性关系。
通过对退化后的三端口导纳模型可以看出，开启振荡防火墙功能后，对振荡阻断具有方向性。其在不同失稳情况下的阻断效果也存在差异，故可以基于电力电子化电力系统不同区域之间的能观性与参与因子概念来评估阻断效果，并提取能观性与参与因子在不同情况下的特征，根据特征判断振荡源所在区域。
在一实施例中，将电力电子化电力系统划分为两个区域，分别为振荡源区域（即A区）和非振荡源区域（即B区），对A区注入扰动电流
Figure DEST_PATH_IMAGE058
，其相应的系统节点阻抗方程可以表示为：
Figure DEST_PATH_IMAGE060
，
其中，
Figure DEST_PATH_IMAGE062
为区域A的节点反馈电压，
Figure DEST_PATH_IMAGE064
为区域B的节点反馈电压，
Figure DEST_PATH_IMAGE066
，
Figure DEST_PATH_IMAGE068
，
Figure DEST_PATH_IMAGE070
和
Figure DEST_PATH_IMAGE072
共同组成区域A和区域B的节点阻抗矩阵。
可选地，在所述根据所述系统节点阻抗方程获得所述能观性关系之后，还包括：
步骤S305，对所述系统节点阻抗方程中的所述节点阻抗矩阵赋值，确定所述系统节点阻抗方程中所述振荡源区域的所述节点扰动电流与所述非振荡源区域的节点反馈电压的影响关系。
步骤S306，若在所述系统节点阻抗方程中，所述节点扰动电流能影响所述节点反馈电压，则表示所述非振荡源区域对于电力电子化电力系统振荡模式可观。
步骤S307，若在所述系统节点阻抗方程中，所述节点扰动电流不能影响所述节点反馈电压，则表示所述非振荡源区域对于电力电子化电力系统振荡模式不可观。
在一实施例中，当
Figure DEST_PATH_IMAGE074
=0时，系统节点阻抗方程可以等效转化为：
Figure DEST_PATH_IMAGE076
，
其中，角标（0）和（1）表示迭代次数分别为0和1。
区域-A的振荡电流
Figure DEST_PATH_IMAGE078
无法影响区域-B的节点反馈电压
Figure DEST_PATH_IMAGE080
，即非振荡源区域对于电力电子化电力系统振荡模式不可观，表示非振荡源区域对于电力电子化电力系统振荡能观性为0。改变非振荡源区域的阻抗参数
Figure DEST_PATH_IMAGE082
无法对振荡源区域电压
Figure DEST_PATH_IMAGE084
、电流
Figure DEST_PATH_IMAGE085
造成影响，即非振荡源区域不参与电力电子化电力系统的振荡模式，表示非振荡源区域对电力电子化电力系统的振荡模式的参与因子为0。
当
Figure DEST_PATH_IMAGE087
时，系统节点阻抗方程可以等效转化为：
Figure DEST_PATH_IMAGE089
，
由等效转化后的系统节点阻抗方程可知，区域-A的振荡电流
Figure DEST_PATH_IMAGE090
可以影响区域-B的节点反馈电压
Figure 961692DEST_PATH_IMAGE080
，即非振荡源区域对于电力电子化电力系统振荡模式能观，表示表示非振荡源区域对于电力电子化电力系统振荡能观性不为0。改变非振荡源区域的阻抗参数
Figure DEST_PATH_IMAGE091
无法对振荡源区域电压
Figure 518576DEST_PATH_IMAGE084
、电流
Figure 582346DEST_PATH_IMAGE090
造成影响，即非振荡源区域不参与电力电子化电力系统的振荡模式，表示表示非振荡源区域对电力电子化电力系统的振荡模式的参与因子为0。
根据振荡源所处位置，选取不同的阻断通道会导致不同的效果。在阻断振荡源区域向非振荡源区域的振荡传播通道后，振荡源区域体现振荡，而非振荡源区域不体现振荡且不参与电力电子化电力系统的振荡模式；以及在阻断非振荡源区域向振荡源区域的振荡传播通道后，振荡源区域体现振荡，而非振荡源区域也体现振荡且不参与电力电子化电力系统的振荡模式。可根据不同模式所表现出的特点判断当前的变换器是否处于振荡源区域，进而通过选取不同的变换器确定振荡源所处位置。
可选地，如图7所示，所述在开启所述防火墙策略后，根据所述能观性关系确定振荡源方位包括：
步骤S401，判断所述变换器的交流侧振荡是否消除。
步骤S402，若是，则振荡源位于所述直流侧区域。
步骤S403，若否，则所述振荡源位于所述变换器的交流侧区域。
根据步骤S200退化后的三端口导纳模型与能观性和参与因子可确定振荡源方位。
具体地，确定逻辑包括：
若开启该变换器的防火墙功能后，变换器交流侧的振荡消除，而直流侧的振荡继续存在，则振荡源应位于该变换器的直流侧区域。
若开启该变换器的防火墙功能后，变换器交流侧和直流侧的振荡均继续存在，则振荡源应位于该变换器的交流侧区域。
可选地，如图2和图8所示，所述振荡源定位方法还包括振荡源的在线定位步骤，所述振荡源的在线定位步骤包括：
步骤S501，停用所有变换器的所述防火墙，获得所述电力电子化电力系统的第一振荡频率。
因电力电子化电力系统内通常具有多个变换器，故在发生振荡后，对所有的变换器停用防火墙功能，获取此时电力电子化电力系统的振荡频率，将此时刻电力电子化电力系统的振荡频率作为基础振荡频率，通过控制变量，一步步逼近振荡源所处区域。
步骤S502，启用其中一个变换器的所述防火墙，获得所述电力电子化电力系统的第二振荡频率。
在一实施例中，随机启用一个变换器的防火墙功能，判断此变换器是否处于振荡源区域。具体地，启用变换器的防火墙功能后，获得电力电子化电力系统的第二振荡频率。
步骤S503，获得振荡频率变化值，所述振荡频率变化值包括所述第一振荡频率与第二振荡频率之差的绝对值。
在一实施例中，第一振荡频率表示为
Figure DEST_PATH_IMAGE093
，第二振荡频率表示为
Figure DEST_PATH_IMAGE095
，在获得
Figure 577984DEST_PATH_IMAGE093
和
Figure 536277DEST_PATH_IMAGE095
后，计算
Figure DEST_PATH_IMAGE097
，以获得开启变换器后电力电子化电力系统振荡频率的变化量，基于电力电子化电力系统振荡频率的变化量判断变换器是否处于振荡源区域的内部。
步骤S504，判断所述振荡频率变化值是否大于或等于设定误差。
求得电力电子化电力系统振荡频率变化量后，与设定误差
Figure DEST_PATH_IMAGE099
判断大小关系。
步骤S505，若大于或等于所述设定误差，则判断启用的变换器处于振荡源区域的内部，将所述变换器的所述振荡防火墙恢复为停用状态。
步骤S506，返回所述启用其中一个变换器的所述防火墙，获得所述电力电子化电力系统的第二振荡频率的步骤，直至所有变换器的防火墙策略均启用过。
对所有的变换器一一判断，将处于振荡源区域内部的变换器的振荡防火墙恢复为停用状态，并确定振荡源区域。
步骤S507，获得在线定位结果。
在一实施例中，停用所有变换器对应的防火墙功能，然后获取此时的第一振荡频率，随机开启一个变换器的防火墙功能，获得第二振荡频率，判断振荡频率的变化量是否大于或等于设定误差，若是，则表示此变换器处于振荡源区域内部，将此变换器的振荡防火墙恢复为停用状态，并重复此过程，直至所有变换器均被检测过，获得在线定位结果，并可根据此结果进一步获得振荡源区域。
一实施例中，所采用的测试系统为风光电源经多端柔性直流并网系统：共包含三个风电场，两个送端换流站以及两个受端换流站；风电场采用单机聚合模型，机侧部分采用恒功率源进行等效；送端换流站工作在定交流电压控制模式下，为风电场提供交流电压支撑；受端换流站工作在定直流电压/无功功率模式下，提供直流网电压支撑，同时保证单位功率因数输出。风场并网变换器的电气参数为：交流侧滤波电阻为0.27
Figure 795220DEST_PATH_IMAGE024
、滤波电感为0.4
Figure 346287DEST_PATH_IMAGE026
、直流侧电容为11.4F、有功功率等级为750MW、无功功率等级为0Mvar，控制参数为：直流电压环带宽为12Hz、锁相环带宽为40Hz、电流内环带宽为200Hz、控制器延时为100ms；送端换流站的电气参数为：交流侧滤波电阻为0.25
Figure 614457DEST_PATH_IMAGE028
、滤波电感为7mH、直流侧电容为35
Figure 137842DEST_PATH_IMAGE030
，控制参数为：交流电压环带宽为25Hz、电流内环带宽为200Hz、控制器延时为100ms；受端换流站的电气参数为：交流侧滤波电阻为0.25
Figure 302107DEST_PATH_IMAGE028
、滤波电感为7mH、直流侧电容为35
Figure 340470DEST_PATH_IMAGE030
，控制参数为：功率环带宽为3Hz、直流电压环带宽为15Hz、锁相环带宽为25Hz、电流内环带宽为200Hz。交流传输线电阻为0.011
Figure 350015DEST_PATH_IMAGE028
/km、电感为0.94mH/km，而直流传输线电阻为0.011
Figure 790223DEST_PATH_IMAGE028
/km、电感为1.49mH/km、电容为0.19mF/km。
如图11和图12所示，在一实施例中，基于防火墙启停逻辑对振荡源实施定位的时域仿真结果为14s时，电力电子化电力系统发生振荡且频率为8Hz。在17s时，启用送端换流站-1的防火墙（即将直接调制切换为补偿调制），此时电力电子化电力系统的振荡频率仍为8Hz，满足设定误差要求（设定误差
Figure 859810DEST_PATH_IMAGE099
=0.01），且直流区域-A、交流区域-A的振荡由可观变为不可观。根据步骤S401-S403的逻辑可得，振荡源位于送端换流站-2的直流侧区域，由此，可定位到振荡源位于直流区域-C以及交流区域-C、-D，保证在不知道系统参数和拓扑的情况下对振荡源进行定位，便于实际工程的黑/灰箱化应用。
可选地，在所述判断所述振荡频率变化值是否大于或等于设定误差之后，还包括：
若所述振荡频率变化值小于所述设定误差，则进行所述在开启所述防火墙策略后，根据所述能观性关系确定振荡源方位步骤，直至所有变换器的防火墙策略均启用过；
获得在线定位结果。
当振荡频率变化值小于设定误差时，通过步骤S401-S403的逻辑判断振荡源处于当前变换器的直流侧或交流侧，然后返回步骤S502重新启用一个变换器，重新判断振荡源所处位置，以逐渐逼近振荡源区域位置。
另一方面，本发明还提供一种振荡源定位装置包括：
建模模块，其用于基于变换器的交直流耦合特性，建立三端口导纳模型；
调整模块，其用于通过切换调制模式调整所述三端口导纳模型的元素分布，以确定防火墙策略，其中，所述防火墙策略包括振荡传播通道在交直流侧的阻断形式；
划分模块，其用于对电力电子化电力系统划分区域，确定所述区域与所述电力电子化电力系统之间的能观性关系；
定位模块，其用于在开启所述防火墙策略后，根据所述能观性关系确定振荡源方位
所述振荡源定位装置相对于现有技术所具有的有益效果与振荡源定位方法相同，在此不再赘述。
本发明又一实施例提供的一种电子设备，包括存储器和处理器；所述存储器，用于存储计算机程序；所述处理器，用于当执行该计算机程序时，实现如上所述的振荡源定位方法。
本发明又一实施例提供的一种计算机可读存储介质上存储有计算机程序，当所述计算机程序被处理器执行时，实现如上所述的振荡源定位方法。
现将描述可以作为本发明的服务器或客户端的电子设备，其是可以应用于本发明的各方面的硬件设备的示例。电子设备旨在表示各种形式的数字电子的计算机设备，诸如，膝上型计算机、台式计算机、工作台、个人数字助理、服务器、刀片式服务器、大型计算机、和其它适合的计算机。电子设备还可以表示各种形式的移动装置，诸如，个人数字处理、蜂窝电话、智能电话、可穿戴设备和其它类似的计算装置。本文所示的部件、它们的连接和关系、以及它们的功能仅仅作为示例，并且不意在限制本文中描述的和/或者要求的本发明的实现。
电子设备包括计算单元，其可以根据存储在只读存储器（ROM）中的计算机程序或者从存储单元加载到随机访问存储器（RAM）中的计算机程序，来执行各种适当的动作和处理。在RAM中，还可存储设备操作所需的各种程序和数据。计算单元、ROM以及RAM通过总线彼此相连。输入/输出（I/O）接口也连接至总线。
计算机系统可以包括客户端和服务器。客户端和服务器一般远离彼此并且通常通过通信网络进行交互。通过在相应的计算机上运行并且彼此具有客户端-服务器关系的计算机程序来产生客户端和服务器的关系。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，所述的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(Read-Only Memory，ROM)或随机存储记忆体(Random AccessMemory，RAM)等。在本申请中，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单元来实现本发明实施例方案的目的。另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以是两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。
虽然本公开披露如上，但本公开的保护范围并非仅限于此。本领域技术人员在不脱离本公开的精神和范围的前提下，可进行各种变更与修改，这些变更与修改均将落入本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种振荡源定位方法，其特征在于，包括：
基于变换器的交直流耦合特性，建立三端口导纳模型；
通过切换调制模式调整三端口导纳模型的元素分布，以确定防火墙策略，其中，所述防火墙策略包括振荡传播通道在交直流侧的阻断形式；
对电力电子化电力系统划分区域，确定所述区域与所述电力电子化电力系统之间的能观性关系；
在开启所述防火墙策略后，根据所述能观性关系确定振荡源方位。
2.根据权利要求1所述的振荡源定位方法，其特征在于，所述基于变换器的交直流耦合特性，建立三端口导纳模型包括：
通过小信号建模法建立变换器的扰动模型；
提取所述扰动模型中的交直流侧扰动电压与反馈电流；
根据所述交直流侧扰动电压与所述反馈电流的关系，获得所述三端口导纳模型。
3.根据权利要求1所述的振荡源定位方法，其特征在于，所述通过切换调制模式调整三端口导纳模型的元素分布包括：
将变换器侧电压的调制模式从直接调制切换为补偿调制；
在定功率控制模式和定交流电压控制模式下的三端口导纳元素分布。
4.根据权利要求1所述的振荡源定位方法，其特征在于，所述振荡源定位方法还包括振荡源的在线定位的步骤，所述振荡源的在线定位的步骤包括：
停用所有变换器的所述防火墙，获得所述电力电子化电力系统的第一振荡频率；
启用其中一个变换器的所述防火墙，获得所述电力电子化电力系统的第二振荡频率；
获得振荡频率变化值，所述振荡频率变化值包括所述第一振荡频率与第二振荡频率之差的绝对值；
判断所述振荡频率变化值是否大于或等于设定误差；
若大于或等于所述设定误差，则判断启用的变换器处于振荡源区域的内部，将所述变换器的所述防火墙恢复为停用状态；
返回所述启用其中一个变换器的所述防火墙，获得所述电力电子化电力系统的第二振荡频率的步骤，直至所有变换器的防火墙策略均启用过；
获得在线定位结果。
5.根据权利要求4所述的振荡源定位方法，其特征在于，在所述判断所述振荡频率变化值是否大于或等于设定误差之后，还包括：
若所述振荡频率变化值小于所述设定误差，则进行所述在开启所述防火墙策略后，根据所述能观性关系确定振荡源方位步骤，直至所有变换器的防火墙策略均启用过；
获得在线定位结果。
6.根据权利要求1所述的振荡源定位方法，其特征在于，所述对电力电子化电力系统划分区域，确定所述区域与所述电力电子化电力系统之间的能观性关系包括：
将所述电力电子化电力系统划分为振荡源区域与非振荡源区域；
获取系统参数，所述系统参数包括所述振荡源区域的节点扰动电流、所述振荡源区域和所述非振荡源区域的节点阻抗矩阵；
基于所述系统参数建立系统节点阻抗方程；
根据所述系统节点阻抗方程获得所述能观性关系。
7.根据权利要求6所述的振荡源定位方法，其特征在于，在所述根据所述系统节点阻抗方程获得所述能观性关系之后，还包括：
对所述系统节点阻抗方程中的所述节点阻抗矩阵赋值，确定所述系统节点阻抗方程中所述振荡源区域的所述节点扰动电流与所述非振荡源区域的节点反馈电压的影响关系；
若在所述系统节点阻抗方程中，所述节点扰动电流能影响所述节点反馈电压，则表示所述非振荡源区域对于电力电子化电力系统振荡模式可观；
若在所述系统节点阻抗方程中，所述节点扰动电流不能影响所述节点反馈电压，则表示所述非振荡源区域对于电力电子化电力系统振荡模式不可观。
8.根据权利要求1所述的振荡源定位方法，其特征在于，所述在开启所述防火墙策略后，根据所述能观性关系确定振荡源方位包括：
判断所述变换器的交流侧振荡是否消除；
若是，则振荡源位于所述直流侧区域；
若否，则所述振荡源位于所述变换器的交流侧区域。
9.根据权利要求2所述的振荡源定位方法，其特征在于，所述扰动模型包括主电路小扰动模型、锁相环小扰动模型、电流内环小扰动模型和外环小扰动模型。
10.一种振荡源定位装置，其特征在于，包括：
建模模块，其用于基于变换器的交直流耦合特性，建立三端口导纳模型；
调整模块，其用于通过切换调制模式调整三端口导纳模型的元素分布，以确定防火墙策略，其中，所述防火墙策略包括振荡传播通道在交直流侧的阻断形式；
划分模块，其用于对电力电子化电力系统划分区域，确定所述区域与所述电力电子化电力系统之间的能观性关系；
定位模块，其用于在开启所述防火墙策略后，根据所述能观性关系确定振荡源方位。
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