一种光伏发电系统动态特性分析方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种光伏发电系统动态特性分析方法及装置，该方法包括获取电网正序同步相角和电网负序相角；计算注入电流指令；计算该光伏发电系统的运行特性指标；该装置包括矢量变换模块、正负双序全数字锁相环、电流计算模块和动态特性分析模块。与现有技术相比，本发明专利技术提供的一种光伏发电系统动态特性分析方法及装置，具有正/负序解耦闭锁功能，可以在严重故障下进行正/负序闭锁，反映惯量增大效应，也可以更全面的获取电网对称/不对称故障时光伏发电系统的动态特性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及新能源发电
，具体涉及一种光伏发电系统动态特性获取方法。
技术介绍
随着光伏发电接入电网的规模不断增大，其对电网的影响得到了广泛关注和研究。近来，光伏发电技术发展的主要动向之一是对光伏发电系统整体运行特性的研究，其重点已经从正常电网条件下的运行特性研究转向了电网故障条件下的不脱网或穿越运行特性研究。目前，国内外基于光伏发电系统运行特性研究，提出了多个适用于电网仿真分析的动态模型。例如：国外，WECC可再生能源建模工作组研究建立了两种通用的光伏发电系统正序动态模型；GE公司发布了针对其系列光伏发电系统产品的稳定分析用模型；国内，国家标准“GB/T光伏发电系统建模导则”提出了光伏发电站计算模型。上述这些光伏发电系统动态模型已被广泛研究并使用，但也存在一定的局限性。例如：这些模型仅考虑正序网络，即无论是稳态还是暂态故障均认为电网电压三相平衡，不考虑负序分量和零序分量。而实际电力系统中的不对称故障比对称故障更频繁，若光伏发电控制系统设计中未考虑电压不平衡的现实，很小的不平衡(负序)电压将造成电网电压波形的畸变，可能导致锁相环锁相失败，无法实现故障穿越，一旦光伏发电系统的功率相对于电网足够大时，这种缺乏不平衡电压控制能力的光伏发电系统将会导致电网的不稳定，最终光伏发电系统不得不从电网中解列。从电网安全运行角度，要求光伏发电系统能够承受诸如相间短路引起的一定程度的负序电流而不脱网，还要能承受稳态达2％，暂态达5％(甚至更高)的不平衡电压而不跳闸。由于上述这些模型不考虑负序网络，因此不能充分反映电网电压不平衡或不对称故障时光伏发电系统的动态特性。
技术实现思路
为了满足现有技术的需要，本专利技术提供了一种光伏发电系统动态特性分析方法及系统。第一方面，本专利技术中一种光伏发电系统动态特性分析方法的技术方案是：所述动态特性分析方法包括：获取所述光伏发电系统交流出口侧的端电压在α-β静止坐标系下的正序分量和负序分量分别对所述正序分量和负序分量进行锁相得到电网正序同步相角θ+和电网负序相角θ-；依据所述电网正序同步相角θ+、电网负序相角θ-，以及所述光伏发电系统的有功控制指令和无功控制指令计算注入电流指令；所述光伏发电系统依据该注入电流指令向电网馈送电能；依据所述注入电流指令包含的正序注入电流和负序注入电流以及所述光伏发电系统中并网点的端电压和电流计算该光伏发电系统的运行特性指标；所述运行特性指标包括并网点负序电流含有率λI和并网点电压三相不平衡度λV。第二方面，本专利技术中一种光伏发电系统动态特性分析装置的技术方案是：所述动态特性分析装置包括矢量变换模块、正负双序全数字锁相环、电流计算模块和动态特性分析模块；所述矢量变换模块，用于获取所述光伏发电系统交流出口侧的端电压在α-β静止坐标系下的正序分量和负序分量所述正负双序全数字锁相环，分别对所述正序分量和负序分量进行锁相得到电网正序同步相角θ+和电网负序相角θ-；所述电流计算模块，依据所述电网正序同步相角θ+、电网负序相角θ-，以及所述光伏发电系统的有功控制指令和无功控制指令计算注入电流指令；所述动态特性分析模块，依据所述注入电流指令包含的正序注入电流和负序注入电流以及所述光伏发电系统中并网点的端电压和电流计算该光伏发电系统的运行特性指标。与最接近的现有技术相比，本专利技术的有益效果是：1、本专利技术提供的一种光伏发电系统动态特性分析方法及装置，采用正负双序全数字锁相环，能够在不同锁相误差、不同响应速度下锁定电网电压的正/负序相角，可以为包括光伏发电、风力发电在内的电力电子接口的新能源发电系统提供正/负序同步控制基准，基于该锁相环可以将现有技术中涉及的正序动态模型扩展到正/负序动态模型，采用机电暂态仿真的手段，能够更全面反映光伏发电系统的对称/不对称故障下的动态特性；2、本专利技术提供的一种光伏发电系统动态特性分析方法及装置，正负双序全数字锁相环包括前馈调节单元，能偶在序电压低幅值时进行反比例补偿，可以有效减缓环路增益的非线性突变，达到稳定锁相环的目的；3、本专利技术提供的一种光伏发电系统动态特性分析方法及装置，具有正/负序解耦闭锁功能，可以在严重故障下进行正/负序闭锁，反映惯量增大效应。通过搭建光伏发电系统动态模型，采用机电暂态仿真的手段，可以更全面的获取电网对称/不对称故障时光伏发电系统的动态特性。附图说明图1：本专利技术实施例中一种光伏发电系统动态特性分析方法流程图；图2：本专利技术实施例中一种光伏发电系统动态特性分析系统结构示意图；图3：本专利技术实施例中电网电压矢量变换示意图；图4：本专利技术实施例中正负双序全数字锁相环结构示意图；图5：本专利技术实施例中第一前馈调节单元工作点示意图；图6：本专利技术实施例中第二前馈调节单元工作点示意图。其中，1：矢量变换模块；2：正负双序全数字锁相环；3：电流计算模块；4：动态特性分析模块；5：光伏逆变器；6：电力传输线；7：升压变压器；8：电力系统；9：电压测量装置；21：正序锁相环；22：负序锁相环。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地说明，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，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，都属于本专利技术保护的范围。下面分别结合附图，对本专利技术实施例提供的一种光伏发电系统动态特性分析方法期系统进行说明。图1为本专利技术实施例中一种光伏发电系统动态特性分析方法的流程图，如图所示，本实施例中光伏发电系统动态特性分析方法的具体步骤为：步骤S01：获取光伏发电系统交流出口侧的端电压在α-β静止坐标系下的正序分量和负序分量步骤S02：分别对正序分量和负序分量进行锁相得到电网正序同步相角θ+和电网负序相角θ-。步骤S03：依据电网正序同步相角θ+、电网负序相角θ-，以及光伏发电系统的有功控制指令和无功控制指令计算注入电流指令，光伏发电系统依据该注入电流指令向电网馈送电能。步骤S04：依据注入电流指令包含的正序注入电流和负序注入电流以及光伏发电系统中并网点的端电压和电流计算该光伏发电系统的运行特性指标；运行特性指标包括并网点负序电流含有率λI和并网点电压三相不平衡度λV。下面对上述步骤进行具体说明：1、步骤S01：本实施例中光伏发电系统既适用于集中式光伏电站也适用于单台逆变器本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光伏发电系统动态特性分析方法，其特征在于，所述动态特性分析方法包括：获取所述光伏发电系统交流出口侧的端电压在α‑β静止坐标系下的正序分量和负序分量分别对所述正序分量和负序分量进行锁相得到电网正序同步相角θ+和电网负序相角θ‑；依据所述电网正序同步相角θ+、电网负序相角θ‑，以及所述光伏发电系统的有功控制指令和无功控制指令计算注入电流指令；所述光伏发电系统依据该注入电流指令向电网馈送电能；依据所述注入电流指令包含正序注入电流和负序注入电流以及所述光伏发电系统中并网点的端电压和电流计算该光伏发电系统的运行特性指标；所述运行特性指标包括并网点负序电流含有率λI和并网点电压三相不平衡度λV。

【技术特征摘要】
1.一种光伏发电系统动态特性分析方法，其特征在于，所述动态特性分析方法包括：
获取所述光伏发电系统交流出口侧的端电压在α-β静止坐标系下的正序分量和负
序分量分别对所述正序分量和负序分量进行锁相得到电网正序同步相角θ+和电网负序
相角θ-；
依据所述电网正序同步相角θ+、电网负序相角θ-，以及所述光伏发电系统的有功控制指
令和无功控制指令计算注入电流指令；所述光伏发电系统依据该注入电流指令向电网馈送
电能；
依据所述注入电流指令包含正序注入电流和负序注入电流以及所述光伏发电系
统中并网点的端电压和电流计算该光伏发电系统的运行特性指标；所述运行特性指标包括
并网点负序电流含有率λI和并网点电压三相不平衡度λV。
2.如权利要求1所述的一种光伏发电系统动态特性分析方法，其特征在于，所述获取正
序分量和负序分量包括：
采用对称分量法计算光伏发电系统交流出口侧端电压的正序电压分量和负序电压分
量；
分别对所述正序电压分量和负序电压分量进行T3s/2s变换得到所述正序分量和负序
分量3.如权利要求1所述的一种光伏发电系统动态特性分析方法，其特征在于，所述对正序
分量和负序分量进行锁相之前包括：
比较电网的正序电压与正序闭锁门槛值frz+，若则电网发生故障，控制
光伏发电系统维持故障前的相角；
比较电网的负序电压与负序闭锁门槛值frz-，若则电网发生故障，控制
光伏发电系统维持故障前的相角。
4.如权利要求1所述的一种光伏发电系统动态特性分析方法，其特征在于，所述对正序
分量和负序分量进行锁相之前还包括：
分别对电网的正序电压和负序电压进行前馈调节，该前馈调节包括正序前馈调
节和负序前馈调节所述正序前馈调节的表达式为：
GA+=1|V→+|---(1)]]>所述负序前馈调节的表达式为：
GA-=1|V→-|---(2)]]>其中，Dead+和Dead-分别为正序死区门槛值和负序死区门
槛值。
5.如权利要求1所述的一种光伏发电系统动态特性分析方法，其特征在于，所述注入电
流指令包含正序注入电流和负序注入电流所述正序注入电流的计算公式为：
I→+=(Id_ref+·cosθ+-Iq_ref+·sinθ+)+j·(Id_ref+·sinθ++Iq_ref+·cosθ+)---(3)]]>所述负序注入电流的计算公式为：
I→-=(Id_ref-·cosθ--Iq_ref-·sinθ-)+j·(Id_ref-·sinθ-+Iq_ref-·cosθ-)---(4)]]>其中，为d+-q+坐标系下的正序注入电流参考值，为d--q-坐标
系下的负序注入电流参考值。
6.如权利要求1所述的一种光伏发电系统动态特性分析方法，其特征在于，所述并网点
负序电流含有率λI的计算公式为：
λI=|I→-|/|I→+|×100%---(5)]]>所述并网点电压三相不平衡度λV的计算公式为：
λV=6×(|V→AB|2+|V→BC|2+|V→CA|2)/(|V→AB|+|V→BC|+|V→CA|)2-2---(6)]]>其中，V→AB=V→A-V→B,V→BC=V→B-V→C]]>和V→CA=V→C-V→A]]>为光伏发电系统中并网点的线电压。
7.一种光伏发电系统动态特性分析装置，其特征在于，所述动态特性分析装置包括矢
量变换模块、正负双序全数字锁相环、电流计算模块和动态特性分析模块；
所述矢量变换模块，用于获取所述光伏发电系统交流出口侧的端电压在α-β静止坐标
系下的正序分量和负序分量所述正负双序全数字锁相环，分别对所述正序分量和负序分量进行锁相得到电
网正序同步相角θ+和电网负序相角θ-；
所述电流计算模块，依据所述电网正序同步相角θ+、电网负序相角θ-，以及所述光伏发
电系统的有功控制指令和无功控制指令计算注入电流指令；
所述动态特性分析模块，依据所述注入电流指令包含的正序注入电流和负序注入电
流以及所述光伏发电系统中并网点的端电压和电流计算该光伏发电系统的运行特性
指标。
8.如权利要求7所述的一种光伏发电系统动态特性分析装置，其特征在于，所述矢量变
换模块包括数据采集单元、相序分析单元和数据变换单元；
所述数据采集单元，用于采集所述光伏发电系统交流出口侧的端电压和所述相序分析单元，采用对称分量法计算所述端电压和的正序电压分量和
负序电压分量；
所述数据变换单元，分别对所述正序电压分...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘艳章，赵大伟，钱敏慧，姜达军，张磊，朱凌志，吴子成，陈宁，葛路明，韩华玲，罗芳，曲立楠，何洁琼，于若英，
申请(专利权)人：中国电力科学研究院，国家电网公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32