一种光伏-串补系统时域仿真小扰动分析方法及系统技术方案

一种光伏‑串补系统时域仿真小扰动分析方法及系统，包括：基于预设的小扰动时域仿真模型确定串联补偿线路的串补度；根据串联补偿线路的串补度确定电容个数，将确定好个数的电容分阶段连续投入系统进行时域仿真小扰动分析；预设的小扰动时域仿真模型基于单个光伏发电单元等值简化模型进行构建。本发明专利技术的技术方案对系统产生次同步振荡的机理能进行较好的分析，并针对振荡机理提出有效的抑制措施。

【技术实现步骤摘要】
一种光伏-串补系统时域仿真小扰动分析方法及系统
本专利技术属于电力系统
，具体涉及一种光伏-串补系统时域仿真小扰动分析方法及系统。
技术介绍
近年来，光伏发电已经成为世界上发展最快的新能源发电方式。电力系统中新能源发电渗透率逐渐提高。相较于传统化石能源，太阳能具有环境友好、资源可再生等优点，正是由于光伏发电拥有的多项优点，世界各国都将其作为未来能源发展战略的重要组成部分，在光伏发电及其配套产业上都在进行激烈的发展竞争。由于大型光伏发电基地远离负荷中心，长距离输电线路对电力系统光伏发电容量有所制约。串联电容补偿是提高远距离光伏发电传输能力的有效措施。但串补线路有可能导致光伏发电系统发生次同步振荡，将会威胁到整个系统的稳定与安全运行。随着电力系统中新能源发电渗透率的升高，电力系统的稳定性受到的威胁也越大。因此，对实际系统进行小扰动时域仿真分析尤为重要。小扰动时域仿真分析法可以用于分析光伏-串补系统次同步振荡。该方法通过改变等值输电线路中的串联电容的大小来改变系统的串补度，通过仿真分析系统的次同步振荡频率与线路的串补度之间的关系，从而对系统产生次同步振荡的机理进行分析并针对振荡机理提出有效的抑制措施。小扰动时域仿真分析法适用于新能源发电串补系统次同步振荡的研究，但是并网光伏发电串补系统与传统的火电系统相比多电力电子化，由于电力电子变流器具有很强的非线性，当较大的小扰动投入到并网光伏发电串补仿真系统中时，该系统无法在功率的平衡点附近运行导致系统的振荡程度剧烈且波形不规则，无法采集到有效的波形和信息进行次同步振荡等问题的研究。
技术实现思路
为了解决现有技术中所存在的上述不足问题，本专利技术提供一种光伏-串补系统时域仿真小扰动分析方法及系统。本专利技术提供的技术方案是：一种光伏-串补系统时域仿真小扰动分析方法，包括：基于预设的小扰动时域仿真模型确定串联补偿线路的串补度；根据所述串联补偿线路的串补度确定电容个数，将确定好个数的电容分阶段连续投入系统进行时域仿真小扰动分析；所述预设的小扰动时域仿真模型基于单个光伏发电单元等值简化模型进行构建。优选的，所述小扰动时域仿真模型的构建，包括：基于预设的单个光伏发电单元等值简化模型将所有光伏发电单元进行等效聚合搭建成满足实际工况下的光伏发电站的小扰动时域仿真模型。优选的，所述基于预设的小扰动时域仿真模型确定串联补偿线路的串补度，包括：根据线路的额定电压和系统选择的容量基准值计算等值电感；根据所述等值电感计算输电线路的等值感抗；根据已知的串补电容确定所述串补电容的容抗；基于所述输电线路等值感抗和所述串补电容的容抗计算串联补偿线路的串补度。优选的，所述串联补偿线路的串补度如下式计算：式中，k为串联补偿线路的串补度，XC为串补电容的容抗，Xeq为等值感抗。优选的，所述等值感抗如下式计算：Xeq＝Zeq×Xsq[pu]式中，Xsq是线路正序感抗的标幺值，Zeq为等值电感，[pu]表示标幺值。优选的，所述根据所述串联补偿线路的串补度确定电容个数，包括：根据所述串联补偿线路的串补度和单个电容对应串补度的估计值确定投入等效后的电容个数。优选的，所述电容个数满足下式计算：式中，k为串联补偿线路的串补度；N为电容的个数，取正整数；γ为单个电容对应串补度的估计值。优选的，所述根据所述串联补偿线路的串补度和单个电容对应串补度的估计值确定投入等效后的电容个数后，还包括：根据所述投入电容的个数计算需要投入系统的串联补偿线路的实际串补度；基于所述实际串补度确定串补容量。优选的，所述实际串补度，如下式计算：式中，k'表示所述投入系统的串联补偿线路的实际串补度，k为串联补偿线路的串补度，N为电容的个数。优选的，所述将确定好个数的电容分阶段连续投入系统，包括：当系统稳定运行时，将需要投入线路的电容进行分组；基于总的投入时间将分组后的电容按照相同的时间间隔投入所述系统中；其中，每组电容的数量一致。本专利技术的另一目的在于提出一种光伏-串补系统时域仿真小扰动分析系统，包括：构建模块、计算模块和扰动分析模块；所述构建模块，用于所述预设的小扰动时域仿真模型基于单个光伏发电单元等值简化模型进行构建；所述计算模块，用于基于预设的小扰动时域仿真模型确定串联补偿线路的串补度；所述扰动分析模块，用于根据所述串联补偿线路的串补度确定电容个数，将确定好个数的电容分阶段连续投入系统进行时域仿真小扰动分析。优选的，所述构建模块，包括：聚合搭建子模块；所述聚合搭建子模块，用于基于预设的单个光伏发电单元等值简化模型将所有光伏发电单元进行等效聚合搭建成满足实际工况下的光伏发电站的小扰动时域仿真模型。优选的，所述计算模块，包括：第一计算子模块、第二计算子模块、第三计算子模块和第四计算子模块；所述第一计算子模块，用于根据线路的额定电压和系统选择的容量基准值计算等值电感；所述第二计算子模块，用于根据所述等值电感计算输电线路的等值感抗。所述第三计算子模块，用于根据已知的串补电容确定所述串补电容的容抗；所述第四计算子模块，用于基于所述输电线路等值感抗和所述串补电容的容抗计算串联补偿线路的串补度。优选的，所述扰动分析模块，包括：第一确定子模块、第二确定子模块和投入子模块；所述第一确定子模块，用于根据所述串联补偿线路的串补度和和单个电容对应串补度的估计值确定投入等效后的电容个数；其中，电容个数满足下式计算：式中，k为串联补偿线路的串补度；N为电容的个数，取正整数；γ为单个电容对应串补度的估计值；所述第二确定子模块，用于根据所述投入电容的个数计算需要投入系统的串联补偿线路的实际串补度，并基于所述实际串补度确定串补容量；所述投入子模块，用于当系统稳定运行时，将需要投入线路的电容进行分组；并结合总的投入时间将分组后的电容按照相同的时间间隔投入所述系统中；其中，每组电容的数量一致。与最接近的现有技术相比，本专利技术提供的技术方案具有以下有益效果：本专利技术的技术方案基于预设的小扰动时域仿真模型确定串联补偿线路的串补度；根据所述串联补偿线路的串补度确定电容个数，将确定好个数的电容分阶段连续投入系统进行时域仿真小扰动分析；预设的小扰动时域仿真模型基于单个光伏发电单元等值简化模型进行构建。该方案考虑了将大容抗串补电容按照单个电容分阶段连续投入系统时，提高了系统的稳定性，并且使得在该方法下的仿真具有较高的可靠性，大大减小大容抗串补电容突然投入时对于系统的影响并大大提高了小扰动时域仿真分析的准确性。本专利技术提出的技术方案适用于并网光伏和风电等新能源发电系统小扰动时域仿真分析的研究和次同步振荡研究，适用范围较广。本专利技术的技术方案适用于风电和光伏等新能源并网发电系统的小扰动时域仿真分析，使新能源并网次同步振荡研究分析更加准确与可靠。实现了分阶段投入大容抗串补电容，减小了对系统稳定运行的影响提高了研究的可靠性。附图说明图1本专利技术的方法流程图；图2本专利技术的发电单元中光伏电池的等值模型；图3本专利技术的发电单元中的整流器等值模型；图4本专利技术的最大功率跟踪的控制原理图；图5本专利技术的换流器的等值模型；图6本专利技术的换流器的控制原理图；图7本专利技术的所搭建的可以用于代替实际大规模并网光伏发电系统等值模型；图8本专利技术的等效串补电容分阶段逐个投入系统的原理图；图9本专利技术与现有技术的44uF串补电容投入系统有本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种光伏‑串补系统时域仿真小扰动分析方法，其特征在于，包括：基于预设的小扰动时域仿真模型确定串联补偿线路的串补度；根据所述串联补偿线路的串补度确定电容个数，将确定好个数的电容分阶段连续投入系统进行时域仿真小扰动分析；所述预设的小扰动时域仿真模型基于单个光伏发电单元等值简化模型进行构建。

【技术特征摘要】
1.一种光伏-串补系统时域仿真小扰动分析方法，其特征在于，包括：基于预设的小扰动时域仿真模型确定串联补偿线路的串补度；根据所述串联补偿线路的串补度确定电容个数，将确定好个数的电容分阶段连续投入系统进行时域仿真小扰动分析；所述预设的小扰动时域仿真模型基于单个光伏发电单元等值简化模型进行构建。2.如权利要求1所述的光伏-串补系统时域仿真小扰动分析方法，其特征在于，所述小扰动时域仿真模型的构建，包括：基于预设的单个光伏发电单元等值简化模型将所有光伏发电单元进行等效聚合搭建成满足实际工况下的光伏发电站的小扰动时域仿真模型。3.如权利要求1所述的光伏-串补系统时域仿真小扰动分析方法，其特征在于，所述基于预设的小扰动时域仿真模型确定串联补偿线路的串补度，包括：根据线路的额定电压和系统选择的容量基准值计算等值电感；根据所述等值电感计算输电线路的等值感抗；根据已知的串补电容确定所述串补电容的容抗；基于所述输电线路等值感抗和所述串补电容的容抗计算串联补偿线路的串补度。4.如权利要求3所述的光伏-串补系统时域仿真小扰动分析方法，其特征在于，所述串联补偿线路的串补度如下式计算：式中，k为串联补偿线路的串补度，XC为串补电容的容抗，Xeq为等值感抗。5.如权利要求4所述的光伏-串补系统时域仿真小扰动分析方法，其特征在于，所述等值感抗如下式计算：Xeq＝Zeq×Xsq[pu]式中，Xsq是线路正序感抗的标幺值，Zeq为等值电感，[pu]表示标幺值。6.如权利要求1所述的光伏-串补系统时域仿真小扰动分析方法，其特征在于，所述根据所述串联补偿线路的串补度确定电容个数，包括：根据所述串联补偿线路的串补度和单个电容对应串补度的估计值确定投入等效后的电容个数。7.如权利要求6所述的光伏-串补系统时域仿真小扰动分析方法，其特征在于，所述电容个数满足下式计算：式中，k为串联补偿线路的串补度；N为电容的个数，取正整数；γ为单个电容对应串补度的估计值。8.如权利要求6所述的光伏-串补系统时域仿真小扰动分析方法，其特征在于，所述根据所述串联补偿线路的串补度和单个电容对应串补度的估计值确定投入等效后的电容个数后，还包括：根据所述投入电容的个数计算需要投入系统的串联补偿线路的实际串补度；基于所述实际串补度确定串补容量。9.如权利要求8所述的光伏-串补系统时域仿真小扰动分析方法，其特征在于，所述实际串补度，如下式计算：式中，k'表示所述投入系统的串联补偿线路的实际串补度，k...

【专利技术属性】
技术研发人员：汤海雁，李琰，田新首，迟永宁，刘超，陈武晖，鲁国飞，刘辉，苗淼，
申请(专利权)人：中国电力科学研究院有限公司，国家电网公司，江苏大学，国网冀北电力有限公司，国网青海省电力公司，
类型：发明
国别省市：北京,11