风电-柔性直流输电系统振荡稳定性判别方法和装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种风电‑柔性直流输电系统振荡稳定性判别方法，包括：根据所述风电‑柔性直流输电系统的电网结构，建立所述风电‑柔性直流输电系统阻抗网络；分别构建所述风电‑柔性直流输电系统的各个电力设备的耦合阻抗模型；根据所述各个电力设备的耦合阻抗模型，构建所述风电‑柔性直流输电系统的聚合耦合阻抗网络模型；基于所述聚合耦合阻抗网络模型的稳定性判据，判断所述风电‑柔性直流输电系统的振荡稳定性。本发明专利技术还公开了风电‑柔性直流输电系统振荡稳定性判别装置。实施本发明专利技术实施例，能有效判断风电‑柔性直流输电系统的振荡稳定性，更加精准、方便地分析风电‑柔性直流输电系统振荡稳定性的判定结果。

【技术实现步骤摘要】
风电-柔性直流输电系统振荡稳定性判别方法和装置
本专利技术涉及电力系统振荡稳定性分析
，尤其涉及一种风电-柔性直流输电系统振荡稳定性判别方法和装置。
技术介绍
近年来，电力电子设备在柔性直流输电系统中大规模运用，例如多风电场经双端柔性直流输电送出的风电-柔性直流输电系统。电力电子控制器间的相互作用也为柔性直流输电系统引入了一种新型振荡问题。在柔性直流输电系统中，振荡严重时将引起变压器损毁、柔性直流输电单元闭锁等后果。因此，为了能够对复杂柔性直流输电电网系统稳定性判据提供理论基础，对柔性直流输电系统振荡的稳定性分析已势在必得。在现有技术中，柔性直流输电系统的振荡问题的分析方法大多为时域仿真分析法和频域阻抗分析法。时域仿真分析法可以快速判断输电系统稳定性；频域阻抗分析法基于阻抗特性确定输电系统的稳定性，能够直接表示系统在各频段的阻抗特性。然而，在实施本专利技术过程中，专利技术人发现现有技术至少存在如下问题：采用时域仿真分析法对电力系统的振荡问题进行分析，难以推导其振荡的发生机理。而采用频域阻抗分析法，其稳定性判断结果对所建立的阻抗模型的精确程度要求较高，能否精确反应系统在各频段的阻抗特性会直接影响稳定性判断的结果是否正确，尤其是常规的一维阻抗模型难以对此类阻抗类型进行准确分析，从而影响柔性直流输电系统振荡分析结果的精准性。
技术实现思路
本专利技术实施例的目的是提供一种风电-柔性直流输电系统振荡稳定性判别方法和装置，能有效判断风电-柔性直流输电系统的振荡稳定性，更加精准、方便地分析风电-柔性直流输电系统振荡稳定性的判定结果。为实现上述目的，本专利技术实施例提供了一种风电-柔性直流输电系统振荡稳定性判别方法，包括：根据所述风电-柔性直流输电系统的电网结构，建立所述风电-柔性直流输电系统阻抗网络；分别构建所述风电-柔性直流输电系统的各个电力设备的耦合阻抗模型；其中，所述电力设备包括风电场、柔性直流换流站、交流线路；所述风电场包括N个风电机组，N≥1；根据所述各个电力设备的耦合阻抗模型，构建所述风电-柔性直流输电系统的聚合耦合阻抗网络模型；基于所述聚合耦合阻抗网络模型的稳定性判据，判断所述风电-柔性直流输电系统的振荡稳定性。作为上述方案的改进，采用频率扫描法构建所述各个电力设备的耦合阻抗模型；具体包括：建立所述各个电力设备的矩阵形式；在所述电力设备的测量点注入耦合频率的小信号电压；依次改变所述小信号电压，测量所述小信号电压对应频率处的电流，以得到所述电力设备的测量点对应频率处的耦合阻抗特性；根据所述电力设备的测量点对应频率处的耦合阻抗特性，计算所述各个电力设备的矩阵形式，以得到所述各个电力设备的耦合阻抗模型。作为上述方案的改进，所述矩阵形式为2×2阶矩阵形式；所述小信号电压包括第一小信号电压和第二小信号电压；则，所述电力设备的测量点对应频率处的耦合阻抗特性，具体满足：其中，ud1和ud2分别为所述第一小信号电压和第二小信号电压，ωd1和ωd2分别为所述第一小信号电压和第二小信号电压的频率，m1和m2分别为所述第一小信号电压和第二小信号电压的小信号比例系数，u1表示所述测量点上的基波电压信号。作为上述方案的改进，所述风电-柔性直流输电系统的聚合耦合阻抗网络模型，具体满足：其中，Zintg为所述风电-柔性直流输电系统的聚合耦合阻抗网络模型；ZWF为所述风电场的耦合阻抗模型，ZWF1至ZWFN为所述风电场中的N个风电机组的耦合阻抗模型；ZVSC为所述柔性直流换流站的耦合阻抗模型；ZL1至ZLN为所述N个风电机组对应的交流线路的耦合阻抗模型。作为上述方案的改进，所述聚合耦合阻抗网络模型的稳定性判据，具体满足以下聚合阻抗矩阵行列式：D(Zintg)＝Zintg_d11Zintg_d22-Zintg_d12Zintg_d21＝Rintg+jXintg；其中，D(Zintg)为所述聚合阻抗矩阵行列式；Rintg、Xintg分别为所述聚合阻抗矩阵行列式的实部和虚部。作为上述方案的改进，所述基于所述聚合耦合阻抗网络模型的稳定性判据，判断所述风电-柔性直流输电系统的振荡稳定性，具体包括：获取所述聚合阻抗矩阵行列式的等效电抗-频率曲线上的过零点；计算所述过零点处的频率的等效电阻与对应的等效电抗斜率的乘积；以所述乘积的正负判断所述风电-柔性直流输电系统的振荡稳定性。作为上述方案的改进，其特征在于，采用解析推导法构建所述各个电力设备的耦合阻抗模型；其中，所述解析推导法通过所述各个电力设备的控制器系统结构、控制器参数，推导所述各个电力设备的耦合阻抗模型。本专利技术实施例还提供了一种风电-柔性直流输电系统振荡稳定性判别装置，包括阻抗网络建立模块、设备模型构建模块、系统模型构建模块和稳定判断模块；所述阻抗网络建立模块，用于根据所述风电-柔性直流输电系统的电网结构，建立所述风电-柔性直流输电系统阻抗网络；所述设备模型构建模块，用于分别构建所述风电-柔性直流输电系统的各个电力设备的耦合阻抗模型；其中，所述电力设备包括风电场、柔性直流换流站、交流线路；所述风电场包括N个风电机组，N≥1；所述系统模型构建模块，用于根据所述各个电力设备的耦合阻抗模型，构建所述风电-柔性直流输电系统的聚合耦合阻抗网络模型；所述稳定判断模块，用于基于所述聚合耦合阻抗网络模型的稳定性判据，判断所述风电-柔性直流输电系统的振荡稳定性。作为上述方案的改进，采用频率扫描法构建所述各个电力设备的耦合阻抗模型；或，采用解析推导法构建所述各个电力设备的耦合阻抗模型。本专利技术实施例还提供了一种风电-柔性直流输电系统振荡稳定性判别装置，包括处理器、存储器以及存储在所述存储器中且被配置为由所述处理器执行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如上所述的风电-柔性直流输电系统振荡稳定性判别方法。与现有技术相比，本专利技术公开的一种风电-柔性直流输电系统振荡稳定性判别方法和装置，通过建立风电-柔性直流输电系统中各个电力设备的耦合阻抗模型，来构建所述风电-柔性直流输电系统的聚合耦合阻抗网络模型，得到所述聚合耦合阻抗网络模型的稳定性判据。基于对稳定性判据的分析，判断所述风电-柔性直流输电系统在相应的振荡模式下的稳定性。本专利技术能有效判断风电-柔性直流输电系统的振荡稳定性，更加精准、方便地分析风电-柔性直流输电系统振荡稳定性的判定结果。附图说明图1是本专利技术实施例一提供的一种风电-柔性直流输电系统振荡稳定性判别方法的流程示意图；图2是本专利技术实施例一中一种风电-柔性直流输电系统的电网结构的结构示意图；图3是本专利技术实施例一提供的构建各个电力设备的耦合阻抗模型的流程示意图；图4是本专利技术实施例一提供的风电-柔性直流输电系统的聚合耦合阻抗网络模型示意图；图5是本专利技术实施例一提供的基于稳定性判据判断风电-柔性直流输电系统的振荡稳定性的流程本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种风电-柔性直流输电系统振荡稳定性判别方法，其特征在于，包括：/n根据所述风电-柔性直流输电系统的电网结构，建立所述风电-柔性直流输电系统阻抗网络；/n分别构建所述风电-柔性直流输电系统的各个电力设备的耦合阻抗模型；其中，所述电力设备包括风电场、柔性直流换流站、交流线路；所述风电场包括N个风电机组，N≥1；/n根据所述各个电力设备的耦合阻抗模型，构建所述风电-柔性直流输电系统的聚合耦合阻抗网络模型；/n基于所述聚合耦合阻抗网络模型的稳定性判据，判断所述风电-柔性直流输电系统的振荡稳定性。/n

【技术特征摘要】
1.一种风电-柔性直流输电系统振荡稳定性判别方法，其特征在于，包括：
根据所述风电-柔性直流输电系统的电网结构，建立所述风电-柔性直流输电系统阻抗网络；
分别构建所述风电-柔性直流输电系统的各个电力设备的耦合阻抗模型；其中，所述电力设备包括风电场、柔性直流换流站、交流线路；所述风电场包括N个风电机组，N≥1；
根据所述各个电力设备的耦合阻抗模型，构建所述风电-柔性直流输电系统的聚合耦合阻抗网络模型；
基于所述聚合耦合阻抗网络模型的稳定性判据，判断所述风电-柔性直流输电系统的振荡稳定性。


2.如权利要求1所述的风电-柔性直流输电系统振荡稳定性判别方法，其特征在于，采用频率扫描法构建所述各个电力设备的耦合阻抗模型；具体包括：
建立所述各个电力设备的矩阵形式；
在所述电力设备的测量点注入耦合频率的小信号电压；
依次改变所述小信号电压，测量所述小信号电压对应频率处的电流，以得到所述电力设备的测量点对应频率处的耦合阻抗特性；
根据所述电力设备的测量点对应频率处的耦合阻抗特性，计算所述各个电力设备的矩阵形式，以得到所述各个电力设备的耦合阻抗模型。


3.如权利要求2所述的风电-柔性直流输电系统振荡稳定性判别方法，其特征在于，所述矩阵形式为2×2阶矩阵形式；所述小信号电压包括第一小信号电压和第二小信号电压；
则，所述电力设备的测量点对应频率处的耦合阻抗特性，具体满足：



其中，ud1和ud2分别为所述第一小信号电压和第二小信号电压，ωd1和ωd2分别为所述第一小信号电压和第二小信号电压的频率，m1和m2分别为所述第一小信号电压和第二小信号电压的小信号比例系数，u1表示所述测量点上的基波电压信号。


4.如权利要求3所述的风电-柔性直流输电系统振荡稳定性判别方法，其特征在于，所述风电-柔性直流输电系统的聚合耦合阻抗网络模型，具体满足：



其中，Zintg为所述风电-柔性直流输电系统的聚合耦合阻抗网络模型；ZWF为所述风电场的耦合阻抗模型，ZWF1至ZWFN为所述风电场中的N个风电机组的耦合阻抗模型；ZVSC为所述柔性直流换流站的耦合阻抗模型；ZL1至ZLN为所述N个风电机组对应的交流线路的耦合阻抗模型。


5.如权利要求4所述的风电-柔性直流输电系统振荡稳定性判别方法，其特征在于，所述聚合耦合阻抗网络模型的稳定性判...

【专利技术属性】
技术研发人员：张帆，洪潮，袁豪，张野，杨健，李俊杰，孙鹏伟，
申请(专利权)人：南方电网科学研究院有限责任公司，中国南方电网有限责任公司，
类型：发明
国别省市：广东;44