基于有源装备节点阻抗的风电场稳定性评估方法及系统技术方案

本发明专利技术涉及一种基于有源装备节点阻抗的风电场稳定性评估方法及系统。该方法包括判断有源装备和无源装备的阻抗模型是否稳定；当均稳定时，根据网络拓扑连接关系确定有源子网络以及无源子网络；进而确定等价开环传递函数，并判断等价开环传递函数的奈奎斯特曲线是否包裹(

【技术实现步骤摘要】
基于有源装备节点阻抗的风电场稳定性评估方法及系统


[0001]本专利技术涉及阻抗分析
，特别是涉及一种基于有源装备节点阻抗的风电场稳定性评估方法及系统。

技术介绍

[0002]随着风力发电和高压交直流输电技术的不断发展，中国三北地区已基本形成风电大基地开发、直流送出的电网格局。风机、高压直流、无功补偿等高比例电力电子装置主导的弱同步电网系统是中国风电场并网系统的主要特征。大量装置的复杂控制作用与弱同步电网特性交织，使得风电场并网系统动态特性极其复杂，稳定问题突出。
[0003]阻抗分析方法具有物理意义清晰、直观及可测量等优势，目前广泛应用于风电场并网系统的稳定性分析。由于控制不平衡及耦合作用导致变换器阻抗模型呈现多输入多输出特性，不利于多机网络系统稳定性分析。现有分析方法主要集中在网络阻抗聚合，如分别建立了风机扰动和耦合频率的阻抗网络，通过求解耦合网络实现阻抗网络的聚合。然而，对于复杂多机网络多耦合子网络求解将会十分复杂，难以直接推广应用。同时，随着系统规模复杂程度的不断增加，阻抗网络按照某一断面聚合则难以划分出“源
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于有源装备节点阻抗的风电场稳定性评估方法，其特征在于，包括：建立有源装备的阻抗模型以及无源装备的阻抗模型；所述有源装备包括：风机以及静止无功功率补偿装置；所述无源装备包括：线路、变压器及并联电容器；判断所述有源装备的阻抗模型和所述无源装备的阻抗模型是否稳定，得到第一判断结果；若所述第一判断结果表示所述有源装备的阻抗模型和所述无源装备的阻抗模型均稳定，则根据有源装备的网络拓扑连接关系确定有源子网络以及根据无源装备的网络拓扑连接关系确定无源子网络；根据所述有源子网络和所述无源子网络确定等价开环传递函数，并判断所述等价开环传递函数的奈奎斯特曲线是否包裹(
‑
1，0j)点，得到第二判断结果；若所述第二判断结果表示所述等价开环传递函数的奈奎斯特曲线包裹(
‑
1，0j)点，则根据所述等价开环传递函数确定振荡模态，并根据所述振荡模态计算有源装备的振荡参与因子；所述计算振荡参与因子包括：耦合分量的参与因子和扰动分量的参与因子；根据有源装备的振荡参与因子确定参与程度最大的有源装备，并对参与程度最大的有源装备重新进行配置，并返回所述建立有源装备的阻抗模型以及无源装备的阻抗模型的步骤，直至所述等价开环传递函数的奈奎斯特曲线未包裹(
‑
1，0j)点；若所述第二判断结果表示所述等价开环传递函数的奈奎斯特曲线未包裹(
‑
1，0j)点，则风电场稳定；若所述第一判断结果表示所述有源装备的阻抗模型和所述无源装备的阻抗模型不稳定，则重新配置有源装备和无源装备。2.根据权利要求1所述的一种基于有源装备节点阻抗的风电场稳定性评估方法，其特征在于，所述建立有源装备的阻抗模型以及无源装备的阻抗模型，具体包括：利用公式确定有源装备的阻抗模型；利用公式确定无源装备的阻抗模型；其中，Y
s
(s)为有源装备的阻抗模型，Y
o
(s)为无源装备的阻抗模型，Y
sp2
(s)为有源装备的负序阻抗，Y
sp
(s)为有源装备的正序阻抗，Y
sc2
(s)为有源装备的负序耦合阻抗，Y
sc
(s)为有源装备的正序耦合阻抗，s为拉普拉斯算子，Y
op2
(s)为无源装备的负序阻抗，Y
op
(s)为无源装备的正序阻抗。3.根据权利要求2所述的一种基于有源装备节点阻抗的风电场稳定性评估方法，其特征在于，所述判断所述有源装备的阻抗模型和所述无源装备的阻抗模型是否稳定，得到第一判断结果，具体包括：根据所述有源装备的阻抗模型确定有源装备的负序阻抗、正序阻抗、负序耦合阻抗和正序耦合阻抗的极点；根据所述无源装备的阻抗模型确定无源装备的负序阻抗和正序阻抗的极点；判断有源装备的负序阻抗、正序阻抗、负序耦合阻抗和正序耦合阻抗的极点的实部以及无源装备的负序阻抗和正序阻抗的极点的实部是否大于零，得到第一判断结果；其中，若
有源装备的负序阻抗、正序阻抗、负序耦合阻抗和正序耦合阻抗的极点的实部以及无源装备的负序阻抗和正序阻抗的极点的实部大于零，则对应的所述有源装备的阻抗模型或对应的所述无源装备的阻抗模型不稳定；若有源装备的负序阻抗、正序阻抗、负序耦合阻抗和正序耦合阻抗的极点的实部以及无源装备的负序阻抗和正序阻抗的极点的实部均不大于零，则所述有源装备的阻抗模型和所述无源装备的阻抗模型稳定。4.根据权利要求2所述的一种基于有源装备节点阻抗的风电场稳定性评估方法，其特征在于，所述若所述第一判断结果表示所述有源装备的阻抗模型和所述无源装备的阻抗模型均稳定，则根据有源装备的网络拓扑连接关系确定有源子网络以及根据无源装备的网络拓扑连接关系确定无源子网络，具体包括：利用公式Y
S
＝diag[Y
s1 Y
s2
ꢀ…ꢀ
Y
sm
]确定有源子网络；利用公式确定无源子网络；其中，Y
S
为有源子网络，diag为对角矩阵，Y
s...

【专利技术属性】
技术研发人员：张东辉，刘亮，陈新，李小兵，佘宏武，魏文祥，
申请(专利权)人：思源清能电气电子有限公司，
类型：发明
国别省市：