一种并网系统谐振频率变化的分析方法、系统及设备技术方案

本发明专利技术涉及一种并网系统谐振频率变化的分析方法，包括以下步骤：基于含SVG的风电场并网系统结构，进行风电机组序阻抗建模以及无功发生器SVG正序阻抗建模；基于建模结果，建立风电场并网系统的等效电路模型，并生成风电场并网系统的节点导纳矩阵；以区间[Q

【技术实现步骤摘要】
一种并网系统谐振频率变化的分析方法、系统及设备


[0001]本专利技术涉及一种并网系统谐振频率变化的分析方法、系统及设备，属于风力发电并网系统电能质量分析


技术介绍

[0002]随着化石能源的枯竭以及环境的不断恶化，新能源发电产业的发展逐渐趋于大规模化。相比其他新型可再生能源，风力发电技术开发的潜力最为可观。然而，在大型风电场并网发电过程中，风机输出功率具有间歇性和波动性，极易引发各种复杂的并网电能质量问题。其中，并网谐波谐振现象对电力系统的安全运营构成了显著威胁。由于风电场通常经静止无功发生器(static var generator,SVG)并网，运行过程中SVG补偿容量的变化会引发系统参数的改变，进一步影响并网系统的谐振频率。因此研究不确定因素对风电场并网系统谐波谐振的影响具有重要意义，能够为风电场建设规划提供参考。
[0003]在谐振频率分析领域，徐文远教授于2005年提出了模态分析法，能够准确提供系统的谐振频率，已经成为运用最广泛的谐波谐振分析方法。在此基础上，文献《刘洋,帅智康,李杨,等.多逆变器并网系统谐波谐振模态分析[J].中国电机工程学报,2017,37(14):4156
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4164,4295.》以及《舒万韬,洪芦诚,刘宁波,等.多逆变器并网谐振特性分析[J].中国电机工程学报,2018,38(17):5009
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5019,5298.》对多逆变器并网系统进行了模态分析，无需建立复杂的高阶函数即可得到系统谐振模态与节点参与因子的变化规律。文献《唐振东,杨洪耕,马晓阳,等.偏远地区风电场的并网谐振现象分析[J].电网技术,2016,40(05):1415
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1421.》则计及长输电线对地分布电容对谐波谐振的影响，对偏远风电场进行了模态分析。文献《胡海涛,何正友,钱澄浩,等.基于模态分析的全并联AT网动态谐波谐振研究[J].电网技术,2012,36(01):163
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169.》提出了谐振带的概念，通过模态分析法获取了机车谐波谐振的动态信息。然而，现有研究中的模态分析法均只是对系统的谐波谐振进行确定性分析，尚未考虑不确定变量对新能源并网系统的不确定性影响。
[0004]区间算法作为一种不确定性分析方法，由Moore最早于1966年提出。在此基础上，文献《王守相,王成山.基于区间算法的配电网三相潮流计算模型[J].中国电机工程学报,2002(02):53
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59.》以及《王成山,王守相.基于区间算法的配电网三相潮流计算及算例分析[J].中国电机工程学报,2002(03):59
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63.》将区间算法运用于配电网三相潮流算法，能够处理具有不确定性的点信息。对于存在多种概率分布未知的不确定因素的电力系统，文献《韩亮,王守相,赵歌.基于区间TOPSIS与遗传算法混合的分布式电源优化配置[J].电力系统自动化,2013,37(24):37
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42.》通过区间理论定量分析，实现了分布式电源(distributed generator，DG)优化配置。文献《汪超群,韦化,鲍海波,等.基于区间不确定性的约束潮流[J].电力系统自动化,2015,39(20):72
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77.》引入区间可比较性，基于区间极值理论，将不确定性优化问题转化为两个确定性子优化问题进行求解，提高了算法的完备性。针对区间算法可能存在迭代过程慢甚至不收敛的弊端，文献《廖小兵,刘开培,张亚超,等.基于区间泰勒展开的不确定性潮流分析[J].电工技术学报,2018,33(04):750
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758.》提出一种非嵌
入式区间潮流计算方法，避免了迭代过程，大大提高了计算速度。上述文献说明了区间算法在处理含不确定性因素问题上的优越性，但是它在电力系统中大多应用于DG的区间潮流计算，并且未见将区间算法运用至含SVG的风电场并网系统中的报道。

技术实现思路

[0005]为了解决上述现有技术中存在的问题，本专利技术提出了一种并网系统谐振频率变化的分析方法，针对现有技术没有考虑不确定因素对风电场并网系统谐振频率影响的不足，在传统模态分析方法的基础上考虑系统参数的随机性，并基于网格分解与区间参数摄动法计算得到谐振频率的分布特性。
[0006]本专利技术的技术方案如下：
[0007]第一方面，本专利技术提供一种并网系统谐振频率变化的分析方法，所述并网系统的风电机组为直驱风机，所述分析方法包括以下步骤：
[0008]基于含SVG的风电场并网系统结构，针对风电机组的网侧变流器，进行风电机组序阻抗建模以及无功发生器SVG正序阻抗建模；
[0009]以区间[Q
SVG
]表示无功发生器SVG的补偿容量，Q
SVG
∈[
‑
Q
B
,Q
B
]，其中，Q
B
表示无功发生器SVG的额定容量；
[0010]基于所述风电机组序阻抗建模结果和无功发生器SVG正序阻抗建模结果，建立风电场并网系统的等效电路模型，并基于该等效电路模型生成风电场并网系统的节点导纳矩阵；
[0011]设定谐振频率的考察范围[f1，f2]，令f＝f1；
[0012]根据风电场并网系统的节点导纳矩阵，基于模态分析法和区间计算理论计算区间[Q
SVG
]在频率f下的模态阻抗变化范围[Λ
‑1]f
，令f＝f+Δf，继续计算下一频率的模态阻抗变化范围，直至谐振频率的考察范围[f1，f2]遍历完成；
[0013]归纳得到的谐振频率的考察范围[f1，f2]中所有频率下的模态阻抗变化范围，得到全域模态阻抗变化范围[Λ
‑1]，根据全域模态阻抗变化范围[Λ
‑1]获取风电场并网系统的谐振频率变化范围。
[0014]作为优选，所述根据风电场并网系统的节点导纳矩阵，基于模态分析法和区间计算理论计算区间[Q
SVG
]在频率f下的模态阻抗变化范围[Λ
‑1]f
的方法具体为：
[0015]对区间[Q
SVG
]进行网格分解，得到若干等分区间[Q
SVG
]k
，k＝1,2，
…
，n；
[0016]基于风电场并网系统的节点导纳矩阵，根据模态分析法并结合矩阵摄动理论和区间扩张理论逐一计算频率f下每一区间[Q
SVG
]k
下的系统节点导纳矩阵特征值的变化范围[λ
f
]k
；
[0017]对n个系统节点导纳矩阵特征值的变化范围[λ
f
]k
取并集得到区间[λ
f
]，对区间[λ
f
]求逆后得到频率f下的模态阻抗变化范围[Λ
‑1]f
。
[0018]作为优选，所述对区间[Q
SVG
]进行网格分解，得到若干等分区间[Q本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种并网系统谐振频率变化的分析方法，所述并网系统的风电机组为直驱风机，其特征在于，所述分析方法包括以下步骤：基于含SVG的风电场并网系统结构，针对风电机组的网侧变流器，进行风电机组序阻抗建模以及无功发生器SVG正序阻抗建模；以区间[Q
SVG
]表示无功发生器SVG的补偿容量，Q
SVG
∈[
‑
Q
B
,Q
B
]，其中，Q
B
表示无功发生器SVG的额定容量；基于所述风电机组序阻抗建模结果和无功发生器SVG正序阻抗建模结果，建立风电场并网系统的等效电路模型，并基于该等效电路模型生成风电场并网系统的节点导纳矩阵；设定谐振频率的考察范围[f1，f2]，令f＝f1；根据风电场并网系统的节点导纳矩阵，基于模态分析法和区间计算理论计算区间[Q
SVG
]在频率f下的模态阻抗变化范围[Λ
‑1]
f
，令f＝f+Δf，继续计算下一频率的模态阻抗变化范围，直至谐振频率的考察范围[f1，f2]遍历完成；归纳得到的谐振频率的考察范围[f1，f2]中所有频率下的模态阻抗变化范围，得到全域模态阻抗变化范围[Λ
‑1]，根据全域模态阻抗变化范围[Λ
‑1]获取风电场并网系统的谐振频率变化范围。2.根据权利要求1所述的一种并网系统谐振频率变化的分析方法，其特征在于，所述根据风电场并网系统的节点导纳矩阵，基于模态分析法和区间计算理论计算区间[Q
SVG
]在频率f下的模态阻抗变化范围[Λ
‑1]
f
的方法具体为：对区间[Q
SVG
]进行网格分解，得到若干等分区间[Q
SVG
]
k
，k＝1,2，
…
，n；基于风电场并网系统的节点导纳矩阵，根据模态分析法并结合矩阵摄动理论和区间扩张理论逐一计算频率f下每一区间[Q
SVG
]
k
下的系统节点导纳矩阵特征值的变化范围[λ
f
]
k
；对n个系统节点导纳矩阵特征值的变化范围[λ
f
]
k
取并集得到区间[λ
f
]，对区间[λ
f
]求逆后得到频率f下的模态阻抗变化范围[Λ
‑1]
f
。3.根据权利要求2所述的一种并网系统谐振频率变化的分析方法，其特征在于，所述对区间[Q
SVG
]进行网格分解，得到若干等分区间[Q
SVG
]
k
具体为：令4.一种风电场并网系统谐振频率分析系统，所述并网系统的风电机组为直驱风机，其特征在于，所述分析系统包括：并网系统阻抗建模模块、区间形式转换模块、节点导纳矩阵生成模块、考察频率设定模块、模态阻抗范围计算模块以及谐振频...

【专利技术属性】
技术研发人员：庄建煌，陈艺峰，蔡昱炜，王锐凤，林明星，
申请(专利权)人：福建省电力有限公司泉州电力技能研究院国网福建省电力有限公司厦门供电公司国网福建省电力有限公司，
类型：发明
国别省市：