一种基于VSC变流器的风电系统振荡源定位方法和装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种基于VSC变流器的风电系统振荡源定位方法和装置，VSC变流器包括：VSC主电路系统和VSC控制系统；VSC主电路系统包括：VSC交流侧和VSC直流侧；VSC控制系统包括：电压控制器和电流控制器；方法包括：获取风电系统中各VSC节点的VSC主电路系统的电路参数，计算各VSC主电路系统的哈密顿函数；若VSC主电路系统无源，则生成对应的主电路振荡特征量；根据获取的存在振荡的VSC节点的电压控制器和电流控制器的控制参数，计算电压控制器的哈密顿存储函数和电流控制器的哈密顿存储函数，校验VSC控制系统的无源性；若VSC控制系统无源，则确定哈密顿存储函数值均为单调递增的节点为振荡源，以实现振荡监测和振荡源定位，提高振荡源定位的精度。振荡源定位的精度。振荡源定位的精度。

【技术实现步骤摘要】
一种基于VSC变流器的风电系统振荡源定位方法和装置


[0001]本专利技术涉及风电系统振荡源定位
，尤其涉及一种基于VSC变流器的风电系统振荡源定位方法、装置及存储介质。

技术介绍

[0002]随着风电的发展，电力电子设备接入电力系统的占比正不断提升。以电力电子变流器为例，其不仅是风电系统中风电机组的重要组成部分，还涉及柔性直流输电(Voltage Source Converter based High Voltage Direct Current Transmission,VSC
‑
HVDC)技术和灵活交流输电(Flexible Alternative Current Transmission Systems,FACTS)装置等。风电的发展依赖于电力电子设备的发展与应用的同时，高比例电力电子设备的应用也导致电网稳定性问题愈发严重。其中，随着“双高”(高比例新能源和高比例电力电子装备)电力系统的运行方式和动态特性变得更为复杂，电磁振荡事故的频率分布范围也更为广泛。研究表明，新型电磁振荡是宽频振荡，其频段超过了低频振荡和次同步振荡的范围，分布在数赫兹至数千赫兹。传统的基于相量法的能量流是对于低频振荡提出的，它已可以辨识系统振荡性质并实现振荡源定位，且证明了所涉及的公式符合耗散理论。然而，传统振荡源定位方法并不适用于分析电力电子装置参与的系统振荡。另一方面，含VSC(电压源型变流器)风电系统的电力电子装置渗透率较高，电力电子装置控制不当可能引发系统振荡。针对由电力电子装置控制引发的电力系统振荡问题，常见的振荡定位方法是谐波法，采用谐波法定位振荡源的精度易受系统背景谐波影响，且无法将系统振荡成因准确归咎于电力电子装置的控制环节。因此，现有的振荡源定位方法没有考虑到电力电子装置的控制环节，振荡源定位精度低。

技术实现思路

[0003]本专利技术提供了一种基于VSC变流器的风电系统振荡源定位方法、装置及存储介质，通过构造VSC的能量函数及相关特征量，以实现振荡监测和振荡源定位，提高振荡源定位的精度。
[0004]本专利技术提供了一种基于VSC变流器的风电系统振荡源定位方法，包括：所述VSC变流器包括：VSC主电路系统和VSC控制系统；所述VSC主电路系统包括：VSC交流侧和VSC直流侧；VSC控制系统包括：电压控制器和电流控制器；
[0005]所述风电系统振荡源定位方法包括：
[0006]获取风电系统中各VSC节点的VSC主电路系统的电路参数，计算各所述VSC主电路系统的哈密顿函数；各所述VSC节点为包含VSC变流器的网络节点；所述电路参数包括：VSC交流侧的三相瞬时电压和三相瞬时电流以及VSC直流侧的直流电压和直流电流；根据所述哈密顿函数，校验各VSC主电路系统的无源性；若VSC主电路系统无源，则根据VSC交流侧的三相瞬时电压和三相瞬时电流，生成对应的主电路振荡特征量；
[0007]根据所述对应的主电路振荡特征量，判断各所述VSC节点是否存在振荡；获取存在
振荡的VSC节点的电压控制器和电流控制器的控制参数，根据所述控制参数计算电压控制器的第一哈密顿存储函数和电流控制器的第二哈密顿存储函数；
[0008]根据所述第一哈密顿存储函数和所述第二哈密顿存储函数，校验所述电压控制器和电流控制器的无源性；若所述电压控制器无源，则确定第一哈密顿存储函数值为单调递增的节点为振荡源；若所述电流控制器无源，则确定第二哈密顿存储函数值为单调递增的节点为振荡源。
[0009]获取风电系统中各VSC节点的VSC主电路系统的电路参数，计算各所述VSC主电路系统的哈密顿函数，具体为：
[0010]根据VSC主电路系统的结构和电路参数，生成状态空间函数：
[0011][0012][0013]R
acj
和L
acj
(j＝a,b,c)分别为交流侧A相、B相和C相线路的等效电阻和等效电感；v
a
、v
b
和v
c
为公共连接点处的三相电压；i
a
、i
b
和i
c
为VSC主电路系统的三相电流；v
dc
为直流侧电压；i
a
、i
b
和i
c
为VSC的三相电流，i
dc
为VSC直流电流，C
dc
为直流电容；s
a
、s
b
和s
c
是VSC的三相开关函数；
[0014]根据所述状态空间函数，生成VSC主电路系统的哈密顿函数：
[0015][0016][0017]其中，x1＝[x
1 x
2 x
3 x4]T
＝[L
aca
i
a L
acb
i
b L
acc
i
c C
dc
v
dc
]T
；
[0018][0019][0020]R1＝diag[R
aca R
acb R
acc 0]；
[0021]G1＝diag[
‑1ꢀ‑1ꢀ‑
1 1]；
[0022]u1＝[v
a v
b v
c i
dc
]T
；
[0023]其中，H(x1)为哈密顿函数；x1、x2、x3和x4为VSC主电路系统的系统状态变量，x1为第一状态变量矩阵，为第一状态变量矩阵的一阶导数，T表示对矩阵进行转置，J1为第一哈密顿函数的内部结构互联矩阵，R1为第一哈密顿函数的端口耗散矩阵，G1为输出系数矩阵。u1为第一输入变量矩阵，y1为第一输出变量矩阵。
[0024]根据所述哈密顿函数，校验各VSC主电路系统的无源性，具体为：
[0025]若等效电阻均大于零且关于哈密顿函数满足：
[0026][0027]则VSC主电路系统无源。
[0028]若VSC主电路系统无源，则根据VSC交流侧的三相瞬时电压和三相瞬时电流，生成对应的主电路振荡特征量，具体为：
[0029][0030]p
ac
＝v
a
i
a
+v
b
i
b
+v
c
i
c
；
[0031]其中，TEF
ac
为交流网络端口上的暂态能量流；p
ac
为交流网络端口上的暂态功率；
[0032][0033]其中，ΔESP
ac
为主电路振荡特征量；为p
ac
在积分区间内的平均值。
[0034]根据所述对应的主电路振荡特征量，判断各所述VSC节点是否存在振荡，具体为：
[0035]若主电路振荡特征量大于零且随时间的变化趋势为单调递增，则对应的VSC节点存在振荡。本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于VSC变流器的风电系统振荡源定位方法，其特征在于，所述VSC变流器包括：VSC主电路系统和VSC控制系统；所述VSC主电路系统包括：VSC交流侧和VSC直流侧；VSC控制系统包括：电压控制器和电流控制器；所述风电系统振荡源定位方法包括：获取风电系统中各VSC节点的VSC主电路系统的电路参数，计算各所述VSC主电路系统的哈密顿函数；各所述VSC节点为包含VSC变流器的网络节点；所述电路参数包括：VSC交流侧的三相瞬时电压和三相瞬时电流以及VSC直流侧的直流电压和直流电流；根据所述哈密顿函数，校验各VSC主电路系统的无源性；若VSC主电路系统无源，则根据VSC交流侧的三相瞬时电压和三相瞬时电流，生成对应的主电路振荡特征量；根据所述对应的主电路振荡特征量，判断各所述VSC节点是否存在振荡；获取存在振荡的VSC节点的电压控制器和电流控制器的控制参数，根据所述控制参数计算电压控制器的第一哈密顿存储函数和电流控制器的第二哈密顿存储函数；根据所述第一哈密顿存储函数和所述第二哈密顿存储函数，校验所述电压控制器和电流控制器的无源性；若所述电压控制器无源，则确定第一哈密顿存储函数值为单调递增的节点为振荡源；若所述电流控制器无源，则确定第二哈密顿存储函数值为单调递增的节点为振荡源。2.如权利要求1所述的一种基于VSC变流器的风电系统振荡源定位方法，其特征在于，所述获取风电系统中各VSC节点的VSC主电路系统的电路参数，计算各所述VSC主电路系统的哈密顿函数，具体为：根据VSC主电路系统的结构和电路参数，生成状态空间函数：生成状态空间函数：R
acj
和L
acj
(j＝a,b,c)分别为交流侧A相、B相和C相线路的等效电阻和等效电感；v
a
、v
b
和v
c
为公共连接点处的三相电压；i
a
、i
b
和i
c
为VSC主电路系统的三相电流；v
dc
为直流侧电压；i
a
、i
b
和i
c
为VSC的三相电流，i
dc
为VSC直流电流，C
dc
为直流电容；s
a
、s
b
和s
c
是VSC的三相开关函数；根据所述状态空间函数，生成VSC主电路系统的哈密顿函数：生成VSC主电路系统的哈密顿函数：其中，x1＝[x
1 x
2 x
3 x4]
T
＝[L
aca
i
a L
acb
i
b L
acc
i
c C
dc
v
dc
]
T
；
R1＝diag[R
aca R
acb R
acc 0]；G1＝diag[
‑1ꢀ‑1ꢀ‑
1 1]；u1＝[v
a v
b v
c i
dc
]
T
；其中，H(x1)为哈密顿函数；x1、x2、x3和x4为VSC主电路系统的系统状态变量，x1为第一状态变量矩阵，为第一状态变量矩阵的一阶导数，T表示对矩阵进行转置，J1为第一哈密顿函数的内部结构互联矩阵，R1为第一哈密顿函数的端口耗散矩阵，G1为输出系数矩阵。u1为第一输入变量矩阵，y1为第一输出变量矩阵。3.如权利要求2所述的一种基于VSC变流器的风电系统振荡源定位方法，其特征在于，所述根据所述哈密顿函数，校验各VSC主电路系统的无源性，具体为：若等效电阻均大于零且关于哈密顿函数满足：则VSC主电路系统无源。4.如权利要求3所述的一种基于VSC变流器的风电系统振荡源定位方法，其特征在于，所述若VSC主电路系统无源，则根据VSC交流侧的三相瞬时电压和三相瞬时电流，生成对应的主电路振荡特征量，具体为：p
ac
＝v
a
i
a
+v
b
i
b
+v
c
i
c

【专利技术属性】
技术研发人员：陆秋瑜，谢平平，李力，陈玥，林旭，杨银国，闫斌杰，
申请(专利权)人：广东电网有限责任公司电力调度控制中心，
类型：发明
国别省市：