基于数据驱动的光伏并网系统次同步振荡抑制方法技术方案

基于数据驱动的光伏并网系统次同步振荡抑制方法，包括：基于数据驱动滚动辨识光伏并网系统的动态模型，通过小信号分析实现控制信号的选取；基于模型预测控制设计光伏并网系统控制器；通过数模混合仿真系统实现控制器的运行，抑制光伏并网系统次同步振荡。本发明专利技术实现对光伏并网系统的系统辨识；本发明专利技术研究了光伏并网系统的控制参数选取，可以找出光伏并网系统的强相关控制参数；本发明专利技术通过模型预测控制，可以有效解决新型电力系统中存在的振荡问题，保证新型电力系统的稳定运行；本发明专利技术实现信号的实时获取，对光伏并网系统的参数进行实时采集，采用数模混合仿真系统，能够达到数字量和模拟量的实时转换的目的，实现对系统振荡的有效控制。的有效控制。的有效控制。

【技术实现步骤摘要】
基于数据驱动的光伏并网系统次同步振荡抑制方法


[0001]本专利技术涉及一种抑制方法，尤其是涉及一种基于数据驱动的光伏并网系统次同步振荡抑制方法。

技术介绍

[0002]在众多新能源中，太阳能从资源数量、分布普遍性和清洁程度上都具有优势，因此太阳能应用具有广阔的发展前景，其中光伏发电是重点方向。然而，随着光伏装机容量的不断增加，规模化光伏并网系统存在次同步振荡(sub
‑
synchronous oscillation，SSO)的风险，这将对电力系统的安全稳定运行造成影响，严重制约了新型电力系统对新能源的消纳能力。因此，揭示光伏并网系统的次同步振荡机理，并提出有效的振荡抑制策略具有重要意义。
[0003]在光伏并网系统中，为应对规模化光伏并网系统存在的次同步振荡问题，阻抗分析法和特征值分析法是目前主要的分析方法，但它们都存在一些缺陷和不足。
[0004]使用阻抗分析法研究光伏并网逆变器和电网之间的动态交互，发现其对电网的影响很大，并可能会引起光伏并网系统产生次同步振荡。另一种方法——特征值分析法则通过计算状态矩阵的特征值来评估系统稳定性，主要用于探究系统参数对稳定性的影响。对于小干扰稳定性方面，特征值分析法可以很好地研究光伏并网系统的振荡模态和系统参数之间的关系。但需要注意的是，改变光伏逆变器控制参数可能会导致系统产生新的发散振荡模态。光伏并网系统通常具有三种振荡模态，分别是由LCL滤波器引起的高频振荡模态、锁相环引起的次同步振荡模态和电流主导的次同步振荡模态。
[0005]传统电力系统参数变化相对缓慢，对仿真参数获取要求相对较低。在大规模光伏并网系统中，系统参数变化迅速，这对电力系统稳定性提出了更高的要求，然而传统电力系统不能立刻对系统参数变化进行调整，会对系统稳定性产生显著影响。

技术实现思路

[0006]本专利技术要解决的技术问题是光伏并网系统的振荡抑制的问题。具体为：传统的系统控制控制效果差，不能立刻对系统参数变化进行调整，会对系统稳定性产生显著影响。本专利技术的目的是设计一种基于数据驱动的光伏并网系统次同步振荡抑制方法，通过数据驱动辨识光伏并网系统模型，实现控制信号的选取，采用模型预测控制，最终实现对系统参数的快速调整，实现对系统振荡的有效控制，提高鲁棒性，其技术方案如下：
[0007]基于数据驱动的光伏并网系统次同步振荡抑制方法，其特征为：
[0008]步骤1：基于数据驱动滚动辨识光伏并网系统的动态模型，并通过小信号分析实现控制信号的选取；
[0009]步骤2：基于模型预测控制设计光伏并网系统控制器；
[0010]步骤3：通过数模混合仿真系统实现控制器的运行，抑制光伏并网系统次同步振荡。
[0011]本专利技术还公开一种非易失性存储介质，其特征为：所述非易失性存储介质包括存储的程序，其中，所述程序运行时控制非易失性存储介质所在的设备执行上述的方法。
[0012]本专利技术还公开一种电子装置，其特征为：包含处理器和存储器；所述存储器中存储有计算机可读指令，所述处理器用于运行所述计算机可读指令，其中，所述计算机可读指令运行时执行上述的方法。
[0013]有益效果
[0014](1)由于大多数的光伏并网场景都是一个灰箱模型，难以获得光伏并网系统的详细模型和基础参数。本专利技术通过数据驱动辨识系统模型，其特点是不依赖于模型，具有很强的自适应性，进而实现对光伏并网系统控制对象的控制。
[0015](2)现有光伏并网系统次同步振荡抑制无法实现自适应控制，在状态变化过程中动态性能差，鲁棒性低。本专利技术鲁棒性强，自适应能力强。
附图说明
[0016]图1为本专利技术基于数据驱动的光伏并网系统次同步振荡抑制方法框图；
[0017]图2为本专利技术基于数据驱动的光伏并网系统次同步振荡抑制方法的次同步振荡模态参与因子分析；
[0018]图3为本专利技术基于数据驱动的光伏并网系统次同步振荡抑制方法的电力系统数模混合仿真系统结构图；
[0019]图4为本专利技术基于数据驱动的光伏并网系统次同步振荡抑制方法的效果图。
具体实施方式
[0020]基于数据驱动的光伏并网系统次同步振荡抑制方法，其特征为：
[0021]步骤1：基于数据驱动滚动辨识光伏并网系统的动态模型，并通过小信号分析实现控制信号的选取；
[0022]参见图1，光伏并网系统的状态空间模型可表示为
[0023][0024]式中，A为系统状态矩阵；B为系统输入矩阵；C为系统观测矩阵；Δx为状态变量；Δu为输入变量；y为观测输出；
[0025]离散化后得到
[0026][0027]式中，A
d
为离散状态矩阵；B
d
为离散输入矩阵；C
d
为离散输出矩阵，其中，C
d
＝C；Δx(k+1)为k+1时刻的状态变量；Δx(k)、Δu(k)、Δy(k)分别为k时刻的状态变量、输入变量、输出变量；
[0028]根据离散后的状态空间模型，计算增广矩阵[A
d
,B
d
]，
[0029][0030]式中，+表示Moore
‑
Penrose广义逆；
[0031]A
d
的近似矩阵通过奇异值分解(SVD)来获取。首先，对状态矩阵Δx(k)和输入矩阵Δu(k)作SVD分析后得到
[0032][0033]式中,U和V为酉矩阵；D为奇异值对角矩；,V
H
为矩阵V的共轭转置；
[0034]将上述公式整理代入，最终得到
[0035][0036]根据量测数据辨识得到的离散时间系统状态方程，对其进行连续化转换，得到连续系统的系统矩阵：
[0037][0038]式中，A
c
为连续系统的系统矩阵；T为采样周期。
[0039]在光伏并网系统中，通过获取的量测数据对光伏并网系统进行动态模式分解，并作连续化处理，得到当前时刻k的最优状态矩阵A
k
，采用滚动窗口动态模式分解，得到下一时刻k+1的最优状态矩阵A
k+1
，如此反复滚动，保持光伏并网最优状态矩阵，以使系统输出达到期望值并有效地抑制系统振荡。
[0040]通过参与因子分析，光伏电源的接入是引发系统产生次同步振荡模态的主导因素，其对应的状态变量ΔU
dc
具有良好的可观性和可控性，将ΔU
dc
选为模型预测控制信号，其中ΔU
dc
为光伏系统输出的直流电压。
[0041]步骤2：基于模型预测控制设计光伏并网系统控制器；
[0042]根据模型预测基本原理，以当前时刻k的状态变量Δx(k)为起点预测光伏并网系统未来的状态变量：
[0043][0044]式中，Δx(k+i|k)表示在k时刻预测的第k+i时刻的状态变量，i＝1,2,
…
,N
p
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于数据驱动的光伏并网系统次同步振荡抑制方法，其特征为：步骤1：基于数据驱动滚动辨识光伏并网系统的动态模型，并通过小信号分析实现控制信号的选取；步骤2：基于模型预测控制设计光伏并网系统控制器；步骤3：通过数模混合仿真系统实现控制器的运行，抑制光伏并网系统次同步振荡。2.根据权利要求1所述的基于数据驱动的光伏并网系统次同步振荡抑制方法，其特征为：所述步骤1进一步包括如下内容光伏并网系统的状态空间模型可表示为式中，A为系统状态矩阵；B为系统输入矩阵；C为系统观测矩阵；Δx为状态变量；Δu为输入变量；y为观测输出；离散化后得到式中，A
d
为离散状态矩阵；B
d
为离散输入矩阵；C
d
为离散输出矩阵，其中，C
d
＝C；Δx(k+1)为k+1时刻的状态变量；Δx(k)、Δu(k)、Δy(k)分别为k时刻的状态变量、输入变量、输出变量；根据离散后的状态空间模型，计算增广矩阵[A
d
,B
d
]，式中，+表示Moore
‑
Penrose广义逆；A
d
的近似矩阵通过奇异值分解(SVD)来获取；首先，对状态矩阵Δx(k)和输入矩阵Δu(k)作SVD分析后得到式中,U和V为酉矩阵；D为奇异值对角矩；,V
H
为矩阵V的共轭转置；将上述公式整理代入，最终得到根据量测数据辨识得到的离散时间系统状态方程，对其进行连续化转换，得到连续系统的系统矩阵：
式中，A
c
为连续系统的系统矩阵；T为采样周期。3.根据权利要求1所述的基于数据驱动的光伏并网系统次同步振荡抑制方法，其特征为：所述步骤2进一步包括如下内容：根据模型预测基本原理，以当前时刻k的状态变量Δx(k)为起点预测光伏并网系统未来的状态变量：式中，Δx(k+i|k)表示在k时刻预测的第k+i时刻的状态变量，i＝1,2,...,N
p
；Δu(k+j|k)表示在k时刻预测的第k+j时刻的系统输入，j＝0,1,
…
,N
p
‑
1；N
p
为预测时域；将得到的预测状态变量代入，可得光伏并网系统的未来输出为：式中，Y为光伏并网系统的未来输出，Y＝[ΔU
dc
(k+1|k) ΔU
dc
(k+2|k)
ꢀ…ꢀ
ΔU
dc
(k+N
p
|k)]
T
，ΔU
dc
(k+i|k)表示在k时刻预测的第k+i时刻的控制参数，i＝1,2,
…
...

【专利技术属性】
技术研发人员：李庚银，伍珀苇，周煜人，王子涵，孙冠群，徐衍会，夏世威，郑乐，王维洲，蔡德福，程东，
申请(专利权)人：国网湖北省电力有限公司电力科学研究院国网甘肃省电力公司电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：