抑制电力系统宽频振荡的方法、装置、系统及存储介质制造方法及图纸

本申请提供一种抑制电力系统宽频振荡的方法、装置、系统及存储介质，涉及电力系统技术领域。本申请基于电力电子控制器的实际输出参数与期望输出参数的差异（如电压差）在线识别宽频振荡的振荡频率以及振荡幅度，并基于振荡频率以及振荡幅度实时调整目标振荡抑制元件（如有源阻尼）的元件参数（如传递函数），以使目标振荡抑制元件能够自适应抑制宽频振荡，从而使在系统参数存在不确定性时依然可以实现较好的抑制效果，降低宽频振荡抑制方法对系统模型精确度的要求。型精确度的要求。型精确度的要求。

【技术实现步骤摘要】
抑制电力系统宽频振荡的方法、装置、系统及存储介质


[0001]本申请涉及电力系统
，具体涉及一种抑制电力系统宽频振荡的方法、装置、系统及存储介质。

技术介绍

[0002]新能源正在逐步替代传统化石燃料成为未来能源的重要组成部分。为实现能源的高效配置，柔性直流、能量路由器等柔性互联装备大量接入电网。含高比例电力电子设备和新能源接入的交直流电网——“双高”电力系统将成为未来电网架构的基本形态。
[0003]在“双高”电力系统中，电力电子装备是实现新能源、储能并网及电网柔性互联的核心装备，能通过控制电流和电压的变化来实现电能的转换和调节，具有多时间尺度特征,受扰后易激发几Hz到数千Hz范围内的宽频振荡。宽频振荡可能会损坏电力设备，导致柔性直流系统闭锁、储能和新能源机组停运、脱网等，严重影响设备安全和威胁系统稳定运行，成为制约新能源高效消纳的重要因素。
[0004]由此，如何抑制电力系统中的宽频振荡，提高基于电力电子设备的电子系统的系统稳定性是本领域技术人员亟待解决的技术问题。

技术实现思路

[0005]有鉴于此，本申请实施例提供了一种抑制宽频振荡的方法、装置、系统及存储介质，通过对宽频振荡的在线识别与自适应调整实现对宽频振荡的抑制。
[0006]第一方面，本申请提供一种抑制电力系统宽频振荡的方法。该方法应用于电力电子变流器，具体包括：确定电力电子变流器的实际输出参数，其中，电力电子变流器的输出参数包括电流参数、电压参数以及功率参数中的一种或多种组合。基于实际输出参数以及期望输出参数确定待抑制宽频振荡的振荡频率以及振荡幅值。基于振荡频率以及振荡幅值将目标振荡抑制元件载入电力电子变流器，其中，目标振荡抑制元件的元件参数基于振荡频率以及振荡幅值自适应调整。基于目标振荡抑制元件控制电力电子变流器，以调整实际输出参数。
[0007]优选地，基于振荡频率以及振荡幅值将目标振荡抑制元件载入电力电子变流器的步骤包括：基于振荡频率以及振荡幅值实时确定目标振荡抑制元件的传递函数，其中，传递函数随实际输出参数的变化而更新。基于传递函数配置目标振荡抑制元件，并使目标振荡抑制元件载入电力电子变流器。
[0008]优选地，基于振荡频率以及振荡幅值确定目标振荡抑制元件的传递函数的步骤包括：基于振荡幅值确定目标振荡抑制元件的增益系数。基于振荡频率确定目标振荡抑制元件的带通范围。
[0009]基于增益系数以及带通范围确定目标振荡抑制元件的传递函数。
[0010]优选地，基于振荡频率以及振荡幅值将目标振荡抑制元件载入电力电子变流器的步骤包括：基于振荡频率确定待抑制宽频振荡的振荡类型，其中，振荡类型与振荡频率的频
率范围有关。基于振荡类型从宽频振荡抑制模块确定目标振荡抑制元件，其中，宽频振荡抑制模块包括多个振荡抑制元件，目标振荡抑制元件包括至少一个振荡抑制元件。
[0011]优选地，宽频振荡抑制模块还包括连接在多个振荡抑制元件与电力电子变流器的控制回路之间的多个载入控制开关，基于振荡频率以及振荡幅值将目标振荡抑制元件载入电力电子变流器的步骤包括：将目标振荡抑制元件对应的目标载入控制开关置于闭合状态，以使目标振荡抑制元件载入电力电子变流器。
[0012]优选地，振荡类型包括高频振荡、中频振荡以及低频振荡，目标振荡抑制元件包括有源阻尼控制器、虚拟导纳控制器、锁相环以及电压前馈控制器中的一种或多种组合。
[0013]优选地，电力电子变流器还包括比例积分控制器，比例积分控制器以及目标振荡抑制元件形成电压控制外环以及电流控制内环。其中，电压控制外环用于基于电压参数或电压参数与功率参数确定电流参数的参考值，电流控制内环用于基于电流参数的参考值确定电力电子变流器的控制指令，虚拟导纳控制器用于载入电压控制外环，有源阻尼控制器以及电压前馈控制器用于载入电流控制内环。
[0014]优选地，基于振荡类型从宽频振荡抑制模块确定目标振荡抑制元件的步骤包括：当振荡类型为低频振荡，将锁相环作为目标振荡抑制元件，其中，锁相环的相关参数被实时调节以抑制低频振荡。当振荡类型为中频振荡，将有源阻尼控制器、电压前馈控制器以及虚拟导纳控制器中的一种或多种组合作为目标振荡抑制元件。当振荡类型为高频振荡，将有源阻尼控制器和/或电压前馈控制器作为目标振荡抑制元件。
[0015]优选地，有源阻尼控制器的传递函数基于以下公式确定：。
[0016]其中，k
c
为有源阻尼控制器的增益系数，ω
c1
为有源阻尼控制器的带通滤波器的角频率下限值，ω
c2
为有源阻尼控制器的带通滤波器的角频率上限值。
[0017]优选地，电压前馈控制器的传递函数基于以下公式确定：。
[0018]其中，H
f
(s)为电压前馈控制器的传递函数，k
f
为电压前馈控制器的增益系数，ω
f0
为电压前馈控制器的带通滤波器的中心角频率，Q
f
为电压前馈带通滤波器品质因数。
[0019]优选地，虚拟导纳控制器的传递函数基于以下公式确定：。
[0020]其中，k
y
为虚拟导纳控制器的增益系数，ω
y1
为虚拟导纳控制器的带通滤波器的角频率下限值，ω
y2
为虚拟导纳控制器的带通滤波器的角频率上限值。
[0021]优选地，基于目标振荡抑制元件控制电力电子变流器，以调整实际输出参数的步骤包括：在电压控制外环中，基于实际电压参数、期望电压参数、实际无功功率、期望无功功率以及目标振荡抑制元件确定电流参数的有功电流参考值。在电流控制内环中，基于实际电流参数、有功电流参考值、无功电流幅值指令值以及目标振荡抑制元件确定直轴调整电压以及交轴调整电压，以使电力电子变流器基于直轴调整电压以及交轴调整电压调整实际电压参数。
[0022]优选地，在电流控制内环中，基于实际电流参数、有功电流参考值、无功电流幅值指令值以及目标振荡抑制元件确定直轴调整电压以及交轴调整电压的步骤包括：确定实际电流参数中的电容电流直轴分量、电容电流交轴分量、输出电流中的实际有功电流以及实际无功电流。基于实际有功电流、实际无功电流、有功电流参考值、无功电流幅值指令值以及电流控制器确定有功电流调节量以及无功电流调节量。基于有功电流调节量、电容电流交轴分量、电力电子变流器的电感值以及目标振荡抑制元件确定直轴调整电压。基于无功电流调节量、电容电流直轴分量、电感值以及目标振荡抑制元件确定交轴调整电压。
[0023]优选地，直轴调整电压基于如下公式确定：。
[0024]其中，e
d
为直轴调整电压，m
d
为有功电流调节量，K
pi
为电流控制器的比例增益，K
ii
为电流控制器的积分增益，i
gdref
为有功电流参考值的直轴分量，i
gd
为实际有功电流，i
d
为电容本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种抑制电力系统宽频振荡的方法，其特征在于，所述方法应用于电力电子变流器，包括：确定电力电子变流器的实际输出参数，其中，所述电力电子变流器的输出参数包括电流参数、电压参数以及功率参数中的一种或多种组合；基于所述实际输出参数以及期望输出参数确定待抑制宽频振荡的振荡频率以及振荡幅值；基于所述振荡频率以及所述振荡幅值将目标振荡抑制元件载入所述电力电子变流器，其中，所述目标振荡抑制元件的元件参数基于所述振荡频率以及所述振荡幅值自适应调整；基于所述目标振荡抑制元件控制所述电力电子变流器，以调整所述实际输出参数。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于所述振荡频率以及所述振荡幅值将目标振荡抑制元件载入所述电力电子变流器，包括：基于所述振荡频率以及所述振荡幅值实时确定所述目标振荡抑制元件的传递函数，其中，所述传递函数随所述实际输出参数的变化而更新；基于所述传递函数配置所述目标振荡抑制元件，并使所述目标振荡抑制元件载入所述电力电子变流器。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述基于所述振荡频率以及所述振荡幅值确定所述目标振荡抑制元件的传递函数，包括：基于所述振荡幅值确定所述目标振荡抑制元件的增益系数；基于所述振荡频率确定所述目标振荡抑制元件的带通范围；基于所述增益系数以及所述带通范围确定所述目标振荡抑制元件的传递函数。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于所述振荡频率以及所述振荡幅值将目标振荡抑制元件载入所述电力电子变流器，包括：基于所述振荡频率确定所述待抑制宽频振荡的振荡类型，其中，所述振荡类型与所述振荡频率的频率范围有关；基于所述振荡类型从宽频振荡抑制模块确定所述目标振荡抑制元件，其中，所述宽频振荡抑制模块包括多个振荡抑制元件，所述目标振荡抑制元件包括至少一个所述振荡抑制元件。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述宽频振荡抑制模块还包括连接在所述多个振荡抑制元件与所述电力电子变流器的控制回路之间的多个载入控制开关，所述基于所述振荡频率以及所述振荡幅值将目标振荡抑制元件载入所述电力电子变流器，包括：将所述目标振荡抑制元件对应的目标载入控制开关置于闭合状态，以使所述目标振荡抑制元件载入所述电力电子变流器。6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述振荡类型包括高频振荡、中频振荡以及低频振荡，所述目标振荡抑制元件包括有源阻尼控制器、虚拟导纳控制器、锁相环以及电压前馈控制器中的一种或多种组合。7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述电力电子变流器还包括比例积分控制器，所述比例积分控制器以及所述目标振荡抑制元件形成电压控制外环以及电流控制内环；
其中，所述电压控制外环用于基于所述电压参数和/或所述功率参数确定所述电流参数的参考值，所述电流控制内环用于基于所述电流参数的参考值确定所述电力电子变流器的控制指令，所述虚拟导纳控制器用于载入所述电压控制外环，所述有源阻尼控制器以及所述电压前馈控制器用于载入所述电流控制内环。8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述基于所述振荡类型从宽频振荡抑制模块确定所述目标振荡抑制元件，包括：当所述振荡类型为所述低频振荡，将所述锁相环作为所述目标振荡抑制元件，其中，所述锁相环的相关参数被实时调节以抑制所述低频振荡；当所述振荡类型为所述中频振荡，将所述有源阻尼控制器、所述电压前馈控制器以及所述虚拟导纳控制器中的一种或多种组合作为所述目标振荡抑制元件；当所述振荡类型为所述高频振荡，将所述有源阻尼控制器和/或所述电压前馈控制器作为所述目标振荡抑制元件。9.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述有源阻尼控制器的传递函数基于以下公式确定：；其中，H
c
(s)为所述有源阻尼控制器的传递函数，k
c
为所述有源阻尼控制器的增益系数，ω
c1
为所述有源阻尼控制器的带通滤波器的角频率下限值，ω
c2
为所述有源阻尼控制器的带通滤波器的角频率上限值。10.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述电压前馈控制器的传递函数基于以下公式确定：；其中，H
f
(s)为所述电压前馈控制器的传递函数，k
f
为所述电压前馈控制器的增益系数，ω
f0
为所述电压前馈控制器的带通滤波器的中心角频率，Q
f
为电压前馈带通滤波器品质因数。11.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述虚拟导纳控制器的传递函数基于以下公式确定：；其中，H
y
(s)为所述虚拟导纳控制器的传递函数，k
y
为所述虚拟导纳控制器的增益系数，ω
y1
为所述虚拟导纳控制器的带通滤波器的角频率下限值，ω
y2
为所述虚拟导纳控制器的带通滤波器的角频率上限值。12.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于所述目标振荡抑制元件控制所述电力电子变流器，以调整所述实际输出参数，包括：在电压控制外环中，基于实际电压参数、期望电压参数、实际无功功率、期望无功功率以及所述目标振荡抑制元件确定电流参数的有功电流参考值；在电流控制内环中，基于实际电流参数、所述有功电流参考值、所述无功电流幅值指令值以及所述目标振荡抑制元件确定直轴调整电压以及交轴调整电压，以使所述电力电子变
流器基于所述直轴调整电压以及所述交轴调整电压调整所述实际电压参数。13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，所述在电流控制内环中，基于实际电流参数、所述有功电流参考值、所述无功电流幅值指令值以及所述目标振荡抑制元件确定直轴...

【专利技术属性】
技术研发人员：冀肖彤，柳丹，胡四全，贺之渊，熊平，康逸群，肖繁，邓万婷，陈孝明，曹侃，蔡萱，王伟，熊亮雳，江克证，徐驰，李猎，叶畅，胡畔，
申请(专利权)人：国网智能电网研究院有限公司许继电气股份有限公司，
类型：发明
国别省市：