一种面向异构电源混联电力系统的暂态稳定控制方法技术方案

本发明专利技术公开了一种面向异构电源混联电力系统的暂态稳定控制方法，当公共传输线路发生对称短路故障时，获取故障点位置与故障点电压有效值

【技术实现步骤摘要】
一种面向异构电源混联电力系统的暂态稳定控制方法


本专利技术涉及新能源发电
，具体涉及一种面向异构电源混联电力系统的暂态稳定控制方法，该方法可显著提高电网对称短路故障下异构电源混联电力系统的暂态同步稳定性
。

技术介绍

随着电力电子技术在新能源发电领域的快速发展，新能源大量替代同步发电机，传统电源占比持续下降，电力系统的暂态稳定机理也将发生变化，逐步由同步发电机为主导的机械电磁系统向由电力电子设备和同步机共同主导的混合系统转变，系统的稳定特性将由“机电主导”也逐步向“机电
—
电力电子器件协同主导”转变
。
这导致交流电力系统维持安全稳定的根本要素被削弱，在对称短路故障等大扰动下系统的安全稳定运行将受到严峻考验
。
因此，亟需对电网短路故障条件下异构电源混联电力系统的暂态稳定控制方法展开研究
。
目前国内外学者已展开了相关研究，如已公开的下列文献：
[0001]Xiuqiang He
，
Sisi Pan
，
Hua Geng.Transient Stability of Hybrid Power Systems Dominated by Different Types of Grid
‑
Forming Devices[J].IEEE Transactions on Energy Conversion
，
2022
，
37(2)
：
868
‑
879.
[0002]Chao Shen
，
Zhikang Shuai
，
Yang Shen
，
et al.Transient Stability and Current Injection Design of Paralleled Current
‑
Controlled VSCs and Virtual Synchronous Generators[J].IEEE Transactions on Smart Grid
，
2021
，
12(2):1118
‑
1134.
文献
[1]以含有下垂控制型变换器与同步机的混联电力系统为研究对象，通过与仅含同步机的传统电力系统进行对比研究，阐明混联系统区别于传统系统的新型暂态稳定特性，但并未涉及复杂电力系统的暂态稳定协同控制
。
针对含不同同步方式变换器的微电网，文献
[2]提出了一种锁相环同步型变换器跟踪虚拟同步型变换器角频率的稳定提升控制方法
。
该方法通过李雅普诺夫能量函数法定量选取出锁相环同步型变换器的最优电流注入角，在理论上可显著改善虚拟同步型变换器在电网短路故障下的暂态稳定性
。
但是该策略并未考虑锁相环同步型变换器自身的稳定特征，无法保证系统的全局稳定性
。

技术实现思路

针对现有技术存在的上述不足，本专利技术的目的在于提出一种面向异构电源混联电力系统的暂态稳定控制方法，本方法在不增加硬件设备基础上，仅改变跟网型变换器的电流指令值与构网型变换器的功率指令值，就可显著异构电源混联电力系统在电网对称短路故障下的暂态同步稳定性
。
本专利技术的技术方案是这样实现的：一种面向异构电源混联电力系统的暂态稳定控制方法，包括如下步骤：步骤1：当公共传输线路发生对称短路故障时，获取故障点位置与故障点电压有效
值
、
跟网型变换器端电压有效值与功角
、
同步发电机端电压有效值与功角以及构网型变换器端电压有效值
、
功角与有功功率输出值；步骤2：根据跟网型变换器端电压有效值，计算跟网型变换器的无功电流指令值；根据构网型变换器有功功率输出值，得到构网型变换器有功功率指令值；步骤3：根据跟网型变换器无功电流指令值
、
故障点电压有效值与故障点位置
、
跟网型变换器的功角
、
同步发电机端电压有效值与功角以及构网型变换器端电压有效值与功角，计算跟网型变换器的有功电流指令值；步骤4：将步骤2计算得到的跟网型变换器的无功电流指令和步骤3计算得到的跟网型变换器的有功电流指令作为跟网型变换器在故障期间的电流控制指令，将步骤2得到的构网型变换器有功功率指令值作为构网型变换器在故障期间的功率控制指令，即可提升面向异构电源混联电力系统在电网故障下的暂态稳定性
。
进一步地，在步骤1之后，还按照下式判断跟网型变换器是否进入故障穿越模式：式中，
U
GFL
为跟网型变换器端电压有效值；
U
th
为电网导则所规定的故障穿越电压阈值；若跟网型变换器进入故障穿越模式，则进行步骤2；否则重复步骤
1。
步骤2中，跟网型变换器的无功电流指令值按下式计算：其中，为跟网型变换器的无功电流指令值；
K
为电网导则所规定的动态无功电流比例系数
。
步骤2中，构网型变换器有功功率指令值按下式计算：其中，与
P
GFM
分别为构网型变换器的有功功率指令值与有功功率输出值
。
具体地，步骤3包括如下步骤：步骤
31
：根据所述故障点电压有效值以及故障点位置，得到跟网型变换器支路
、
构网型变换器支路
、
同步发电机支路以及公共输电线路的等效电阻和电抗；步骤
32
：根据得到的等效电阻和电抗
、
故障点电压有效值
、
跟网型变换器的功角与所述无功电流指令值
、
同步发电机端电压有效值与功角以及构网型变换器端电压有效值与功角，按下式计算得到跟网型变换器的有功电流指令值：式中，为跟网型变换器的有功电流指令值；
Y
p
、
θ
P
、Y
m
、
θ
m
、Y
g
、
θ
g
、Y1、
θ1、Y
L
、
θ
L
为数学计算量，无实质含义，其分别通过下式计算得到；
Y
p
∠
θ
P
＝
Y
P
/(Y
GFL
+Y
GFM
+Y
SG
)
，
Y
m
∠
θ
m
＝
Y
GFM
/(Y
GFL
+Y
GFM
+Y
SG
)
，
Y
g
∠
θ
g
＝
Y
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种面向异构电源混联电力系统的暂态稳定控制方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1：当公共传输线路发生对称短路故障时，获取故障点位置与故障点电压有效值
、
跟网型变换器端电压有效值与功角
、
同步发电机端电压有效值与功角以及构网型变换器端电压有效值
、
功角与有功功率输出值；步骤2：根据跟网型变换器端电压有效值，计算跟网型变换器的无功电流指令值；根据构网型变换器有功功率输出值，得到构网型变换器有功功率指令值；步骤3：根据跟网型变换器无功电流指令值
、
故障点电压有效值与故障点位置
、
跟网型变换器的功角
、
同步发电机端电压有效值与功角以及构网型变换器端电压有效值与功角，计算跟网型变换器的有功电流指令值；步骤4：将步骤2计算得到的跟网型变换器的无功电流指令和步骤3计算得到的跟网型变换器的有功电流指令作为跟网型变换器在故障期间的电流控制指令，将步骤2得到的构网型变换器有功功率指令值作为构网型变换器在故障期间的功率控制指令，即可提升面向异构电源混联电力系统在电网故障下的暂态稳定性
。2.
根据权利要求1所述的一种面向异构电源混联电力系统的暂态稳定控制方法，其特征在于，在步骤1之后，还按照下式判断跟网型变换器是否进入故障穿越模式：式中，
U
GFL
为跟网型变换器端电压有效值；
U
th
为电网导则所规定的故障穿越电压阈值；若跟网型变换器进入故障穿越模式，则进行步骤2；否则重复步骤
1。3.
根据权利要求1或2所述的一种面向异构电源混联电力系统的暂态稳定控制方法，其特征在于，步骤2中，跟网型变换器的无功电流指令值按下式计算：其中，为跟网型变换器的无功电流指令值；
K
为电网导则所规定的动态无功电流比例系数
。4.
根据权利要求1或2所述的一种面向异构电源混联电力系统的暂态稳定控制方法，其特征在于，步骤2中，构网型变换器有功功率指令值按下式计算：其中，与
P
GFM
分别为构网型变换器的有功功率指令值与有功功率输出值
。5.
根据权利要求1所述的一种面向异构电源混联电力系统的暂态稳定控制方法，其特征在于，步骤3包括如下步骤：步骤
31
：根据所述故障点电压有效值以及故障点位置，得到跟网型变换器支路
、
构网型变换器支路
、
同步发电机支路以及公共输电线路的等效电阻和电抗；步骤
32
：根据得到的等效电阻和电抗
、
故障点电压有效值
、
跟网型变换器的功角与所述无功电流指令值
、
同步发电机端...

【专利技术属性】
技术研发人员：姚骏，黄森，贺文文，徐浩，杨东，谢海，
申请(专利权)人：重庆大学，
类型：发明
国别省市：