基于李雅普诺夫法的风场调相机暂态稳定性提升方法技术

本发明专利技术公开了一种基于李雅普诺夫法的风场调相机暂态稳定性提升方法，首先获取新能源送端系统的同步调相机相对于受端系统的功角

【技术实现步骤摘要】
基于李雅普诺夫法的风场调相机暂态稳定性提升方法


[0001]本专利技术属于风电并网系统同步稳定性控制
，具体涉及一种基于李雅普诺夫法的风场调相机暂态稳定性提升方法
。

技术介绍

[0002]风电规模化并网使新能源电力系统较传统电力系统的运行形态更为多样化和复杂化，其稳定机理也发生了变化
。
与传统高惯量的同步火电机组发电相比较，新能源不能给系统提供与容量相匹配的转动惯量与有效的动态无功，导致对电网电压和频率的支撑能力不足
。
同步调相机作为一种没有原动机
、
不带机械负载
、
能够吸收或发出无功功率的同步电机，可有效提升系统短路容量，在电网经受扰动时提供电压支撑，为电力系统安全稳定运行提供保障
。
为提高新能源场站对系统电压的支撑能力，保证电力系统具有足够的电压稳定裕度，有研究提出在新能源场站部署同步调相机，且该方案也在国家电网
《
构建以新能源为主体的新型电力系统行动方案
》
中获得支持
。
[0003]然而，同步调相机作为一种无机械功率输入的特殊同步电机，在系统不平衡功率驱动下会与其他同步发电机一起发生摇摆，存在功角失稳的风险
。
在传统电力系统中，同步调相机稳态运行点稳定裕度较大，出现功角失稳的风险较低
。
但当同步调相机安装在新能源基地附近时，新能源在故障期间的穿越动态及故障后的恢复暂态会显著改变调相机的转子运动动态，大大增加了调相机暂态失稳的风险
。
因此，研究新能源场站同步调相机的暂态功角稳定性控制策略对于保障电力系统安全稳定运行并进一步提升新能源送出极限，具有重要的意义
。
[0004]风电机组故障清除后的暂态有功出力对其邻近同步调相机的暂态功角稳定性具有较大的影响，而对于传统的有功电流恒速率斜坡恢复策略，不同的速率对同步调相机的功角稳定性影响性质不同，而中间的界限较难划分
。

技术实现思路

[0005]为了克服上述现有技术存在的问题，本专利技术的目的在于提供一种基于李雅普诺夫法的风场调相机暂态稳定性提升方法，本专利技术基于
Lyapunov
第二方法设计风机暂态有功电流附加控制器，对风机有功出力进行实时调整，从而避免了不当的恢复速率导致同步调相机功角稳定性恶化的问题，提高了新能源送出系统的暂态稳定性，解决了新能源场站同步调相机暂态功角失稳问题
。
[0006]为了达到上述目的，本专利技术采用的技术方案是：
[0007]一种基于李雅普诺夫法的风场调相机暂态稳定性提升方法，包括以下步骤：
[0008]①
获取新能源送端系统的同步调相机相对于受端系统的功角
、
角速度和角加速度；
[0009]②
在新能源系统故障清除的情况下，根据步骤
①
获取的信号，基于李雅普诺夫稳定性定理生成风机有功电流附加控制指令；
[0010]③
将步骤
②
生成的风机有功电流附加控制指令与风机原暂态控制环节的控制指令进行叠加，对新能源有功出力进行调整
。
[0011]所述的步骤
②
中，基于李雅普诺夫稳定性定理，将风机有功电流附加控制器确定为：
[0012]Δ
I
p
＝
M1[K1(
δ
d
‑
δ
)
‑
K2ω
‑
a][0013]式中，
Δ
I
p
为风机有功电流附加修正指令；
M1为新能源送端系统同步调相机惯量；
δ
，
δ
d
分别为新能源送端系统同步调相机相对于受端系统的功角的测量值和期望值；
ω
为新能源送端系统同步调相机相对于受端系统的角速度的测量值；
a
为新能源送端系统同步调相机角加速度；
K1,K2为调节参数，取1＜
K1＜3，1＜
K2＜
3。
[0014]所述的步骤
③
中，通过将步骤
②
生成的风机有功电流附加控制指令与风机原暂态控制环节的控制指令进行叠加，对新能源有功出力进行调整，即
[0015]I
p
＝
I
p_original
+
Δ
I
p
[0016]式中，
I
p_original
为风机原暂态控制环节的控制指令，设计为运行于
MPPT
曲线
、
立即恢复或恒速率斜坡恢复；
I
p
为最终生成的风机有功控制指令；
[0017]当满足
[0018](
δ
d
‑
δ
)
＝
0,
ω
＝
0,a
＝0[0019]即3种信号误差均为0或控制时间大于新能源有功恢复时限要求时，控制退出
。
[0020]所述新能源有功恢复时限要求为
2s。
和现有技术相比较，本专利技术具备如下优点：
[0021]本专利技术公开专利技术了一种基于李雅普诺夫法的风场调相机暂态稳定性提升方法
。
在故障暂态中实时量测各反馈信号，实施紧急控制，与传统按策略表整定或切机切负荷等同步机暂态功角控制策略相比，本专利技术能更有效地抑制新能源场站中同步调相机的功角失稳，对不同故障及运行场景的适应性更强且代价更小
。
本专利技术方法通过实时量测同步调相机功角
、
角速度和角加速度对新能源有功电流进行调整，避免了传统风机有功恒速率斜坡恢复可能导致的抑制效果减弱和过调等问题，以及可能引发的新能源场站同步调相机功角稳定性变差的问题，在保障电力系统安全稳定运行方面具有重要的意义
。
附图说明
[0022]图1是本专利技术方法流程图
。
[0023]图2是本专利技术控制结构框图
。
[0024]图3是新能源加同步调相机送出系统拓扑
。
[0025]图4是在现有恒速率斜坡恢复策略下，及采取本专利技术控制策略后新能源有功电流随时间变化的波形图
。
[0026]图5是现有恒速率斜坡恢复策略下，及采取本专利技术控制策略后调相机功角随时间变化的波形图
。
具体实施方式
[0027]下面结合附图和实施例对本专利技术做进一步详细说明
。
[0028]如图1所示，本专利技术是一种基于李雅普诺夫法的风场调相机暂态稳定性提升方法，包括如下步骤：
[0029]①
获取新能源送端系统的同步调相机相对于受端系统的功角
、
角速度和角加速度步骤，该模块如图2所示
。...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种基于李雅普诺夫法的风场调相机暂态稳定性提升方法，其特征在于：包括以下步骤：
①
获取新能源送端系统的同步调相机相对于受端系统的功角
、
角速度和角加速度；
②
在新能源系统故障清除的情况下，根据步骤
①
获取的信号，基于李雅普诺夫稳定性定理生成风机有功电流附加控制指令；
③
将步骤
②
生成的风机有功电流附加控制指令与风机原暂态控制环节的控制指令进行叠加，对新能源有功出力进行调整
。2.
如权利要求1所述的基于李雅普诺夫法的风场调相机暂态稳定性提升方法，其特征在于：所述的步骤
②
中，基于李雅普诺夫稳定性定理，将风机有功电流附加控制器确定为：
Δ
I
p
＝
M1[K1(
δ
d
‑
δ
)
‑
K2ω
‑
a]
式中，
Δ
I
p
为风机有功电流附加修正指令；
M1为新能源送端系统同步调相机惯量；
δ
，
δ
d
分别为新能源送端系统同步调相机相对于受端系统的功角的测量值和期望值；
ω
为新能源送端系统同步调相机相对于受端系统...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨松浩，李秉芳，郝治国，胡艺雯，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：