【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及电力系统，具体涉及虚拟同步机的无功电压下垂系数优化方法、系统及可读介质。
技术介绍
1、随着直流、风电、光伏等新能源接入工程的大量建设，电网中的电力电子装备占比急剧提高，电源、电网格局持续发生重大变化，跨区直流多种形态故障导致的功率受阻冲击等因素导致电网安全风险日益增加。与此同时，传统的旋转式同步发电机的装机比例逐渐降低，以低惯量、弱支撑为特征的新能源在电网中的比例不断增加，也给电网的稳定运行带来了安全隐患。
2、在未来高比例新能源电力系统中，基于电力电子器件的新能源受外界环境变化剧烈，在特高压交直流骨干组成的平台与规模化储能频繁互动，电网的运行方式更加复杂多变，安全稳定特性更加复杂，储能逆变器在四象限都具备快速调整能力，可以满足电网的有功/无功快速调整需求，支撑电网频率与电压稳定。现代储能具有快速响应精准控制的特点，为电网功率调控带来革命性的变化，能够在电网安全稳定控制方面发挥重要作用。
3、虚拟同步机技术是通过模拟同步机组的机电暂态特性,使采用变流器的电源或负荷具有同步机组的惯量、阻尼、频率和电压调整等运行外特性的技术。虚拟同步机技术伴随清洁能源装机数量显著增加,而成为当前并网技术研究的热点。然而，目前针对暂态电压问题，在大规模电网的动态特性分析中，还缺少用于指导多台储能虚拟同步机控制参数的优化方法。
技术实现思路
1、本专利技术所要解决的技术问题是：目前针对暂态电压问题，主要针对单台虚拟同步机进行调控，在大规模电网的动态特性分析中，缺少用
2、本专利技术通过下述技术方案实现：
3、本方案提供虚拟同步机的无功电压下垂系数优化方法，包括步骤：
4、步骤一：对电力系统注入无功源并进行电磁暂态仿真，基于电磁暂态仿真结果计算电力系统中所有虚拟同步机的无功电压下垂系数初值kinit；
5、步骤二：基于无功电压下垂系数初值kinit随机生成p个场景(p可指定为任意正整数，一般可取5-20)，每个场景表示一个虚拟同步机的配置方案；对p个场景进行电磁暂态仿真求解并计算优化目标值；
6、步骤三：确定各个场景的历史最优解，以及所有场景的全局最优解，更新各场景的速度值向量和配置方案，最终形成最优的虚拟同步机下垂系数配置方案。
7、本方案工作原理：目前针对暂态电压问题，主要针对单台虚拟同步机进行调控，在大规模电网的动态特性分析中，缺少用于指导多台储能虚拟同步机控制参数的优化方法；本专利技术提供虚拟同步机的无功电压下垂系数优化方法、系统及可读介质，基于电磁暂态仿真驱动实现大规模虚拟同步机下垂系数的优化，以电磁暂态仿真的结果来作为虚拟同步机下垂系数配置方案的数据来源，对各场景进行电磁暂态仿真求解并计算优化目标值，具有较高的准确性；同时以便在迭代过程中更快速的收敛；为虚拟同步机下垂系数配置方案提供了理论支撑。
8、传统上，大型输变电系统的暂态稳定分析都是采用的机电暂态仿真程序，然而随着电力系统的发展，现代电网集成了越来越多的复杂元件，如可再生能源装置和hvdc高压直流输电装置，机电暂态仿真程序在面对换相失败，次同步振荡等复杂故障时，仿真精度已经达不到要求。本方案基于电磁暂态仿真对实际电网的动态特性进行分析；首先通过注入无功扰动，量测各储能接入点电压变化的方法，得到无功电压下垂系数的初值；然后，通过迭代的优化算法，优化无功电压下垂系数，最终得到最适用于提高电网电压稳定性的虚拟同步机无功电压下垂系数；为虚拟同步机下垂系数配置方案提供了理论支撑。
9、进一步优化方案为，步骤一包括以下子步骤：
10、s1，对电力系统进行电磁暂态仿真至稳态，并记录稳态时的所有虚拟同步机母线端电压v0j；j＝1，2，…，m，m为虚拟同步机总数；
11、s2，在电力系统的各虚拟同步机中选取虚拟同步机j，j＝1，2，…，m；在虚拟同步机j的母线上注入无功扰动qj，测量t时刻虚拟同步机j母线的暂态电压vj(t)；
12、s3，基于暂态电压vj(t)计算虚拟同步机j对应的无功电压下垂系数初值kj,init：
13、
14、其中，tsi为在虚拟同步机j母线上注入无功扰动的开始时间，tei为在虚拟同步机j母线上注入无功扰动的结束时间；
15、s4，根据步骤s1-步骤s3计算出所有虚拟同步机的初始无功电压下垂系数k；
16、k＝[k1,init k2,init … km,init]。
17、进一步优化方案为，所述无功扰动qj以纯电容cj方式加入：
18、
19、其中f0为电力系统的工频频率，为虚拟同步机j母线的稳态电压值。
20、进一步优化方案为，步骤二中p个场景的生成方法包括：
21、在初始无功电压下垂系数k的基础上随机生成p个场景，p为任意正整数；每个场景代表一个虚拟同步机的配置方案，记为k1(0)～kp(0)；
22、其中，kp(0)＝[kp,1(0),kp,2(0),…,kp,m(0)]；其中kp,j(0)表示为：kp,j(0)＝kj,init+random(p,j)；j＝1，2，…，m；random(p,j)表示一个生成的随机数，可以采用正态分布获取。
23、进一步优化方案为，优化目标值的计算方法包括：
24、t1，在电力系统的n条母线中，计算母线i，i∈1～n在故障后t时刻的电压偏差百分比di(t)：
25、
26、其中，vi(t)是t时刻母线i的电压有效值，viinit是故障前母线i的初始电压幅值；
27、t2，计算母线i在t时刻的故障严重程度指数si(k,t)：
28、
29、其中tcl是故障清除的时间，ts表示电压稳定判据规定的分段时间，一般取3s；d1和d2为两个时间段下的电压稳定判据阈值，d1和d2取0％-100％之间的数，如d1＝25％，d2＝5％；
30、t3，计算优化目标值f(k)：
31、
32、
33、其中t表示电压波动的持续时间；
34、t4，根据步骤t1至t3计算各场景的第k次迭代的配置方案kp(j,k)对应的优化目标值。
35、进一步优化方案为，各个场景的历史最优解确定方法包括：
36、对于场景p，选择优化目标值fp(1)～fp(k)中的最小值，将最小值对应的虚拟同步机下垂系数配置方案作为该场景的历史最优解，记为kpbest,p(k)；
37、在所有场景的历史最优解中，以优化目标值最小的解作为全局最优解，记为kgbest(k)。
38、进一步优化方案为，各个场景的速度值更新方法包括：
39、计算每个场景的速本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.虚拟同步机的无功电压下垂系数优化方法，其特征在于，包括步骤：
2.根据权利要求1所述的虚拟同步机的无功电压下垂系数优化方法，其特征在于，步骤一包括以下子步骤：
3.根据权利要求2所述的虚拟同步机的无功电压下垂系数优化方法，其特征在于，所述无功扰动qj以纯电容Cj方式加入：
4.根据权利要求2所述的虚拟同步机的无功电压下垂系数优化方法，其特征在于，步骤二中P个场景的生成方法包括：
5.根据权利要求4所述的虚拟同步机的无功电压下垂系数优化方法，其特征在于，优化目标值的计算方法包括：
6.根据权利要求5所述的虚拟同步机的无功电压下垂系数优化方法，其特征在于，各个场景的历史最优解确定方法包括：
7.根据权利要求6所述的虚拟同步机的无功电压下垂系数优化方法，其特征在于，各个场景的速度值更新方法包括：
8.根据权利要求7所述的虚拟同步机的无功电压下垂系数优化方法，其特征在于，各个场景的配置方案根据下式更新：
9.虚拟同步机的无功电压下垂系数优化系统，其特征在于，用于实现权利要求1-8任意一项所
10.一种计算机可读介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行可实现如权利要求1-8中任意一项所述的虚拟同步机的无功电压下垂系数优化方法。
...【技术特征摘要】
1.虚拟同步机的无功电压下垂系数优化方法，其特征在于，包括步骤：
2.根据权利要求1所述的虚拟同步机的无功电压下垂系数优化方法，其特征在于，步骤一包括以下子步骤：
3.根据权利要求2所述的虚拟同步机的无功电压下垂系数优化方法，其特征在于，所述无功扰动qj以纯电容cj方式加入：
4.根据权利要求2所述的虚拟同步机的无功电压下垂系数优化方法，其特征在于，步骤二中p个场景的生成方法包括：
5.根据权利要求4所述的虚拟同步机的无功电压下垂系数优化方法，其特征在于，优化目标值的计算方法包括：
6.根据权利要求5所述的虚拟同步机的无功电压下垂系数优化方法，其...
【专利技术属性】
技术研发人员：汪康康，沈沉，魏巍，周波，宋炎侃，王曦，谭镇东，
申请(专利权)人：国网四川省电力公司电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：
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