【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及电力系统稳定与控制，尤其涉及一种新能源电力系统强交互作用稳定控制方法及系统。
技术介绍
1、新能源电力系统如风力发电在我国能源结构中所占份额不断增加，风电场的高效率与高可靠性运行已经成为风能发展的重要目标。近年来，国内外的电力系统多次出现因为故障大扰动所造成的风机脱网事故——2009年10月，美国德克萨斯洲双馈风电场发生故障，撬棒保护装置因为过电流而烧坏，最终导致大规模的风电机组脱网事故；2019年8月，英国发生大范围停电事故，海上风电机组发生连续跳机，从而引发连锁故障，使得部分地区停电，影响范围达到100万人以上。因此，研究新能源电力系统暂态稳定控制策略有重大的应用价值。目前，针对新能源电力系统的暂态稳定控制策略的研究，未充分考虑新能源电力系统中控制系统参数对新能源电力系统的暂态稳定性造成的影响，使得给出的暂态稳定控制策略，往往无法有效提高风电场系统的暂态稳定性，可靠性较低。
技术实现思路
1、鉴于上述的分析，本专利技术实施例旨在提供一种新能源电力系统强交互作用稳定控制方法及系统，用以解决现有暂态稳定控制策略无法有效提高风电场系统的暂态稳定性造成的可靠性较低的问题。
2、一方面，本专利技术实施例提供了一种新能源电力系统强交互作用稳定控制方法，包括以下步骤：
3、当新能源电力系统中直驱风电场发生故障时，采集故障发生时刻各台风机的出口电压和电流；
4、基于所述各台风机的出口电压和电流，得到直驱风电场的感应能量、机网能量、机间能量，以及
5、基于选取的各控制参数，并以直驱风电场的系统存储能量取最小值为目标函数约束条件建立多控制参数协同优化模型，求解多控制参数协同优化模型的最优解得到各控制参数具体值，基于所述各控制参数具体值实现直驱风电场的稳定性控制。
6、进一步地，选取各风机的锁相环比例环节增益系数kipθ、积分环节增益系数kiiθ，直流电压外环比例环节增益系数kipu、积分环节增益系数kiiu，以及各台风机到风电场并网母线距离li作为控制参数；所述多控制参数协同优化模型表示为：
7、
8、式中，w存储表示直驱风电场的系统存储能量，f表示关于各控制参数的函数，w′idc、w′iθ、w′id1分别表示第i台风机的直流电压外环子系统、锁相环环节子系统和滤波线路d轴子系统扰动后的存储能量变化速率，kipumin、kipumax分别表示直驱风电场第i台风机直流电压外环比例环节增益系数的下限和上限；kipθmin、kipθmax分别表示直驱风电场第i台风机锁相环比例环节增益系数的下限和上限；kiiumin、kiiumax分别表示直驱风电场第i台风机直流电压外环积分环节增益系数的下限和上限，kiiθmin、kiiθmax分别表示直驱风电场第i台风机锁相环积分环节增益系数的下限和上限；n表示直驱风电场中的风机总台数。
9、进一步地，所述直驱风电场的系统存储能量w存储表示为：
10、
11、其中，
12、
13、
14、式中，lt表示直驱风电场送出线出口处变压器的电感，rl、ll分别表示风机出口到并网母线的单位长度电阻与电感，kiiq表示第i台风机的无功功率外环中的积分系数，us表示并网点处电压，δumd、δumq分别表示直驱风电场送出线故障点d轴和q轴的电压暂态分量，c表示机侧变流器与网侧变流器间的直流母线电容，rli、lli分别表示第i台风机对应输电线路上风机锁相环采样点到故障点的电阻和电感，y表示小于0的常数，rf、lf分别表示网侧变流器的滤波电阻和电感，t表示时间，kjpθ、kjiθ分别表示第j台风机的锁相环比例环节增益系数、积分环节增益系数。
15、进一步地，所述第i台风机的直流电压外环子系统扰动后的存储能量变化速率w′idc表示为：
16、
17、5、根据权利要求3所述的新能源电力系统强交互作用稳定控制方法，其特征在于，所述第i台风机的锁相环环节子系统扰动后的存储能量变化速率w′iθ表示为：
18、
19、其中，
20、进一步地，所述第i台风机的滤波线路d轴子系统扰动后的存储能量变化速率w′id1表示为：
21、
22、进一步地，通过以下方式获取多控制参数协同优化模型的最优解作为各控制参数的具体值：
23、s41、获取故障发生时刻的各控制参数的初始值，基于故障发生时刻的各台风机的出口电压电流以及所述各控制参数的初始值得到系统存储能量的初始值，并将各控制参数的初始值作为初始解；将初始解作为当前解进行迭代；
24、s42、基于当前解随机地选取解变化量，产生新解，新解需满足多控制参数协同优化模型，若不满足，则重新选取解变化量产生新解，直至满足多控制参数协同优化模型得到新解；
25、s43、基于获取的故障时直驱风电场各风机出口的电压电流和新解，得到当前次迭代的系统存储能量，进而得到与上一次迭代的系统存储能量的系统存储能量差值；
26、s44、判断是否设定次数阈值的连续迭代中产生的新解均不满足系统存储能量差值小于0，
27、若是，则取最后一次满足存储能量差值大于0的新解作为最优解；
28、否则，若本次系统存储能量差值小于0，则将本次迭代得到的新解作为下一次迭代的当前解，返回步骤s42进行下一次迭代；
29、若本次系统存储能量差值不小于0，则以本次迭代时的当前解作为下一次迭代的当前解，返回步骤s42进行下一次迭代。
30、进一步地，所述次数阈值设置为10。
31、另一方面，本专利技术实施例提供了一种新能源电力系统强交互作用稳定控制系统，包括：
32、数据获取模块，用于当新能源电力系统中直驱风电场发生故障时，采集故障发生时刻各台风机的出口电压和电流；
33、系统存储能量计算模块，用于基于所述各台风机的出口电压和电流，得到直驱风电场的感应能量、机网能量、机间能量，以及，各台风机的直流电压外环子系统、锁相环环节子系统和滤波线路d轴子系统扰动后的存储能量，进而得到直驱风电场的系统存储能量；
34、稳定控制模块，用于基于选取的各控制参数，并以直驱风电场的系统存储能量取最小值为目标函数约束条件建立多控制参数协同优化模型，求解多控制参数协同优化模型的最优解得到各控制参数具体值，基于所述各控制参数具体值实现直驱风电场的稳定性控制。
35、进一步地，所述稳定控制模块中选取各风机的锁相环比例环节增益系数kipθ、积分环节增益系数kiiθ，直流电压外环比例环节增益系数kipu、积分环节增益系数kiiu，以及各台风机到风电场并网母线距离li作为控制参数；所述多控制参数协同优化模型表示为：
36、
37、式中，w存本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种新能源电力系统强交互作用稳定控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的新能源电力系统强交互作用稳定控制方法，其特征在于，选取各风机的锁相环比例环节增益系数kipθ、积分环节增益系数kiIθ，直流电压外环比例环节增益系数kipu、积分环节增益系数kiIu，以及各台风机到风电场并网母线距离Li作为控制参数；所述多控制参数协同优化模型表示为：
3.根据权利要求2所述的新能源电力系统强交互作用稳定控制方法，其特征在于，所述直驱风电场的系统存储能量W存储表示为：
4.根据权利要求3所述的新能源电力系统强交互作用稳定控制方法，其特征在于，所述第i台风机的直流电压外环子系统扰动后的存储能量变化速率Wi′dc表示为：
5.根据权利要求3所述的新能源电力系统强交互作用稳定控制方法，其特征在于，所述第i台风机的锁相环环节子系统扰动后的存储能量变化速率Wi′θ表示为：
6.根据权利要求3所述的新能源电力系统强交互作用稳定控制方法，其特征在于，所述第i台风机的滤波线路d轴子系统扰动后的存储能量变化速率Wi′d1表示为
7.根据权利要求3所述的新能源电力系统强交互作用稳定控制方法，其特征在于，通过以下方式获取多控制参数协同优化模型的最优解作为各控制参数的具体值：
8.根据权利要求7所述的直驱风电场的暂态稳定性控制方法，其特征在于，所述次数阈值设置为10。
9.一种新能源电力系统强交互作用稳定控制系统，其特征在于，包括：
10.根据权利要求9所述的新能源电力系统强交互作用稳定控制系统，其特征在于，所述稳定控制模块中选取各风机的锁相环比例环节增益系数kipθ、积分环节增益系数kiIθ，直流电压外环比例环节增益系数kipu、积分环节增益系数kiIu，以及各台风机到风电场并网母线距离Li作为控制参数；所述多控制参数协同优化模型表示为：
...【技术特征摘要】
1.一种新能源电力系统强交互作用稳定控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的新能源电力系统强交互作用稳定控制方法，其特征在于，选取各风机的锁相环比例环节增益系数kipθ、积分环节增益系数kiiθ，直流电压外环比例环节增益系数kipu、积分环节增益系数kiiu，以及各台风机到风电场并网母线距离li作为控制参数；所述多控制参数协同优化模型表示为：
3.根据权利要求2所述的新能源电力系统强交互作用稳定控制方法，其特征在于，所述直驱风电场的系统存储能量w存储表示为：
4.根据权利要求3所述的新能源电力系统强交互作用稳定控制方法，其特征在于，所述第i台风机的直流电压外环子系统扰动后的存储能量变化速率wi′dc表示为：
5.根据权利要求3所述的新能源电力系统强交互作用稳定控制方法，其特征在于，所述第i台风机的锁相环环节子系统扰动后的存储能量变化速率wi′θ表示为：...
【专利技术属性】
技术研发人员：马静，孔德祯，韩辰朝，陈乐童，沈雅琦，
申请(专利权)人：华北电力大学，
类型：发明
国别省市：
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