【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及新能源发电，特别是一种新能源场站宽频带频率耦合阻抗在线辨识建模方法及系统。
技术介绍
1、风电、光伏等新能源渗透率不断提高，新能源场站与交流弱电网间交互耦合容易引发从数赫兹至数百赫兹的宽频带振荡问题。阻抗分析法是解决该问题的主流方法：根据新能源场站中新能源机组的电路结构、控制方法、控制参数以及电气参数等信息，通过理论推导得到新能源机组的频域阻抗解析表达式，进而通过阻抗模型聚合的方法建立新能源场站的阻抗模型。基于所建立的场站阻抗模型利用nyquist稳定判据可分析新能源场站的宽频带振荡问题。
2、然而，新能源场站的阻抗获取存在两个难点：其一是新能源机组的黑箱化问题，由于商业机密等原因，制造厂商通常不会提供装备完整的控制结构及参数，难以实现宽频带、精细化阻抗建模，导致阻抗分析模型缺失；其二是新能源场站阻抗建模的“维数灾”问题，当场站规模较大，新能源机组数量较多时，场站频率耦合阻抗的聚合运算计算量极大，模型维数极高难以用于分析应用。
3、在既有专利技术中，通常新能源场站的阻抗建模基于新能源机组为白箱，即内部信息可知，但无法适用于实际工程中内部信息为黑箱的情况。为破解黑箱化问题，已有文献中提出了阻抗测量和辨识的方法，该方法的研究对象大多为单个电力电子装备，在新能源场站中的适用性需要进一步研究。另外，针对新能源场站阻抗建模的“维数灾”问题，已有文献提出了阻抗降阶方法，但该方法忽略了频率耦合特性，模型阶数降低程度有限，当场站规模较大时降阶后的阻抗模型阶数仍然很高，难以满足研究分析的需求。
>技术实现思路
1、本专利技术所要解决的技术问题是，针对现有技术不足，提供一种新能源场站宽频带频率耦合阻抗在线辨识建模方法及系统，
2、为解决上述技术问题，本专利技术所采用的技术方案是：一种新能源场站宽频带频率耦合阻抗在线辨识建模方法，包括以下步骤：
3、s1、在线测量新能源场站中各台新能源机组的宽频带频率耦合阻抗数据。将频率为fp或fp1的小扰动电压串联注入至新能源机组的外部端口处。fp为正序频率，fp1为负序频率，正序频率fp和负序频率fp1关系为fp1＝fp-2f1，f1为基波频率。采集新能源机组输出的电压和电流信号，通过快速傅里叶变换提取扰动频率fp和耦合频率fp1的响应或扰动频率fp1和耦合频率fp的响应。则利用提取的电压电流信号计算新能源机组频率耦合阻抗中各元素为：
4、
5、其中，z11、z12、z21、z22为被测新能源机组频率耦合阻抗的四个元素，分别表示第一次扰动注入后利用快速傅里叶变换提取的被测新能源机组频率为fp的电压响应和电流响应，分别表示第一次扰动注入后利用快速傅里叶变换提取的被测新能源机组频率为fp1的电压响应和电流响应，分别表示第二次扰动注入后利用快速傅里叶变换提取的被测新能源机组频率为fp的电压响应和电流响应；分别表示第二次扰动注入后利用快速傅里叶变换提取的被测新能源机组频率为fp1的电压响应和电流响应。设置阻抗测量频率点，测量出所有待测频率点的阻抗数据；
6、s2、基于所有待测频率点的阻抗数据，利用矢量匹配法对各阻抗元素进行拟合辨识，得到新能源机组的宽频带频率耦合阻抗辨识模型；
7、s3、设定新能源场站辨识频率范围，依据各台新能源机组的宽频带频率耦合阻抗辨识模型，计算出各台新能源机组在该频率范围内各频率点的宽频带频率耦合阻抗数据；
8、s4、依据新能源场站的网络结构，构建新能源场站的等效电路，利用新能源机组宽频带频率耦合阻抗数据，通过阻抗聚合的方法获得新能源场站的宽频带频率耦合阻抗数据；基于所得新能源场站的宽频带频率耦合阻抗数据，再次利用矢量匹配法进行拟合辨识，完成新能源场站的宽频带频率耦合阻抗模型辨识。
9、本专利技术利用新能源机组宽频带阻抗数据聚合得到新能源场站宽频带阻抗数据，再利用矢量匹配法辨识进行辨识得到场站阻抗模型，将复杂的模型聚合转化为数值计算，解决了现有技术中大型新能源场站中使用新能源机组阻抗模型进行聚合导致的“维数灾”问题，极大降低了新能源场站宽频带阻抗建模的复杂程度。
10、第k台新能源机组的宽频带频率耦合阻抗辨识模型表达式为：
11、
12、其中，zk_11(s)和zk_22(s)为第k台新能源机组的宽频带频率耦合阻抗辨识模型的对角元素，zk_12(s)和zk_21(s)第k台新能源机组的宽频带频率耦合阻抗辨识模型的非对角元素，nij为阻抗zk_ij(s)模型的阶数，rn_ij为宽频带频率耦合频域阻抗辨识模型的留数，λn_ij为留数对应的极点，dij和eij为有理数，s为复频率，i,j＝1,2。
13、通过该宽频带频率耦合阻抗辨识模型表达式可得到各阻抗元素的所有极点λn_ij，可直观的判断是否存在右半平面极点，从而分析辨识得到的阻抗模型是否稳定。
14、步骤s3中，各台新能源机组在该频率范围内各频率点的宽频带频率耦合阻抗数据zk(jωx)为：ωx为辨识频率范围内的频率变量。
15、其中，k为新能源场站中的第k台新能源机组的编号。
16、步骤s4中，利用步骤s3得到的新能源机组宽频带频率耦合阻抗数据zk(jωx)，通过阻抗聚合的方法获得新能源场站的宽频带频率耦合阻抗数据为zinv(jωx)：
17、
18、其中，zinv_11(jωx)和zinv_22(jωx)为新能源场站的宽频带频率耦合阻抗对角元素的数据，zinv_12(jωx)和zinv_21(jωx)为新能源场站的宽频带频率耦合阻抗非对角元素的数据。
19、利用矢量匹配法进行拟合辨识得到的新能源场站的宽频带频率耦合阻抗模型zinv(s)为：其中，zinv_11(s)和zinv_22(s)为新能源场站的宽频带频率耦合阻抗对角元素的模型，zinv_12(s)和zinv_21(s)为新能源场站的宽频带频率耦合阻抗非对角元素的模型。
20、矢量匹配法是一种高效稳定的有理函数逼近算法，拟合误差小，可实现新能源机组和新能源场站的宽频带频率耦合阻抗模型的准确拟合辨识。
21、本专利技术还提供了一种新能源场站宽频带频率耦合阻抗在线辨识建模系统，包括存储器、处理器及存储在存储器上的计算机程序；所述处理器执行所述计算机程序，以实现本专利技术上述方法的步骤。
22、与现有技术相比，本专利技术所具有的有益效果为：本专利技术新能源场站宽频带频率耦合阻抗在线辨识建模方法，可在线辨识得到具备实际物理意义的新能源场站宽频带频率耦合阻抗模型，适用于实际工程现场中新能源机组内部信息保密的情况，解决了现有技术新能源场站黑箱化阻抗建模难的问题。本专利技术利用新能源机组宽频带阻抗数据聚合得到新能源场站宽频带阻抗数据，再利用矢量匹配法辨识进行辨识得到场站阻抗模型，该方法将复杂的模型聚合转化为数值计算，解决了现有技术中大型新能源场站中使用新能源机组阻抗模型进行聚合导致的“维数灾”，极大降低了新能源场站宽频带阻抗建模的复杂程度。...
【技术保护点】
1.一种新能源场站宽频带频率耦合阻抗在线辨识建模方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的新能源场站宽频带频率耦合阻抗在线辨识建模方法，其特征在于，第k台新能源机组的宽频带频率耦合阻抗辨识模型表达式为：
3.根据权利要求2所述的新能源场站宽频带频率耦合阻抗在线辨识建模方法，其特征在于，步骤S3中，各台新能源机组在该频率范围内各频率点的宽频带频率耦合阻抗数据Zk(jωx)为：其中，k为新能源场站中的第k台新能源机组的编号，ωx为辨识频率范围内的频率变量。
4.根据权利要求1所述的新能源场站宽频带频率耦合阻抗在线辨识建模方法，其特征在于，新能源场站在对应频率范围内各频率点的宽频带频率耦合阻抗数据为：其中，Zinv_11(jωx)和Zinv_22(jωx)为新能源场站的宽频带频率耦合阻抗对角元素的数据，Zinv_12(jωx)和Zinv_21(jωx)为新能源场站的宽频带频率耦合阻抗非对角元素的数据。
5.根据权利要求4所述的新能源场站宽频带频率耦合阻抗在线辨识建模方法，其特征在于，利用矢量匹配法进行拟合辨识得到的新能源场
6.一种新能源场站宽频带频率耦合阻抗在线辨识建模系统，包括存储器、处理器及存储在存储器上的计算机程序；其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序，以实现权利要求1～5之一所述方法的步骤。
...【技术特征摘要】
1.一种新能源场站宽频带频率耦合阻抗在线辨识建模方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的新能源场站宽频带频率耦合阻抗在线辨识建模方法，其特征在于，第k台新能源机组的宽频带频率耦合阻抗辨识模型表达式为：
3.根据权利要求2所述的新能源场站宽频带频率耦合阻抗在线辨识建模方法，其特征在于，步骤s3中，各台新能源机组在该频率范围内各频率点的宽频带频率耦合阻抗数据zk(jωx)为：其中，k为新能源场站中的第k台新能源机组的编号，ωx为辨识频率范围内的频率变量。
4.根据权利要求1所述的新能源场站宽频带频率耦合阻抗在线辨识建模方法，其特征在于，新能源场站在对应频率范围内各频率点的宽频带频率耦合阻抗数据为：其中，zinv_11(jωx)和zinv_22(jωx)为...
【专利技术属性】
技术研发人员：伍文华，张梓霖，谢志为，陈燕东，戴志豪，曹世骧，龙明行，
申请(专利权)人：湖南大学，
类型：发明
国别省市：
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