【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及风力发电，尤其涉及一种直驱风电并网系统故障穿越期振荡稳定性评估方法和系统。
技术介绍
1、随着直驱风电机组并网容量的不断增加，风电对系统稳定性支撑能力较弱，尤其故障穿越期间更为严重，导致其稳定性问题逐渐引发越来越多的关注。近年来，直驱风电并网系统振荡事故频繁发生，系统故障穿越期间的安全稳定问题受到严峻挑战。因此，如何评估风电场整体在故障穿越期间的动态稳定性，已成为亟待解决的问题。
2、目前针对直驱风电并网系统振荡问题的分析主要考虑受扰之后的振荡稳定性分析，尚未研究故障穿越期间系统振荡的稳定性问题。因此，对风电并网系统故障期间的振荡进行分析，是目前需要深入研究的课题。
3、公开于该
技术介绍
部分的信息仅仅旨在加深对本专利技术总体
技术介绍
的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成本领域技术人员所公知的现有技术。
技术实现思路
1、本专利技术所要解决的技术问题是：提供一种直驱风电并网系统故障穿越期振荡稳定性评估方法和系统，通过机间交互动态能量变化率的大小能够快速、有效的评估系统的稳定性水平，实现系统运行状态的实时监测，提高了系统稳定性判别的效率与准确度。
2、为了达到上述目的，本专利技术所采用的技术方案是：一种直驱风电并网系统故障穿越期振荡稳定性评估方法，包括以下步骤：
3、采集故障穿越期间直驱风电机组的各个风机的端口电流瞬时变化量、端口电压瞬时值变化量以及锁相环输出角速度变化量；
4、基于采集得到的端口电
5、基于建立的动态能量模型，计算获得直驱风电并网系统的动态能量负梯度e；
6、基于获得的直驱风电并网系统动态能量负梯度e，对直驱风电并网系统稳定性水平进行在线评估。
7、进一步的，所述基于采集得到的端口电流瞬时变化量、端口电压瞬时值变化量以及锁相环输出角速度变化量，构建故障穿越期间直驱风机网侧变流器端口动态能量模型包括；
8、基于采集得到的端口电流瞬时变化量、端口电压瞬时值变化量以及锁相环输出角速度变化量，获得各个风机的锁相环动态角、直流电压变化量，电流环电流参考值变化量以及端口电压的瞬时值迭代量；
9、构建端口动态能量模型，分别迭代计算获得直驱风电场的扰动交互能量、自身耦合交互能量和机间交互能量，并计算得到直驱风电场场网交互能量。
10、进一步的，基于下式分别获得各风机的锁相环动态角、直流电压变化量，电流环电流参考值变化量以及端口电压的瞬时值迭代量：
11、△θpllk(m)＝-kpθ∫△urqk(m-1)dt-kiθ∫∫△urqk(m-1)dtdt
12、
13、
14、
15、式中，kpθ和kiθ分别为锁相环比例和积分系数；kp1和ki1分别为风机电压外环的比例和积分系数。
16、进一步的，基于下式获得每一风机的所述故障穿越期间直驱风机网侧变流器端口动态能量wgsc：
17、
18、式中，为直驱风机网侧变流器交互能量，为直驱风机网侧变流器自身能量。
19、进一步的，直驱风机网侧变流器交互能量由下式获得：
20、
21、式中，kpll.p和kpll.i分别为锁相环比例和积分系数，kip_g和kii_g分别为电流环比例和积分系数in.dref和in.qref分别为风机d轴和q轴电流参考值，in.d和in.q分别为风机d轴和q轴响应电流，△ωpll为锁相环输出的角速度变化量。
22、进一步的，直驱风机网侧变流器自身能量由下式获得：
23、
24、式中，kpll.p和kpll.i分别为锁相环比例和积分系数，kip_g和kii_g分别为电流环比例和积分系数in.dref和in.qref分别为风机d轴和q轴电流参考值，in.d和in.q分别为风机d轴和q轴响应电流，ωe为同步角速度，lt为风机滤波电感。
25、进一步的，所述动态能量负梯度e为直驱风机网侧变流器端口动态能量关于时间的导数的相反数，其表达式为：
26、
27、式中，wgsc为故障穿越期间直驱风机网侧变流器端口动态能量。
28、进一步的，以动态能量负梯度e的正负性进行稳定水平判定，判定过程如下：
29、当e<0时，即动态能量负梯度为负，系统处于失稳状态，且数值越小，稳定性水平越低；
30、当e＝0时，动态能量负梯度为零，系统处于临界稳定状态；
31、当e>0时，动态能量负梯度为正，系统处于稳定状态，且数值越大，稳定性水平越高。
32、本专利技术还提供一种直驱风电并网系统故障穿越期振荡稳定性评估系统，包括数据采集模块、动态能量模型构建模块、动态能量负梯度获取模块、稳定性在线评估模块和结果输出模块；
33、所述数据采集模块用于采集故障穿越期间直驱风电机组的各个风机的端口电流瞬时变化量、端口电压瞬时值变化量以及锁相环输出角速度变化量；
34、所述动态能量构建模块基于采集得到的端口电流瞬时变化量、端口电压瞬时值变化量以及锁相环输出角速度变化量，构建故障穿越期间直驱风机网侧变流器端口动态能量模型；
35、所述动态能量负梯度获取模块基于建立的动态能量模型，计算获得直驱风电并网系统的动态能量负梯度e；
36、所述稳定性在线评估模块基于获得的直驱风电并网系统动态能量负梯度e，对直驱风电并网系统稳定性水平进行在线评估；
37、所述结果输出模块用于输出直驱风电并网系统实时动态能量以及稳定性水平。
38、进一步的，所述数据采集模块通过装设在各台风机端口上的pmu装置采集对应风机端口的初始振荡电流瞬时值、并以主导振荡模态周期为时间间隔采集端口电流瞬时变化量、端口电压瞬时值变化量以及锁相环输出角速度变化量。
39、进一步的，所述动态能量模型构建模块包括迭代量参数构建单元和场网交互能量构建单元；
40、所述迭代量参数构建单元基于采集得到的端口电流瞬时变化量、端口电压瞬时值变化量以及锁相环输出角速度变化量，获得各个风机的锁相环动态角、直流电压变化量，电流环电流参考值变化量以及端口电压的瞬时值迭代量；
41、所述场网交互能量构建单元用于构建端口动态能量模型，分别迭代计算获得直驱风电场的扰动交互能量、自身耦合交互能量和机间交互能量，并计算得到直驱风电场场网交互能量。
42、进一步的，所述迭代量参数构建单元基于下式分别获得各风机的锁相环动态角、直流电压变化量，电流环电流参考值变化量以及端口电压的瞬时值迭代量：
43、△θpllk(m)＝-kpθ∫△urqk(m-1)dt-kiθ∫∫△urqk(m-1)dtdt
44、
45、本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.直驱风电并网系统故障穿越期振荡稳定性评估方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的直驱风电并网系统故障穿越期振荡稳定性评估方法，其特征在于，所述基于采集得到的端口电流瞬时变化量、端口电压瞬时值变化量以及锁相环输出角速度变化量，构建故障穿越期间直驱风机网侧变流器端口动态能量模型包括；
3.根据权利要求2所述的直驱风电并网系统故障穿越期振荡稳定性评估方法，其特征在于，基于下式分别获得各风机的锁相环动态角、直流电压变化量，电流环电流参考值变化量以及端口电压的瞬时值迭代量：
4.根据权利要求3所述的直驱风电并网系统故障穿越期振荡稳定性评估方法，其特征在于，基于下式获得每一风机的所述故障穿越期间直驱风机网侧变流器端口动态能量WGSC：
5.根据权利要求4所述的直驱风电并网系统故障穿越期振荡稳定性评估方法，其特征在于，直驱风机网侧变流器交互能量由下式获得：
6.根据权利要求5所述的直驱风电并网系统故障穿越期振荡稳定性评估方法，其特征在于，直驱风机网侧变流器自身能量由下式获得：
7.根据权利要求1所述的
8.根据权利要求7所述的直驱风电并网系统故障穿越期振荡稳定性评估方法，其特征在于，以动态能量负梯度E的正负性进行稳定水平判定，判定过程如下：
9.直驱风电并网系统故障穿越期振荡稳定性评估系统，其特征在于，包括数据采集模块、动态能量模型构建模块、动态能量负梯度获取模块、稳定性在线评估模块和结果输出模块；
10.根据权利要求9所述的直驱风电并网系统故障穿越期振荡稳定性评估系统，其特征在于，所述数据采集模块通过装设在各台风机端口上的PMU装置采集对应风机端口的初始振荡电流瞬时值、并以主导振荡模态周期为时间间隔采集端口电流瞬时变化量、端口电压瞬时值变化量以及锁相环输出角速度变化量。
11.根据权利要求9所述的直驱风电并网系统故障穿越期振荡稳定性评估系统，其特征在于，所述动态能量模型构建模块包括迭代量参数构建单元和场网交互能量构建单元；
12.根据权利要求11所述的直驱风电并网系统故障穿越期振荡稳定性评估系统，其特征在于，所述迭代量参数构建单元基于下式分别获得各风机的锁相环动态角、直流电压变化量，电流环电流参考值变化量以及端口电压的瞬时值迭代量：
13.根据权利要求12所述的直驱风电并网系统故障穿越期振荡稳定性评估系统，其特征在于，所述场网交互能量构建单元基于下式获得每一风机的所述故障穿越期间直驱风机网侧变流器端口动态能量WGSC：
14.根据权利要求9所述的直驱风电并网系统故障穿越期振荡稳定性评估系统，其特征在于，所述稳定性在线评估模块以动态能量负梯度E的作为系统稳定性的判别指标，动态能量负梯度E为直驱风机网侧变流器端口动态能量关于时间的导数的相反数，其表达式为：
15.一种电子设备，其特征在于，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如权利要求1至8任一项所述的直驱风电并网系统故障穿越期振荡稳定性评估方法的步骤。
16.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1～8任一项所述的直驱风电并网系统故障穿越期振荡稳定性评估方法的步骤。
...【技术特征摘要】
1.直驱风电并网系统故障穿越期振荡稳定性评估方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的直驱风电并网系统故障穿越期振荡稳定性评估方法，其特征在于，所述基于采集得到的端口电流瞬时变化量、端口电压瞬时值变化量以及锁相环输出角速度变化量，构建故障穿越期间直驱风机网侧变流器端口动态能量模型包括；
3.根据权利要求2所述的直驱风电并网系统故障穿越期振荡稳定性评估方法，其特征在于，基于下式分别获得各风机的锁相环动态角、直流电压变化量，电流环电流参考值变化量以及端口电压的瞬时值迭代量：
4.根据权利要求3所述的直驱风电并网系统故障穿越期振荡稳定性评估方法，其特征在于，基于下式获得每一风机的所述故障穿越期间直驱风机网侧变流器端口动态能量wgsc：
5.根据权利要求4所述的直驱风电并网系统故障穿越期振荡稳定性评估方法，其特征在于，直驱风机网侧变流器交互能量由下式获得：
6.根据权利要求5所述的直驱风电并网系统故障穿越期振荡稳定性评估方法，其特征在于，直驱风机网侧变流器自身能量由下式获得：
7.根据权利要求1所述的直驱风电并网系统故障穿越期振荡稳定性评估方法，其特征在于，所述动态能量负梯度e为直驱风机网侧变流器端口动态能量关于时间的导数的相反数，其表达式为：
8.根据权利要求7所述的直驱风电并网系统故障穿越期振荡稳定性评估方法，其特征在于，以动态能量负梯度e的正负性进行稳定水平判定，判定过程如下：
9.直驱风电并网系统故障穿越期振荡稳定性评估系统，其特征在于，包括数据采集模块、动态能量模型构建模块、动态能量负梯度获取模块、稳定性在线评估模块和结果输出模块；
10.根据权利要求9所述的直驱...
【专利技术属性】
技术研发人员：任必兴，贾勇勇，李强，唐伟佳，吕振华，邹小明，张森，汪成根，李雅然，
申请(专利权)人：国网江苏省电力有限公司电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：
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