【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及电力系统暂态分析，尤其涉及一种vsc暂态同步失稳问题机理揭示方法和装置。
技术介绍
1、随着新能源发电单元在电力系统中所占比例与电能输送距离的不断增加，电压源变流器(voltage source converter，vsc)常采用锁相环(phase-locked loop，pll)同步方式，通过附加频率控制与系统保持同步。但弱连接条件下，弱连接电压源变流器(weak-gridconnectedvoltage source converter,wg-vsc)系统暂态同步机制易受并网点电压的影响，在vsc受到电网故障等大扰动后，易产生pll同步(pll-synchronization，pll-syn)暂态稳定问题。
2、现有的基于电网故障所引起的pll-syn暂态同步稳定问题的机理解释方法主要集中于仅考虑锁相环动态的故障后系统暂态同步稳定问题，而没有考虑外环动态也会对系统pll-syn暂态稳定性产生影响，导致vsc暂态同步失稳问题分析不够全面，可靠性不高。
技术实现思路
1、本专利技术提供了一种vsc暂态同步失稳问题机理揭示方法和装置，用于解决现有的基于电网故障所引起的pll-syn暂态同步稳定问题的机理解释方法主要集中于仅考虑锁相环动态的故障后系统暂态同步稳定问题，而没有考虑外环动态也会对系统pll-syn暂态稳定性产生影响，导致vsc暂态同步失稳问题分析不够全面，可靠性不高的技术问题。
2、有鉴于此，本专利技术第一方面提供了一种vsc暂态同步失
3、s1、对基于外环控制的锁相环同步vsc接入弱网系统进行简化，忽略系统暂态过程中的高频动态，建立计及锁相环与外环动态的vsc接入弱网系统的简化数学模型的微分-代数方程；
4、s2、基于建立的微分-代数方程，构建基于二阶环节的系统等效转子运动方程；
5、s3、根据系统等效转子运动方程，基于数值积分绘制扰动后类比功率的图像；
6、s4、基于扰动后类比功率的图像，采用类比等面积法则，计算扰动后的系统等效加速面积大小和系统等效减速面积大小，通过扰动后的系统等效加速面积大小和系统等效减速面积大小对弱连接电压源变流器系统的pll-syn暂态失稳现象的产生机理进行揭示。
7、可选地，还包括：
8、s5、改变弱连接电压源变流器系统的主电路参数、pll控制参数和有功侧直流母线电压外环控制参数，重复执行步骤s4，获得不同参数影响下的系统等效加速面积大小和系统等效减速面积大小关系，定性地分析不同参数对vsc并网系统pll-syn暂态稳定性的影响。
9、可选地，微分-代数方程为：
10、
11、其中，为系统微分方程，g(x,y)为系统代数方程，x1为表示锁相环控制器输出相角θpll的状态变量，x2为表示∫vtqdt的状态变量，vtq为电压源变流器并网点电压的q轴分量，x3为表示∫(udc-udcref)dt的状态变量，udc为直流母线电压，udcref为直流母线参考电压，x4为表示udc的状态变量，y1为表示itdref的状态变量，itdref为电压源变流器经并网点注入电流的d轴分量，y2为表示itqref的状态变量，itqref为电压源变流器经并网点注入电流的q轴分量，vs为无穷大电源电压，为vtq，为udc-udcref，p为系统有功功率，c为直流侧电容，rg为网侧等效电阻，xg为网侧等效电抗，kp为锁相环控制器的比例系数，ki为锁相环控制器的积分系数，kp1为直流电压外环控制器的比例系数，ki1为直流电压外环控制器的积分系数，pref为系统有功功率参考值。
12、可选地，基于二阶环节的系统等效转子运动方程为：
13、jeq+deq＝pm-pe
14、
15、
16、
17、pe＝vssinx1
18、其中，jeq为类比惯量，deq为类比阻尼，pm为类比机械功率，pe为类比电磁功率为锁相环控制器输出相角θpll的二阶导数，为锁相环控制器输出相角θpll的一阶导数，为并网点注入电流的d轴分量的一阶导数。
19、可选地，系统等效加速面积的计算公式为：
20、
21、其中，sacc为系统等效加速面积，θpll.a为积分起始点，θpll.b为积分终点，pm(θpll)为基于锁相环控制器输出相角θpll变化的类比机械功率函数，pe(θpll)为基于锁相环控制器输出相角θpll变化的类比电磁功率函数，deq(θpll)为基于锁相环控制器输出相角θpll变化的类比阻尼函数。
22、可选地，系统等效减速面积的计算公式为：
23、
24、其中，sdec.max为系统等效最大减速面积。
25、可选地，基于二阶环节的系统等效转子运动方程为：
26、jeq+deq＝pm-pe
27、
28、
29、
30、pe＝vs sinx1
31、其中，jeq为类比惯量，deq为类比阻尼，pm为类比机械功率，pe为类比电磁功率，为锁相环控制器输出相角θpll的二阶导数，为锁相环控制器输出相角θpll的一阶导数，为并网点注入电流的d轴分量的一阶导数，为并网点注入电流的q轴分量的一阶导数。
32、本专利技术第二方面提供了一种vsc暂态同步失稳问题机理揭示装置，包括：
33、简化建模单元，用于对基于外环控制的锁相环同步vsc接入弱网系统进行简化，忽略系统暂态过程中的高频动态，建立计及锁相环与外环动态的vsc接入弱网系统的简化数学模型的微分-代数方程；
34、二阶建模单元，用于基于建立的微分-代数方程，构建基于二阶环节的系统等效转子运动方程；
35、图像绘制单元，用于根据系统等效转子运动方程，基于数值积分绘制扰动后类比功率的图像；
36、机理揭示单元，用于基于扰动后类比功率的图像，采用类比等面积法则，计算扰动后的系统等效加速面积大小和系统等效减速面积大小，通过扰动后的系统等效加速面积大小和系统等效减速面积大小对弱连接电压源变流器系统的pll-syn暂态失稳现象的产生机理进行揭示。
37、可选地，还包括：
38、定性分析单元，用于改变弱连接电压源变流器系统的主电路参数、pll控制参数和有功侧直流母线电压外环控制参数，重复执行机理揭示单元，获得不同参数影响下的系统等效加速面积大小和系统等效减速面积大小关系，定性地分析不同参数对vsc并网系统pll-syn暂态稳定性的影响。
39、可选地，微分-代数方程为：
40、
41、其中，为系统微分方程，g(x,y)为系统代数方程，x1为表示锁相环控制器输出相角θpll的状态变量，x2为表示∫vtqdt的状态变量，vtq为电压源变流器并网点电压的q轴分量，x3为表示∫(udc-udcref本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种VSC暂态同步失稳问题机理揭示方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的VSC暂态同步失稳问题机理揭示方法，其特征在于，还包括：
3.根据权利要求1所述的VSC暂态同步失稳问题机理揭示方法，其特征在于，微分-代数方程为：
4.根据权利要求1所述的VSC暂态同步失稳问题机理揭示方法，其特征在于，基于二阶环节的系统等效转子运动方程为：
5.根据权利要求3所述的VSC暂态同步失稳问题机理揭示方法，其特征在于，系统等效加速面积的计算公式为：
6.根据权利要求3所述的VSC暂态同步失稳问题机理揭示方法，其特征在于，系统等效减速面积的计算公式为：
7.根据权利要求1所述的VSC暂态同步失稳问题机理揭示方法，其特征在于，基于二阶环节的系统等效转子运动方程为：
8.一种VSC暂态同步失稳问题机理揭示装置，其特征在于，包括：
9.根据权利要求8所述的VSC暂态同步失稳问题机理揭示装置，其特征在于，还包括：
10.根据权利要求8所述的VSC暂态同步失稳问题机理揭示装置，其特征在
...【技术特征摘要】
1.一种vsc暂态同步失稳问题机理揭示方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的vsc暂态同步失稳问题机理揭示方法，其特征在于，还包括：
3.根据权利要求1所述的vsc暂态同步失稳问题机理揭示方法，其特征在于，微分-代数方程为：
4.根据权利要求1所述的vsc暂态同步失稳问题机理揭示方法，其特征在于，基于二阶环节的系统等效转子运动方程为：
5.根据权利要求3所述的vsc暂态同步失稳问题机理揭示方法，其特征在于，系统等效加速面积的计算公式为：
...【专利技术属性】
技术研发人员：欧阳卫年，区伟潮，陈锦荣，李响，彭飞进，李高明，朱延廷，郭为斌，张文骏，汤志锐，谭振鹏，邝梓佳，陈黎丽，彭元泉，招嘉华，赵云云，
申请(专利权)人：广东电网有限责任公司，
类型：发明
国别省市：
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