【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及配电网故障保护，具体为一种基于虚拟阻抗的vsg故障穿越控制方法及系统。
技术介绍
1、随着分布式新能源在各国电力系统中的广泛应用，分布式电源机组能否安全稳定运行成为如今热门的研究方向。当电力系统发生故障时，会威胁到机组的安全稳定运行，导致电力电子换流器发生故障，例如过电流、无功不足等问题。因此，加强新能源机组的低电压穿越能力变得尤为重要，亟需研究安全可靠的新能源机组低电压穿越控制策略。
2、目前，国内外研究人员针对电网中可能发生的各种故障都有所研究，并给出了相关的有效解决策略，在实际的运行中，电网中发生三相不对称故障的情况相对来说居多，但从对电力系统的危害大小来说，对称故障对于电网以及新能源机组的损害性更大。针对电网中的故障，目前已有许多研究给出有效的解决方法。传统虚拟同步发电机控制策略因其电压源外特性会出现严重过电流，功率不平衡产生的剩余功率会引发直流侧母线电压升高，无功支撑能力低下，导致低电压穿越失败。当前，vsg在新能源电力系统中的应用越来越普遍，vsg低电压穿越技术已取得一定的研究成果。
3、当在系统中发生三相对称短路故障时，由于新能源的不确定性及波动性，系统等效负荷的峰谷差骤变突增，导致电压跌落后输出的功率没有得到较好限制，系统调压困难系数上升，复杂的电磁变化会导致电力电子装备出现故障瞬时暂态过电流和故障后稳态过电流，功率不平衡产生的剩余功率会引发直流侧母线电压升高，无功支撑能力低下，严重时造成机组脱网运行，低电压穿越失败，对系统造成不可逆转的影响，根据国家标准要求，在低电压穿越过
4、现阶段，很多研究对系统恢复电压起不到足够的无功支撑的作用或没有考虑到变换器的限流问题。因此，需要一种电网电压跌落情况下安全稳定运行并向电网提供支撑的低电压穿越控制方法。
技术实现思路
1、鉴于上述存在的问题，提出了本专利技术。
2、因此，本专利技术解决的技术问题是：解决故障穿越中的无功支撑不足和限流问题。
3、为解决上述技术问题，本专利技术提供如下技术方案：一种基于虚拟阻抗的vsg故障穿越控制方法，其包括如下步骤，
4、建立主动支撑控制下的电压源型换流器在dq坐标系中的等效电路；建立故障穿越控制策略下的分布式电源vsc控制结构及模型；根据限制故障后的稳态电流，对虚拟阻抗进行设计；引入自适应算法，根据电网的即时状态调整虚拟阻抗的参数。
5、作为本专利技术所述的一种基于虚拟阻抗的vsg故障穿越控制方法的一种优选方案，其中：所述故障穿越控制策略包括构建同步发电机三阶模型控制器以及构建虚拟阻抗控制器。
6、所述构建同步发电机三阶模型包括，在励磁控制器中引入一阶暂态电压方程，构成同步发电机励磁环节简化模型，表示为，
7、
8、其中，δμ表示励磁电压偏差量，m表示下垂比例系数，q表示积分常数，u表示励磁电压，uref表示给定电压。
9、所述励磁电压μ与强制空载电动势eq的关系表示为，
10、
11、其中，xad为直轴电枢反应绕组电抗，rf为励磁绕组电抗，kf为励磁比例系数。
12、作为本专利技术所述的一种基于虚拟阻抗的vsg故障穿越控制方法的一种优选方案，其中：所述构建同步发电机三阶模型还包括，根据同步发电机的二阶转子运动方程及一阶暂态电压方程，建立同步发电机三阶模型，表示为，
13、
14、其中，j为虚拟惯量，表示转子角速度的变化率，pm表示机械功率，pe表示电磁功率，δω表示转子角速度与同步速度之间的差值，d为阻尼系数，ω表示发电机角速度，δω为额定转速与实际转速的偏差，δ为发电机功角，表示转子角位移的变化率，te为同步发电机励磁绕组的时间常数，eq′为暂态电动势，eq表示强制空载电动势，id表示直轴电流，xd表示直轴同步电抗，x′d表示直轴瞬变电抗。
15、根据引入虚拟阻抗环节的同步发电机模型建立故障穿越控制策略。
16、作为本专利技术所述的一种基于虚拟阻抗的vsg故障穿越控制方法的一种优选方案，其中：所述对虚拟阻抗进行设计包括，考虑故障后的稳态电流is，逆变器输出电压uc、uf，设计虚拟阻抗值，构建虚拟电抗控制模型。
17、所述故障后的稳态电流is，表示为，
18、
19、其中，δg表示并网点跌落电压与逆变器内电势和并网点跌落电压之间压降的夹角，e表示逆变器内电动势，δg表示功角，uf表示电网电压跌落值，j表示虚数单位，rv、lv表示虚拟电阻和电抗，r0、l0表示虚拟电阻和电抗。
20、所述逆变器输出电压uc与uf之间的夹角满足，
21、
22、所述虚拟阻抗值表示为，
23、
24、
25、其中，ts表示电流系数，lg表示加入虚拟阻抗后的电感值，in表示标称电流，rv和lv表示虚拟电阻和电抗，r0表示变压器电阻，l0表示变压器的电感，m表示中间变量。
26、作为本专利技术所述的一种基于虚拟阻抗的vsg故障穿越控制方法的一种优选方案，其中：所述构建虚拟电抗控制模型包括，引入虚拟阻抗的主动支撑控制，投入的虚拟电抗系数，表示为，
27、
28、其中，x表示虚拟电抗系数，k表示虚拟电抗开关值，t1为虚拟电抗从零增加到最大值的调整系数，t2表示换流器达到峰值电流的时间。
29、作为本专利技术所述的一种基于虚拟阻抗的vsg故障穿越控制方法的一种优选方案，其中：所述虚拟电抗开关值k包括虚拟电抗的不变部分ku以及虚拟电抗的可变部分ki。
30、所述虚拟电抗的不变部分ku表示为，
31、
32、所述虚拟电抗的可变部分ki表示为，
33、
34、其中，i+表示正序电流，i-表示负序电流。
35、作为本专利技术所述的一种基于虚拟阻抗的vsg故障穿越控制方法的一种优选方案，其中：所述根据电网的即时状态调整虚拟阻抗的参数包括，利用传感器和数据采集系统实时收集电网的各种参数，结合历史数据和实时数据，使用机器学习算法预测电网的短期内的变化趋势，根据实时数据和预测结果动态调整虚拟阻抗和电抗的参数。
36、本专利技术的另外一个目的是提供一种基于虚拟阻抗的vsg故障穿越控制系统，其能通过动态调整电力系统中的虚拟阻抗和电抗参数来快速响应电网故障，优化电网的稳定性和可靠性，解决了现有电力系统在面对大规模故障和负载波动时反应缓慢、控制不精准的问题。
37、为解决上述技术问题，本专利技术提供如下技术方案：一种基于虚拟阻抗的vsg故障穿越控制系统，包括数据采集与监控模块、实时数据分析和处理模块以及自适应控制算法模块。
38、所述数据采集与监控模块实时收集电网的关键参数和系统状态数据。
39、所述实时数据分析和处理模块负责处理和分析收集的数据。
40、本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于虚拟阻抗的VSG故障穿越控制方法，其特征在于，包括：
2.如权利要求1所述的一种基于虚拟阻抗的VSG故障穿越控制方法，其特征在于：所述故障穿越控制策略包括构建同步发电机三阶模型控制器以及构建虚拟阻抗控制器；
3.如权利要求2所述的一种基于虚拟阻抗的VSG故障穿越控制方法，其特征在于：所述构建同步发电机三阶模型还包括，根据同步发电机的二阶转子运动方程及一阶暂态电压方程，建立同步发电机三阶模型，表示为，
4.如权利要求3所述的一种基于虚拟阻抗的VSG故障穿越控制方法，其特征在于：所述对虚拟阻抗进行设计包括，考虑故障后的稳态电流Is，逆变器输出电压Uc、UF，设计虚拟阻抗值，构建虚拟电抗控制模型；
5.如权利要求4所述的一种基于虚拟阻抗的VSG故障穿越控制方法，其特征在于：所述构建虚拟电抗控制模型包括，引入虚拟阻抗的主动支撑控制，投入的虚拟电抗系数，表示为
6.如权利要求5所述的一种基于虚拟阻抗的VSG故障穿越控制方法，其特征在于：所述虚拟电抗开关值K包括电压触发系数Ku以及电流触发系数Ki；
7.如权
8.一种采用如权利要求1～7任一所述的一种基于虚拟阻抗的VSG故障穿越控制方法的系统，其特征在于：包括数据采集与监控模块、实时数据分析和处理模块以及自适应控制算法模块；
9.一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1至7中任一项所述的一种基于虚拟阻抗的VSG故障穿越控制方法的步骤。
10.一种计算机可读存储介质，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时实现权利要求1至7中任一项所述一种基于虚拟阻抗的VSG故障穿越控制方法的步骤。
...【技术特征摘要】
1.一种基于虚拟阻抗的vsg故障穿越控制方法，其特征在于，包括：
2.如权利要求1所述的一种基于虚拟阻抗的vsg故障穿越控制方法，其特征在于：所述故障穿越控制策略包括构建同步发电机三阶模型控制器以及构建虚拟阻抗控制器；
3.如权利要求2所述的一种基于虚拟阻抗的vsg故障穿越控制方法，其特征在于：所述构建同步发电机三阶模型还包括，根据同步发电机的二阶转子运动方程及一阶暂态电压方程，建立同步发电机三阶模型，表示为，
4.如权利要求3所述的一种基于虚拟阻抗的vsg故障穿越控制方法，其特征在于：所述对虚拟阻抗进行设计包括，考虑故障后的稳态电流is，逆变器输出电压uc、uf，设计虚拟阻抗值，构建虚拟电抗控制模型；
5.如权利要求4所述的一种基于虚拟阻抗的vsg故障穿越控制方法，其特征在于：所述构建虚拟电抗控制模型包括，引入虚拟阻抗的主动支撑控制，投入的虚拟电抗系数，表示为
6.如权利要求5所述的一种基于虚拟阻抗的vsg故障穿越控制方法，其特征在于：所述虚拟电抗开...
【专利技术属性】
技术研发人员：卓浩泽，周柯，金庆忍，罗安，荣飞，彭也伦，莫枝阅，吴丽芳，俞小勇，帅智康，陈燕东，伍文华，
申请(专利权)人：广西电网有限责任公司电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：
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