【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及储能参与电力系统低频振荡抑制，具体地说，涉及一种构建具有补偿储能自身荷电偏差功能的低频振荡阻尼控制器的方法。
技术介绍
1、随着高比例可再生能源大规模并网和源网荷储协同发展，电力系统有功负荷波动频繁，导致电力系统低频振荡现象愈演愈烈。传统同步发电机均配置有一定的电力系统稳定器，通过调节发电机机端励磁电压来抑制低频振荡。
2、新型电力系统中低惯量的新能源占比逐渐提高，同步发电机组占比下降，使得系统中用于抑制低频振荡的电力系统稳定器数量同比减少，为找到一种替代方案，从系统有功功率供需平衡角度出发，提出采用新能源电站配备的储能装置，利用其快速充放电特性，参与抑制电力系统低频振荡。
3、但是，储能参与抑制低频振荡是通过有功功率交换实现的，涉及自身荷电量变化，为避免储能深度充放电而丧失参与抑制低频振荡的能力，需要较高的投资来建设较大容量储能；会使得抑制新型电力系统低频振荡的成本增高，进而限制了该方案的实际应用。因此亟需一种技术手段，使得储能实现抑制电力系统低频振荡，同时补偿因有功功率交互引起的自身荷电偏差，即在低频振荡结束时，确保储能装置的荷电量不发生变化。
技术实现思路
1、本专利技术针对现有的低频振荡阻尼控制器不能实现储能自身荷电偏差为零的问题，提出一种构建具有补偿储能自身荷电偏差功能的低频振荡阻尼控制器的方法，该方法首先构建储能参与抑制电力系统低频振荡的控制器传递函数，然后构建储能荷电偏差反馈补偿环路，最后构建补偿储能自身荷电偏差的低频振荡阻尼控制
2、本专利技术具体实现内容如下：
3、一种构建具有补偿储能自身荷电偏差功能的低频振荡阻尼控制器的方法，在储能参与抑制电力系统低频振荡时，引入自身荷电偏差补偿环路，提高电力系统阻尼水平，确保自身荷电偏差为零，具体包括以下步骤：
4、步骤s1：构建储能参与抑制电力系统低频振荡的控制器传递函数；
5、步骤s2：构建储能荷电偏差反馈补偿环路传递函数；
6、步骤s3：构建补偿储能自身荷电偏差的低频振荡阻尼控制器传递函数，得到具有补偿储能自身荷电偏差功能的低频振荡阻尼控制器。
7、为了更好地实现本专利技术，进一步地，所述步骤s1的具体操作为：将储能通过转速外环和电流内环的双闭环方式并网与发电机交互，且仅进行有功功率交互，当转速外环采用pi控制策略时，得到控制器传递函数h(s)：
8、
9、其中，kp和ki表示pi控制器增益，s表示拉普拉斯算子。
10、为了更好地实现本专利技术，进一步地，所述步骤s2的具体操作为：通过负反馈的方式，引入储能荷电偏差反馈补偿环路，构建储能荷电偏差反馈补偿环路；所述储能荷电偏差反馈补偿环路传递函数f(s)由积分器和储能交互增益kf构成：
11、
12、其中，kf表示储能交互增益，s表示拉普拉斯算子。
13、为了更好地实现本专利技术，进一步地，所述步骤s3的具体操作为：根据传递函数h(s)和储能荷电偏差反馈补偿环路传递函数f(s)，构建补偿储能自身荷电偏差的低频振荡阻尼控制器传递函数g(s)，并根据所述低频振荡阻尼控制器传递函数g(s)得到上述低频振荡阻尼控制器；
14、所述低频振荡阻尼控制器的输入为发电机转速偏差△ω(s)，输出为储能与发电机交互的参考电流iref(s)；
15、所述低频振荡阻尼控制器传递函数g(s)如下：
16、
17、其中，f(s)表示储能荷电偏差反馈补偿环路传递函数，h(s)表示控制器传递函数，kp和ki表示pi控制器增益，kf表示储能交互增益。
18、为了更好地实现本专利技术，进一步地，步骤s3中具有补偿储能自身荷电偏差功能的低频振荡阻尼控制器补偿储能荷电偏差具体包括以下步骤：
19、步骤s31：构建储能充放电电流表达式，根据转速外环的交互时间尺度为机电暂态过程，忽略电流内环响应时间的影响，并根据储能充放电电流ies(s)等于参考电流iref(s)，得到荷电状态变化量的频域表达式；
20、ies(s)＝iref(s)＝g(s)δω(s)；
21、步骤s32：根据安时积分法，构建储能充放电过程荷电偏差△qsoc的频域表达式；
22、
23、其中，△qsoc表示储能自身荷电偏差，ies表示储能的充放电电流；
24、步骤s33：根据prony方法，构建发电机转速偏差时域表达式；
25、
26、其中，表示拉普拉斯逆变换，t表示当前时刻，n表示主导振荡信号的个数，ai表示分量i的振幅，αi表示分量i的衰减因子，θi表示分量i的初相位，fi表示分量i的无阻尼自振频率，其中，αi＞0；
27、步骤s34：构建储能充放电过程荷电偏差的时域表达式；
28、
29、其中，△qsoc(t)表示t时刻的荷电偏差量。
30、为了更好地实现本专利技术，进一步地，将△qsoc(t)变换为：
31、
32、其中，β1、β2、φ1、φ2是与kp、ki、kf相关的常数；
33、当kp、ki和kf均大于零时，β1、β2大于零；
34、当满足条件：
35、αi、β1、β2＞0且
36、得到：
37、
38、其中，ε为邻域半径。
39、为了更好地实现本专利技术，进一步地，所述具有补偿储能自身荷电偏差功能的低频振荡阻尼控制器应用于储能并网控制系统；所述储能并网控制系统包括电力网络、储能装置和并网所需的逆变器、电力滤波器、锁相环、dq变换模块、脉冲宽度调制信号发生器、电流环pi控制器，其中所述具有补偿储能自身荷电偏差功能的低频振荡阻尼控制器位于电流环pi控制器的前级，为电流环pi控制器提供输入。
40、本专利技术具有以下有益效果。
41、(1)本专利技术通过在pi控制器上附加一条荷电偏差反馈补偿环路，基于传递函数模型设计了补偿储能自身荷电偏差的抑制低频振荡的阻尼控制器，具有控制领域的稳定性和可行性。同时，与传统的pi控制器进行仿真对比，本专利技术所提出的控制器保持了pi控制器的控制效果，同时实现了储能自身荷电偏差为零的目标，具有控制器结构简单、控制效果稳定和易于工程实用化的有益效果，具有广阔的应用前景。
42、(2)本专利技术能够有效达到抑制电力系统低频振荡的目的，同时确保储能自身荷电变化为零，即借助储能参与抑制低频振荡且不改变储能的荷电状态，可提高储能装置的利用率。
43、(3)本专利技术仅需在原有的本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种构建具有补偿储能自身荷电偏差功能的低频振荡阻尼控制器的方法，其特征在于，在储能参与抑制电力系统低频振荡时，引入自身荷电偏差补偿环路，提高电力系统阻尼水平，确保自身荷电偏差为零，具体包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种构建具有补偿储能自身荷电偏差功能的低频振荡阻尼控制器的方法，其特征在于，所述步骤S1的具体操作为：将储能通过转速外环和电流内环的双闭环方式并网与发电机交互，且仅进行有功功率交互，当转速外环采用PI控制策略时，得到控制器传递函数H(s)：
3.根据权利要求2所述的一种构建具有补偿储能自身荷电偏差功能的低频振荡阻尼控制器的方法，其特征在于，所述步骤S2的具体操作为：通过负反馈的方式，引入储能荷电偏差反馈补偿环路，构建储能荷电偏差反馈补偿环路，得到储能荷电偏差反馈补偿环路传递函数F(s)：
4.根据权利要求3所述的一种构建具有补偿储能自身荷电偏差功能的低频振荡阻尼控制器的方法，其特征在于，所述步骤S3的具体操作为：根据传递函数H(s)和储能荷电偏差反馈补偿环路传递函数F(s)，构建补偿储能自身荷电偏差的低频振荡阻尼控制器传
5.根据权利要求4所述的一种构建具有补偿储能自身荷电偏差功能的低频振荡阻尼控制器的方法，其特征在于，步骤S3中具有补偿储能自身荷电偏差功能的低频振荡阻尼控制器补偿储能荷电偏差具体包括以下步骤：
6.根据权利要求5所述的一种构建具有补偿储能自身荷电偏差功能的低频振荡阻尼控制器的方法，其特征在于，将△QSoC(t)变换为：
7.根据权利要求1-6任一项所述的一种构建具有补偿储能自身荷电偏差功能的低频振荡阻尼控制器的方法，其特征在于，具有补偿储能自身荷电偏差功能的低频振荡阻尼控制器应用于储能并网控制系统；所述储能并网控制系统还包括电力网络(1)、储能装置(2)、逆变器(3)、电力滤波器(4)、锁相环(51)、第一dq变换模块(52)、调制信号发生器(53)、第二dq变换模块(54)、PI控制器(62)，其中所述具有补偿储能自身荷电偏差功能的低频振荡阻尼控制器位于PI控制器(62)的前级，为PI控制器(62)提供输入。
...【技术特征摘要】
1.一种构建具有补偿储能自身荷电偏差功能的低频振荡阻尼控制器的方法，其特征在于，在储能参与抑制电力系统低频振荡时，引入自身荷电偏差补偿环路，提高电力系统阻尼水平，确保自身荷电偏差为零，具体包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种构建具有补偿储能自身荷电偏差功能的低频振荡阻尼控制器的方法，其特征在于，所述步骤s1的具体操作为：将储能通过转速外环和电流内环的双闭环方式并网与发电机交互，且仅进行有功功率交互，当转速外环采用pi控制策略时，得到控制器传递函数h(s)：
3.根据权利要求2所述的一种构建具有补偿储能自身荷电偏差功能的低频振荡阻尼控制器的方法，其特征在于，所述步骤s2的具体操作为：通过负反馈的方式，引入储能荷电偏差反馈补偿环路，构建储能荷电偏差反馈补偿环路，得到储能荷电偏差反馈补偿环路传递函数f(s)：
4.根据权利要求3所述的一种构建具有补偿储能自身荷电偏差功能的低频振荡阻尼控制器的方法，其特征在于，所述步骤s3的具体操作为：根据传递函数h(s)和储能荷电偏差反馈补偿环路传递函数f(s)，构建补偿储能自身荷电偏...
【专利技术属性】
技术研发人员：李涛，龚雪，洪运飞，王彦沣，叶希，谢江，向奇，王槐川，白刚，蒋益强，邓疆利，凌蜀戎，包杰瑞，谢璇，施逸，高啸，
申请(专利权)人：国网四川省电力公司宜宾供电公司，
类型：发明
国别省市：
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