【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及电力系统，尤其涉及一种基于振荡模式分析的电力系统控制方法及系统。
技术介绍
1、在电力电子技术的发展过程中，风电、光伏、多类型直流等基于电力电子变换器的各类设备实现大规模并网，显著提升了电力系统电力电子化水平，同时也带来了不容忽视的宽频带振荡问题，特别是次同步振荡和超同步振荡问题，严重时还会导致持续振荡现象的出现，诱发设备大面积脱网，影响到电力电子设备并网安全和电网稳定运行。为了准确评估电网中的宽频带振荡的风险以及制定有效应对措施和辅助电网规划运行决策，亟需对电力系统进行频率、阻尼等振荡模式信息的分析。
2、现有的电力系统振荡模式信息分析方法主要包含以下三种：
3、第一种方法是对电力电子设备进行建模，得到其频率耦合阻抗矩阵，然后与交流电网的阻抗模型进行拼接，并通过特征值分析可以得到精确的频率、阻尼等振荡模式信息。然而，该方法需要基于详细的电力电子设备一次电气和二次控制保护模型及参数，而设备供货商基于商业竞争考虑，一般会对二次控制保护系统进行黑盒封装，用户无法了解其内部逻辑，从而无法建立理论模型进行分析。第二种方法是建立包含目标电力电子设备的电力系统电磁暂态时域仿真模型，通过时域仿真及结果曲线prony分析的方式得到主要振荡模式的信息。该方法所需的电力电子设备电磁暂态模型可由设备供货商提供，但对于大规模的风电、光伏等场站来说，场内包含几十甚至上百台变流器设备，全设备建模场景下的电磁暂态时域仿真需要基于强大的软硬件基础，且仿真效率将非常低下，成本极高。第三种方法是基于电力电子设备的频率阻抗特性曲
技术实现思路
1、本专利技术提供一种基于振荡模式分析的电力系统控制方法及系统，提高电力系统振荡模式分析的准确性和效率，降低提高电力系统稳定性的经济成本。
2、为了解决上述技术问题，本专利技术提供了一种基于振荡模式分析的电力系统控制方法，包括：
3、使用频率扫描的方式获取电力设备的第一频率耦合阻抗矩阵和设备并网点电网侧的第二频率耦合阻抗矩阵；
4、根据所述第一频率耦合阻抗矩阵和所述第二频率耦合阻抗矩阵，计算全系统等效阻抗矩阵；
5、根据所述全系统等效阻抗矩阵，生成等效阻抗特性曲线；
6、根据等效阻抗特性曲线的实部部分过零点处的实部和虚部，分析电力系统振荡模式，获得电力系统振荡模式的频率信息和阻尼信息；
7、根据所述电力系统振荡模式的频率信息和阻尼信息，调整电力系统运行方式、新能源机组控制方式和振荡抑制设备规模。
8、本专利技术首先基于电力系统中的频率耦合阻抗矩阵，计算全系统等效阻抗矩阵，并生成等效阻抗特性曲线；然后对等效阻抗特性曲线的实部部分过零点处的实部特性和虚部特性进行分析，获得电力系统振荡模式的频率信息和阻尼信息；最后根据电力系统振荡模式的频率信息和阻尼信息，执行电力系统稳定性提高的相关决策；提高了电力系统振荡模式分析的准确性和效率，降低提高电力系统稳定性的经济成本。
9、进一步的，所述使用频率扫描的方式获取电力设备的第一频率耦合阻抗矩阵和设备并网点电网侧的第二频率耦合阻抗矩阵，包括：
10、使用频率扫描的方式获取电力设备的第一频率耦合阻抗矩阵和设备并网点电网侧的第二频率耦合阻抗矩阵；
11、其中，所述第一频率耦合阻抗矩阵，具体如下：
12、
13、式中，zg(ω)表示电力设备的第一频率耦合阻抗矩阵；ω为角频率点；zg11、zg22为电力设备在ω处的自阻抗；zg12、zg21为电力设备在ω处的互阻抗；
14、所述第二频率耦合阻抗矩阵，具体如下：
15、
16、式中，zs(ω)表示设备并网点电网侧的第二频率耦合阻抗矩阵；zs11、zs22为电力设备并网点电网侧在ω处的自阻抗；zs12、zs21为电力设备并网点电网侧在ω处的互阻抗。
17、进一步的，所述根据所述第一频率耦合阻抗矩阵和所述第二频率耦合阻抗矩阵，计算全系统等效阻抗矩阵，包括：
18、根据所述第一频率耦合阻抗矩阵和所述第二频率耦合阻抗矩阵，计算电力设备和电网的聚合阻抗矩阵；其中，所述电力设备和电网的聚合阻抗矩阵，具体如下：
19、
20、式中，zσ(ω)表示电力设备和电网的聚合阻抗矩阵；zg(ω)表示电力设备的第一频率耦合阻抗矩阵，zs(ω)表示设备并网点电网侧的第二频率耦合阻抗矩阵；ω为角频率点；zg11、zg22为电力设备在ω处的自阻抗；zg12、zg21为电力设备在ω处的互阻抗；zs11、zs22为电力设备并网点电网侧在ω处的自阻抗；zs12、zs21为电力设备并网点电网侧在ω处的互阻抗；
21、根据所述电力设备和电网的聚合阻抗矩阵，计算全系统等效阻抗矩阵；其中，所述全系统等效阻抗矩阵，具体如下：
22、d(ω)＝|zσ(ω)|＝(zg11+zs11)(zg22+zs22)-(zg12+zs12)(zg21+zs21)
23、＝re(ω)+j im(ω)
24、式中，d(ω)表示全系统等效阻抗矩阵；zσ(ω)表示电力设备和电网的聚合阻抗矩阵，|*|表示求解矩阵行列式；zg11、zg22为电力设备在ω处的自阻抗；zg12、zg21为电力设备在ω处的互阻抗；zs11、zs22为电力设备并网点电网侧在ω处的自阻抗；zs12、zs21为电力设备并网点电网侧在ω处的互阻抗；re(ω)表示全系统等效阻抗矩阵的实部，im(ω)表示全系统等效阻抗矩阵的虚部。
25、进一步的，所述根据等效阻抗特性曲线的实部部分过零点处的实部和虚部，分析电力系统振荡模式，获得电力系统振荡模式的频率信息和阻尼信息，包括：
26、根据频率扫描方式的频率步长，获得多个扫描频率点；
27、在等效阻抗特性曲线中，若第n个扫描频率点对应的实部数值满足第一条件，则根据第一计算规则，计算等效阻抗特性曲线的实部部分过零点处的实部特性和虚部特性；其中，所述等效阻抗特性曲线的实部部分过零点处的实部特性包括过零点处实部角频率和过零点处实部斜率；所述等效阻抗特性曲线的实部部分过零点处的虚部特性包括过零点处虚部斜率和过零点处虚部值；
28、在等效阻抗特性曲线中，若第n个扫描频率点对应的实部数值满足第二条件，则根据第二计算规则，计算等效阻抗特性曲线的实部部分过零点处的实部特性和虚部特性；其中，所述等效阻抗特性曲线的实部部分过零点处的实部特性包括过零点处实部角频率和过零点处实部斜率；所述等效阻抗特性曲线的实部部分过零点处的虚部特性包括过零点处虚部斜率和过零点处虚部值；
29、本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于振荡模式分析的电力系统控制方法，其特征在于，包括：
2.如权利要求1所述的一种基于振荡模式分析的电力系统控制方法，其特征在于，所述使用频率扫描的方式获取电力设备的第一频率耦合阻抗矩阵和设备并网点电网侧的第二频率耦合阻抗矩阵，包括：
3.如权利要求1所述的一种基于振荡模式分析的电力系统控制方法，其特征在于，所述根据所述第一频率耦合阻抗矩阵和所述第二频率耦合阻抗矩阵，计算全系统等效阻抗矩阵，包括：
4.如权利要求1所述的一种基于振荡模式分析的电力系统控制方法，其特征在于，所述根据等效阻抗特性曲线的实部部分过零点处的实部和虚部，分析电力系统振荡模式，获得电力系统振荡模式的频率信息和阻尼信息，包括：
5.如权利要求4所述的一种基于振荡模式分析的电力系统控制方法，其特征在于，所述在等效阻抗特性曲线中，若第N个扫描频率点对应的实部数值满足第一条件，则根据第一计算规则，计算等效阻抗特性曲线的实部部分过零点处的实部特性和虚部特性，包括：
6.如权利要求4所述的一种基于振荡模式分析的电力系统控制方法，其特征在于，所述在等效阻抗
7.如权利要求4所述的一种基于振荡模式分析的电力系统控制方法，其特征在于，所述根据所述等效阻抗特性曲线的实部部分过零点处的实部特性和虚部特性，分析电力系统振荡模式的特征值，获得电力系统振荡模式的频率信息和阻尼信息，包括：
8.一种基于振荡模式分析的电力系统控制系统，其特征在于，包括：耦合阻抗模块、系统阻抗模块、特性曲线模块、振荡模式模块和稳定调节模块；
9.如权利要求8所述的一种基于振荡模式分析的电力系统控制系统，其特征在于，所述耦合阻抗模块，用于使用频率扫描的方式获取电力设备的第一频率耦合阻抗矩阵和设备并网点电网侧的第二频率耦合阻抗矩阵，包括：
10.如权利要求8所述的一种基于振荡模式分析的电力系统控制系统，其特征在于，所述系统阻抗模块，包括：第一矩阵单元和第二矩阵单元；
11.如权利要求8所述的一种基于振荡模式分析的电力系统控制系统，其特征在于，所述振荡模式模块，包括：扫描频率点单元、第一计算单元、第二计算单元和振荡信息单元；
12.如权利要求11所述的一种基于振荡模式分析的电力系统控制系统，其特征在于，所述第一计算单元，用于在等效阻抗特性曲线中，若第N个扫描频率点对应的实部数值满足第一条件，则根据第一计算规则，计算等效阻抗特性曲线的实部部分过零点处的实部特性和虚部特性，包括：
13.如权利要求11所述的一种基于振荡模式分析的电力系统控制系统，其特征在于，所述第二计算单元，用于在等效阻抗特性曲线中，若第N个扫描频率点对应的实部数值满足第二条件，则根据第二计算规则，计算等效阻抗特性曲线的实部部分过零点处的实部特性和虚部特性，包括：
14.如权利要求11所述的一种基于振荡模式分析的电力系统控制系统，其特征在于，所述振荡信息单元，用于根据所述等效阻抗特性曲线的实部部分过零点处的实部特性和虚部特性，分析电力系统振荡模式的特征值，获得电力系统振荡模式的频率信息和阻尼信息，包括：
...【技术特征摘要】
1.一种基于振荡模式分析的电力系统控制方法，其特征在于，包括：
2.如权利要求1所述的一种基于振荡模式分析的电力系统控制方法，其特征在于，所述使用频率扫描的方式获取电力设备的第一频率耦合阻抗矩阵和设备并网点电网侧的第二频率耦合阻抗矩阵，包括：
3.如权利要求1所述的一种基于振荡模式分析的电力系统控制方法，其特征在于，所述根据所述第一频率耦合阻抗矩阵和所述第二频率耦合阻抗矩阵，计算全系统等效阻抗矩阵，包括：
4.如权利要求1所述的一种基于振荡模式分析的电力系统控制方法，其特征在于，所述根据等效阻抗特性曲线的实部部分过零点处的实部和虚部，分析电力系统振荡模式，获得电力系统振荡模式的频率信息和阻尼信息，包括：
5.如权利要求4所述的一种基于振荡模式分析的电力系统控制方法，其特征在于，所述在等效阻抗特性曲线中，若第n个扫描频率点对应的实部数值满足第一条件，则根据第一计算规则，计算等效阻抗特性曲线的实部部分过零点处的实部特性和虚部特性，包括：
6.如权利要求4所述的一种基于振荡模式分析的电力系统控制方法，其特征在于，所述在等效阻抗特性曲线中，若第n个扫描频率点对应的实部数值满足第二条件，则根据第二计算规则，计算等效阻抗特性曲线的实部部分过零点处的实部特性和虚部特性，包括：
7.如权利要求4所述的一种基于振荡模式分析的电力系统控制方法，其特征在于，所述根据所述等效阻抗特性曲线的实部部分过零点处的实部特性和虚部特性，分析电力系统振荡模式的特征值，获得电力系统振荡模式的频率信息和阻尼信息，包括：
8.一种基于振荡模式分析的电力系...
【专利技术属性】
技术研发人员：杨银国，陆秋瑜，刘洋，谢平平，王巍桦，林英明，张帆，
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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