一种直流受端馈入站与近区风电场系统的振荡抑制方法技术方案

本发明专利技术公开了一种直流受端馈入站与近区风电场系统的振荡抑制方法，属于新能源并网技术领域，包括：将建立的风电场模型、LCC

【技术实现步骤摘要】
一种直流受端馈入站与近区风电场系统的振荡抑制方法


[0001]本专利技术属于新能源并网
，更具体地，涉及一种直流受端馈入站与近区风电场系统的振荡抑制方法。

技术介绍

[0002]随着风电技术日益成熟，内地风电项目逐渐增多，风电直接供给负荷成为了一种发展趋势。大规模风电经直流送往内陆负荷中心的同时，负荷中心本地也有数量可观的风电装机接入。因此，风电场位于LCC
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HVDC受端换流站附近的场景变多。当风电场与LCC
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HVDC电气距离较小时，机组作用系数λUIF＞0.1，且由于大量电力电子设备的存在，两系统之间交互作用强，存在振荡失稳风险。若系统中小干扰引发的振荡现象没有得到及时的抑制，由系统所引发的宽频振荡问题可能造成设备损坏、新能源脱网、系统停运，造成停电事故的发生，后果极其严重。为全面地分析风电场位于LCC
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HVDC换流站附近的场景潜在的振荡风险，现有文献大多采用特征值分析法、阻抗分析法、时域分析法，三类方法进行建模仿真分析。
[0003]阻抗建模的过程将研究对象视为“黑箱”以研究其外特性，然而实际工程中难以仅根据外特性对系统振荡风险进行分析，且阻抗法无法研究子系统之间的相互作用；时域分析法可通过求解反映电力系统动态特性的微分代数方程组，得到系统中各变量随时间变化的响应曲线，从而分析系统的稳定特性，然而难以直接给出系统的振荡模式、阻尼特性、产生机理、影响因素等关键信息。特征值分析法由于可以给出系统全部振荡模式信息，且具有参与因子分析、灵敏度分析等功能而具有巨大优势。利用特征值分析法，可以选择适合的参数以增强系统小干扰稳定性，进而优化控制器参数设计。
[0004]然而，目前缺乏对于风电场位于LCC
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HVDC逆变侧换流站的结构的振荡特性的研究，风电场与LCC
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HVDC是否存在耦合相互作用并未达成共识，其耦合机理也值得进一步研究。因此，一种针对直流受端馈入站与近区风电场系统的状态空间建模与特征值分析方法亟待研究，此方法对于该结构的安全稳定运行具有参考价值，能够降低其发生振荡甚至失稳的风险，提高系统的稳定性。

技术实现思路

[0005]针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本专利技术提供了一种直流受端馈入站与近区风电场系统的振荡抑制方法，其目的在于将D
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PMSG系统、LCC
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HVDC系统、受端交流系统的模块化建模构建基于系统状态空间模型；采用参与因子分析法找出各个模态的振荡贡献最大的状态变量，通过改变仿真参数探究系统稳定性的影响因素，最终利用状态变量和影响因素进行系统振荡抑制，由此解决现有直流受端馈入站与近区风电场系统稳定性差的技术问题。
[0006]为实现上述目的，按照本专利技术的一个方面，提供了一种直流受端馈入站与近区风电场系统的振荡抑制方法，包括：
[0007]S1：将建立的风电场模型、LCC
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HVDC系统模型和受端交流系统模型依次连接，得到
全系统状态空间模型；
[0008]S2：计算所述全系统状态空间模型的系统特征值并进行参与因子分析得到状态影响变量；分析在接入和不接入所述LCC
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HVDC系统模型分别对应的系统特征值，从而从所述状态影响变量中确定出对各个振荡模式下阻尼影响最大的多个状态变量；
[0009]S3：通过改变所述全系统状态空间模型的系统额定容量、受端交流系统短路比和风电场并网线路长度对应的仿真参数对所述系统特征值进行分析，以获取系统稳定性对应影响因素；
[0010]S4：利用所述状态变量和所述影响因素进行振荡抑制，以使所述直流受端馈入站与近区风电场系统安全稳定运行。
[0011]在其中一个实施例中，所述风电场模型采用D
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PMSG单机等值模型，包括轴系模型、同步发电机模型、直流电容模型、机侧和网侧换流器模型、锁相环模型和输电线路模型。
[0012]在其中一个实施例中，所述LCC
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HVDC系统模型包括：整流侧与逆变侧控制模型、锁相环模型和输电线路模型。
[0013]在其中一个实施例中，所述受端交流系统模型包括：送端与受端等效交流模型、送端与受端交流滤波器模型。
[0014]在其中一个实施例中，所述S1包括：
[0015]将所述风电场模型、所述LCC
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HVDC系统模型和所述受端交流系统模型的输入输出依次连接，将构成的多阶直流受端馈入站与近区风电场小信号模型作为所述全系统状态空间模型。
[0016]在其中一个实施例中，所述S2包括：
[0017]对所述全系统状态空间模型在稳态工作点进行线性化得到整体系统的线性化方程；将计算的所述线性化方程的特征值作为所述系统特征值；
[0018]分析在接入和不接入所述LCC
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HVDC系统模型分别对应的系统特征值，以从所述状态影响变量中确定出对各个振荡模式下阻尼影响最大的多个所述状态变量。
[0019]在其中一个实施例中，所述S3包括：
[0020]通过改变所述D
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PMSG风电场模型与所述LCC
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HVDC系统模型的额定输送容量大小，从而调整所述全系统状态空间模型的系统额定容量；
[0021]通过改变所述受端交流系统模型的等效电抗从而改变受端交流系统短路比；
[0022]通过改变所述D
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PMSG等值模型出口连接至受端母线的电抗大小，从而改变风电场并网线路长度；
[0023]分别分析改变前后对应的系统特征值，从而获取对应多个所述影响因素。
[0024]按照本专利技术的另一方面，提供了一种直流受端馈入站与近区风电场系统的振荡抑制装置，包括：
[0025]建立模块，用于将建立的风电场模型、LCC
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HVDC系统模型和受端交流系统模型依次连接，得到全系统状态空间模型；
[0026]分析模块，用于计算所述全系统状态空间模型的系统特征值并进行参与因子分析得到状态影响变量；分析在接入和不接入所述LCC
‑
HVDC系统模型分别对应的系统特征值，从而从所述状态影响变量中确定出对各个振荡模式下阻尼影响最大的多个状态变量；
[0027]获取模块，用于通过改变所述全系统状态空间模型的系统额定容量、受端交流系
统短路比和风电场并网线路长度对应的仿真参数对所述系统特征值进行分析，以获取系统稳定性对应影响因素；
[0028]控制模块，用于利用所述状态变量和所述影响因素进行振荡抑制，以使所述直流受端馈入站与近区风电场系统安全稳定运行。
[0029]按照本专利技术的另一方面，提供了一种电子设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述方法的步骤。
[0030]按照本专利技术的另一方面，提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种直流受端馈入站与近区风电场系统的振荡抑制方法，其特征在于，包括：S1：将建立的风电场模型、LCC
‑
HVDC系统模型和受端交流系统模型依次连接，得到全系统状态空间模型；S2：计算所述全系统状态空间模型的系统特征值并进行参与因子分析得到状态影响变量；分析在接入和不接入所述LCC
‑
HVDC系统模型分别对应的系统特征值，从而从所述状态影响变量中确定出对各个振荡模式下阻尼影响最大的多个状态变量；S3：通过改变所述全系统状态空间模型的系统额定容量、受端交流系统短路比和风电场并网线路长度对应的仿真参数对所述系统特征值进行分析，以获取系统稳定性对应影响因素；S4：利用所述状态变量和所述影响因素进行振荡抑制，以使所述直流受端馈入站与近区风电场系统安全稳定运行。2.如权利要求1所述的直流受端馈入站与近区风电场系统的振荡抑制方法，其特征在于，所述风电场模型采用D
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PMSG单机等值模型，包括轴系模型、同步发电机模型、直流电容模型、机侧和网侧换流器模型、锁相环模型和输电线路模型。3.如权利要求2所述的直流受端馈入站与近区风电场系统的振荡抑制方法，其特征在于，所述LCC
‑
HVDC系统模型包括：整流侧与逆变侧控制模型、锁相环模型和输电线路模型。4.如权利要求3所述的直流受端馈入站与近区风电场系统的振荡抑制方法，其特征在于，所述受端交流系统模型包括：送端与受端等效交流模型、送端与受端交流滤波器模型。5.如权利要求4所述的直流受端馈入站与近区风电场系统的振荡抑制方法，其特征在于，所述S1包括：将所述风电场模型、所述LCC
‑
HVDC系统模型和所述受端交流系统模型的输入输出依次连接，将构成的多阶直流受端馈入站与近区风电场小信号模型作为所述全系统状态空间模型。6.如权利要求1所述的直流受端馈入站与近区风电场系统的振荡抑制方法，其特征在于，所述S2包括：对所述全系统状态空间模型在稳态工作点进行线性化得到整体系统的线性化方程；将计算的所述线性化方程的特征值作为所述系统特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：李大虎，姚伟，孙康怡，周泓宇，周悦，饶渝泽，文劲宇，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：