次同步谐振抑制方法、装置、电子设备及存储介质制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种次同步谐振抑制方法、装置、电子设备及存储介质，本发明专利技术属于电力系统稳定运行领域，该方法包括：获取系统VSG控制的二阶传递函数G(s)及增加阻尼环节后的改进系统传递函数G'(s)，系统传递函数包括阻尼补偿参数，然后获取系统频率和储能系统SOC，当储能系统SOC处于第一范围内时，基于惯性常数和阻尼系数调整阻尼补偿参数，并基于系统频率调整系统惯量系数，当储能系统SOC未处于第一范围内时，基于储能系统SOC调整系统惯量系数。本发明专利技术能够延长储能的使用寿命，提高了“双高”电网运行稳定性。运行稳定性。运行稳定性。

【技术实现步骤摘要】
次同步谐振抑制方法、装置、电子设备及存储介质


[0001]本专利技术属于电力系统稳定运行领域，尤其涉及一种次同步谐振抑制方法、装置、电子设备及存储介质。

技术介绍

[0002]以太阳能、风能等清洁能源为主的新能源大力发展，我国电网逐渐形成了含有高比例可再生能源和高比例电力电子设备的“双高”特征。随着现代电力电子技术的发展，基于可再生能源的分布式发电技术得以大规模应用，大大增强了电力系统运行的经济性与灵活性，但可再生能源渗透率的提高也导致同步发电机在电力系统中的容量占比逐渐降低，导致电力系统的整体惯量大为减少，降低了电力系统的鲁棒性。
[0003]虚拟同步发电机(Virtual Synchronous Generator，VSG)技术通过引入虚拟惯量来模拟VSG的转子运动行为，可有效提升频率稳定性。但引入虚拟惯量的同时也降低了系统阻尼，使得VSG易产生有功功率振荡。为了抑制功率振荡，普遍做法是引入阻尼反馈构成VSG的惯量阻尼综合控制器，模拟同步发电机的惯量阻尼特性。当VSG以PQ模式并网运行时，VSG惯量阻尼特性决定了系统频率支撑能力和有功功率的动静态特性。惯量系数大，则VSG频率支撑能力增强，但有功功率超调量变大，调节时间将加大和延长，系统阻尼同时降低，可能引发功率振荡；阻尼系数大，则有功功率超调量变小，阻尼效果变好，但会造成较大稳态有功功率误差。
[0004]尽管各类新型源、荷、储接口以及直流输电系统换流器的惯量和频率支撑控制技术能够提高电力系统惯性响应能力，降低大电网的安全运行压力，但是如何在高比例新能源化和高比例电力电子化的“双高”电力系统背景下，实现对系统惯性响应过程中的惯量水平时空特性的估计，进而调节系统各部分惯量支撑响应协调配合，以满足各类稳定性约束条件，提高系统安全稳定运行能力，仍是亟待解决的问题。

技术实现思路

[0005]有鉴于此，本专利技术实施例提供了一种次同步谐振抑制方法、装置、电子设备及存储介质，以解决现有技术VSG控制方案无法满足“双高”特征新型电力系统中各类稳定性约束条件，存在次同步谐振现象的问题。
[0006]第一方面，本专利技术实施例提供了一种次同步谐振抑制方法，包括：
[0007]获取系统虚拟同步发电机VSG控制的二阶传递函数G(s)及增加阻尼环节后的改进系统传递函数G'(s)；其中，所述系统传递函数包括阻尼补偿参数；
[0008]获取系统频率和储能系统荷电状态(State of Charge，SOC)；
[0009]当所述储能系统SOC处于第一范围内时，基于惯性常数和阻尼系数调整所述阻尼补偿参数，并基于系统频率调整系统惯量系数；
[0010]当所述储能系统SOC未处于所述第一范围内时，基于所述储能系统SOC调整所述系统惯量系数。
[0011]在一种可能的实现方式中，所述阻尼补偿参数包括比例系数和微分系数，所述改进系统传递函数G'(s)为：
[0012][0013]其中，K
pp
为阻尼补偿环节的比例系数；K
PD
为阻尼补偿环节的微分系数；X
g
＝ωL
g
，X
g
为线路侧感抗，即LC滤波器出口到PCC点的线路感抗；ω为系统角速度；U
n
为逆变器交流侧电压幅值；U
g
为PCC交流电压幅值；L
c
＝L
g
+L
o
，L
c
为传递函数二阶系数；L
g
为线路的等效电感；L
o
＝(1
‑
J)/K
v1
，L
o
为内环传递函数的开环增益，其幅值代表输出阻抗的大小；K
v1
为电压控制器PI的积分系数；J为系统惯量系数；R
g
为线路的等效电阻；s为拉普拉斯算子。
[0014]在一种可能的实现方式中，所述基于惯性常数和阻尼系数调整阻尼补偿参数，包括：
[0015]基于所述惯性常数和阻尼系数调整比例系数和微分系数；
[0016]其中，所述比例系数和微分系数表达式为：
[0017][0018]其中，K
pp
为阻尼补偿环节的比例系数；K
PD
为阻尼补偿环节的微分系数；D为阻尼系数；M＝Jω，M为惯性转矩；ω为系统角速度；J为系统惯量系数；k1和k2为调整系数；X
g
＝ωL
g
，X
g
为线路侧感抗，即LC滤波器出口到PCC点的线路感抗；U
n
为逆变器交流侧电压幅值；U
g
为PCC交流电压幅值；L
c
＝L
g
+L
o
，L
c
为传递函数二阶系数；L
g
为线路的等效电感；L
o
＝(1
‑
H)/K
v1
，L
o
为内环传递函数的开环增益，其幅值代表输出阻抗的大小；K
v1
为电压控制器PI的积分系数；R
g
为线路的等效电阻；P
n
＝X
g
U
n
U
g
，P
n
为系统传递函数的分子项。
[0019]在一种可能的实现方式中，当所述储能系统SOC处于第一范围内时，所述系统惯量系数的表达式为：
[0020][0021]其中，J0为系统正常运行时的惯量大小；k5和k6为调整系数；Δk
x
为参数调整步长；β为系统频率波动阈值；f为系统频率；t为时间；A为指数函数系数；
[0022]所述基于系统频率调整系统惯量系数，包括：基于系统频率调整所述系统惯量系数中的指数函数系数A，表达式为：
[0023][0024]其中，f
m
为额定频率；f为实时频率；Δf为系统频率限定最大波动值。
[0025]在一种可能的实现方式中，所述基于储能系统SOC调整所述系统惯量系数，包括：
[0026]当所述储能系统SOC小于第一范围下限值时，所述系统惯量系数为：
[0027]J＝k3SOC
B
J0[0028]其中，k3和B为储能系统SOC小于第一范围下限值时的调整系数；J0为系统正常运行时的惯量大小。
[0029]在一种可能的实现方式中，所述基于储能系统SOC调整系统惯量系数，包括：
[0030]当所述储能系统SOC大于所述第一范围上限值时，所述系统惯量系数为：
[0031]J＝k4(1
‑
SOC)
C
J0[0032]其中，k4和C为储能系统SOC大于第一范围上限值时的调整系数；J0为系统正常运行时的惯量大小。
[0033]在一种可能的实现方式中，所述二阶传递函数G(s)的表达式为：
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种次同步谐振抑制方法，其特征在于，包括：获取系统虚拟同步发电机VSG控制的二阶传递函数G(s)及增加阻尼环节后的改进系统传递函数G'(s)；其中，所述系统传递函数包括阻尼补偿参数；获取系统频率和储能系统荷电状态SOC；当所述储能系统SOC处于第一范围内时，基于惯性常数和阻尼系数调整所述阻尼补偿参数，并基于系统频率调整系统惯量系数；当所述储能系统SOC未处于所述第一范围内时，基于所述储能系统SOC调整所述系统惯量系数。2.根据权利要求1所述的次同步谐振抑制方法，其特征在于，所述阻尼补偿参数包括比例系数和微分系数；所述改进系统传递函数G'(s)为：其中，K
pp
为阻尼补偿环节的比例系数；K
PD
为阻尼补偿环节的微分系数；X
g
＝ωL
g
，X
g
为线路侧感抗；ω为系统角速度；U
n
为逆变器交流侧电压幅值；U
g
为PCC交流电压幅值；L
c
＝L
g
+L
o
，L
c
为传递函数二阶系数；L
g
为线路的等效电感；L
o
＝(1
‑
J)/K
v1
，L
o
为内环传递函数的开环增益，其幅值代表输出阻抗的大小；K
v1
为电压控制器PI的积分系数；J为系统惯量系数；R
g
为线路的等效电阻；s为拉普拉斯算子。3.根据权利要求2所述的次同步谐振抑制方法，其特征在于，所述基于惯性常数和阻尼系数调整阻尼补偿参数，包括：基于所述惯性常数和阻尼系数调整比例系数和微分系数；其中，所述比例系数和所述微分系数的表达式为：其中，K
pp
为阻尼补偿环节的比例系数；K
PD
为阻尼补偿环节的微分系数；D为阻尼系数；M＝Jω，M为惯性转矩；ω为系统角速度；J为系统惯量系数；k1和k2为调整系数；X
g
＝ωL
g
，X
g
为线路侧感抗，即LC滤波器出口到PCC点的线路感抗；U
n
为逆变器交流侧电压幅值；U
g
为PCC交流电压幅值；L
c
＝L
g
+L
o
，L
c
为传递函数二阶系数；L
g
为线路的等效电感；L
o
＝(1
‑
H)/K
v1
，L
o
为内环传递函数的开环增益，其幅值代表输出阻抗的大小；K
v1
为电压控制器PI的积分系数；R
g
为线路的等效电阻；P
n
＝X
g
U
n
U
g
，P
n
为系统传递函数的分子项。4.根据权利要求1所述的次同步谐振抑制方法，其特征在于，当...

【专利技术属性】
技术研发人员：韩璟琳，胡平，侯若松，陈志永，李洪涛，刘洋，
申请(专利权)人：国网河北省电力有限公司国家电网有限公司，
类型：发明
国别省市：