【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及电力系统，具体涉及计及异构逆变器暂态交互特性的系统稳定运行域刻画方法。
技术介绍
1、从电网频率构造主动性的角度来看，新能源装备的同步控制策略可以分为跟网型(grid-following,gfl)和构网型(grid-forming,gfm)同步控制，在电力电子化电力系统中，跟网型(gfl)逆变器仍然是目前新能源发电并网的主流，它不仅能实现新能源利用率的最大化，还可以保证较高的并网电能质量。但是此类控制方式在系统电压和频率调整等方面有诸多局限，难以适应新能源发电并网逆变器高比例接入的场景。因此，有学者提出了构网型(gfm)逆变器，它以电压为控制目标，使并网逆变器的外特性表现为受控电压源，能够为电压和频率提供支撑，更适用于高比例新能源发电并网场合。然而，计及gfm逆变器后，新能源发电并网系统将以构网型与跟网型逆变器共存的形式，由于分布式电源常位于电网环境较差的电网或短路故障频发的配电网末端，其暂态运行稳定性问题也便成为当前研究的热点。
2、然而现有技术往往聚焦于单机、同构逆变器系统，针对异构逆变器暂态稳定性的研究多侧重于定性分析，如何提出一种考虑异构逆变器暂态交互特性的系统稳定运行域刻画方法是本领域技术人员亟需解决的问题。
技术实现思路
1、有鉴于此，本专利技术提供了计及异构逆变器暂态交互特性的系统稳定运行域刻画方法，用以至少解决现有技术中缺乏异构逆变器并联系统暂态调控方法的问题。
2、为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
3
4、s1.计算计及交互特性的gfm逆变器输出有功功率pem；
5、s2.计算计及交互特性的gfm逆变器极限切除角cca；根据正常工况下pem与gfm逆变器输入功率pref达到平衡时的功角得到cca；
6、s3.计算gfm逆变器极限切除时间cct；将故障期间gfm逆变器的功角序列中的功角分别与cca进行比较，获取小于cca的最大功角以及大于或等于cca的最小功角作为功角范围，根据功角范围以及功角序列与故障时长序列的对应关系获取cct范围，根据cct范围和中值定理计算得到cct函数，根据cct函数获取不同故障工况下cct与gfl逆变器输出电流幅值和相位关系的曲线图；
7、s4.定量刻画gfl逆变器输出电流可行域；结合故障期间最短并网时间标准，对应获取gfm逆变器的极限切除时间下限，根据s3中得到的曲线图获取gfm逆变器的极限切除时间下限对应的gfl逆变器输出电流幅值和相位，进而根据所获得的电流幅值和相位计算得到gfl逆变器输出电流id和iq的可行域边界，根据可行域边界绘制对应的极限切除时间临界曲线，并根据gfl逆变器容量约束得到电流输出容量上限曲线，结合极限切除时间临界曲线和电流输出容量上限曲线得到gfl逆变器输出电流可行域。
8、优选的，s1的具体内容包括：
9、
10、
11、式中：e为gfm逆变器额定电压指令值；yt、ym、yg、yp为等值导纳；θt、θm、θg、θp为等值导纳角；g为yt的电导；j为虚数单位，b为yt的电纳；y1和y2表示线路阻抗；ug为电网电压；δ为gfm逆变器的功角；i为gfl逆变器输出电流；为gfl逆变器输出电流相位；id、iq为gfl逆变器输出电流d、q轴的电流分量；θ为锁相环相角。
12、优选的，s2的具体内容包括：获取正常工况下pem与gfm逆变器输入功率pref达到平衡时的功角δa和δa'，其中δa∈[0，π/2]为额定功角，δa'∈[π/2，π]为gfm逆变器极限切除角cca的值。
13、优选的，s3中具体内容包括：
14、利用runge-kutta算法，计算得到故障期间gfm逆变器功角序列[δ0,δ1,δ2,···,δn]与故障时长序列[t0,t1,t2,···,tn]：
15、
16、式中，δ0和t0分别对应为功角序列和故障时长序列的初始值；δa为gfm逆变器功率平衡点对应的额定功角；kp表示有功-频率下垂系数；
17、将故障期间gfm逆变器功角数值[δ0,δ1,δ2,···,δn]与cca进行比较，若δi小于cca，则将δi+1继续与cca进行比较，直至判断到δi+1大于或等于cca为止；
18、根据功角范围以及功角序列与故障时长序列的对应关系获取到cct范围：
19、ti-1≤cct≤ti
20、根据中值定理可知：
21、f(b)-f(a)＝f'(ζ)(b-a)
22、结合gfm逆变器δ-t曲线可得：
23、
24、最后得到cct函数：
25、
26、根据cct函数获取不同故障工况下cct与gfl逆变器输出电流幅值和相位关系的曲线图。
27、优选的，故障期间最短并网时间标准具体为：
28、1)0.88pu≤ug≤1.10pu时，故障期间不脱网运行；
29、2)0.65pu≤ug＜0.88pu时，极限切除时间下限tvrt＝3s+(ug-0.65pu)*8.7s/1pu；
30、3)0.45pu≤ug＜0.65pu时，极限切除时间下限为0.32s；
31、4)0.30pu≤ug＜0.45pu时，极限切除时间下限为0.16s；
32、5)ug＜0.30pu时，可脱网运行；
33、式中，ug为电网故障电压。
34、优选的，根据所获得的电流幅值和相位计算得到gfl逆变器输出电流id和iq的可行域边界的具体内容包括：
35、
36、式中i'为s4中获取到的电流幅值，为s4中获取到的相位。
37、优选的，根据gfl逆变器容量约束得到电流输出容量上限曲线的具体内容包括：
38、gfl逆变器容量约束为：i≤im，其中，im＝1.5in，im为电流限值，in为额定电流；
39、则电流输出容量上限曲线为
40、则计及容量约束的gfl逆变器输出电流安全域ψⅰ表示为：
41、
42、经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本专利技术公开提供了计及异构逆变器暂态交互特性的系统稳定运行域刻画方法，具有以下有益效果：
43、本专利技术所述的一种计及异构逆变器暂态交互特性的系统稳定运行域刻画方法，充分考虑了异构逆变器间交互特性，在电网电压跌落不同程度下，得到gfm逆变器的输出有功功率表达式，定量得到gfm逆变器极限切除角、极限切除时间，结合故障期间最短并网时间标准以及gfl逆变器最大容量约束，得到gfl逆变器输出电流的可行域，在故障期间改变gfl逆变器输出电流幅值、相位提高gfm逆变器的暂态稳定性，从而提高并联系统运行的暂态稳定性能。
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1.计及异构逆变器暂态交互特性的系统稳定运行域刻画方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的计及异构逆变器暂态交互特性的系统稳定运行域刻画方法，其特征在于，S1的具体内容包括：
3.根据权利要求1所述的计及异构逆变器暂态交互特性的系统稳定运行域刻画方法，其特征在于，S2的具体内容包括：获取正常工况下Pem与GFM逆变器输入功率Pref达到平衡时的功角δA和δA'，其中δA∈[0，π/2]为额定功角，δA'∈[π/2，π]为GFM逆变器极限切除角CCA的值。
4.根据权利要求1所述的计及异构逆变器暂态交互特性的系统稳定运行域刻画方法，其特征在于，S3中具体内容包括：
5.根据权利要求1所述的计及异构逆变器暂态交互特性的系统稳定运行域刻画方法，其特征在于，故障期间最短并网时间标准具体为：
6.根据权利要求5所述的计及异构逆变器暂态交互特性的系统稳定运行域刻画方法，其特征在于，根据所获得的电流幅值和相位计算得到GFL逆变器输出电流Id和Iq的可行域边界的具体内容包括：
7.根据权利要求1所述的计及异
...【技术特征摘要】
1.计及异构逆变器暂态交互特性的系统稳定运行域刻画方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的计及异构逆变器暂态交互特性的系统稳定运行域刻画方法，其特征在于，s1的具体内容包括：
3.根据权利要求1所述的计及异构逆变器暂态交互特性的系统稳定运行域刻画方法，其特征在于，s2的具体内容包括：获取正常工况下pem与gfm逆变器输入功率pref达到平衡时的功角δa和δa'，其中δa∈[0，π/2]为额定功角，δa'∈[π/2，π]为gfm逆变器极限切除角cca的值。
4.根据权利要求1所述的计及异构逆变器暂态交...
【专利技术属性】
技术研发人员：葛平娟，王丛，徐海亮，耿佳敏，刘娜，杨鹏霖，林铉博，
申请(专利权)人：中国石油大学华东，
类型：发明
国别省市：
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