[发明专利]一种电力电子多馈入电力系统小干扰稳定性评估方法

说明书

本发明公开了一种电力电子多馈入电力系统小干扰稳定性评估方法。由电力电子多馈入电力系统中的电力电子设备参数分别获得电力电子设备额定容量对角矩阵、电力电子设备有功输出对角矩阵，进而计算得到扩展导纳矩阵；根据扩展导纳矩阵的特征值将电力电子多馈入电力系统等效为n个电力电子单馈入电力系统，并计算得到电力电子多馈入电力系统的运行广义短路比；根据电力电子多馈入电力系统的运行广义短路比判断电力电子多馈入电力系统的小干扰稳定性。本发明方法物理意义明确，可应用于电力电子多馈入电力系统实际运行时的小干扰稳定性评估，使电力电子多馈入电力系统稳定运行。

技术领域

本发明涉及一种小干扰稳定性评估指标，尤其是涉及用于评估电力电子多馈入电力系统实际运行时的小干扰稳定性指标。

背景技术

电力电子设备具有很强的灵活性和可控性，被广泛应用于可再生能源并网、直流输电等领域。随着光伏、风电等可再生能源在电力供给中比重不断增大，更多的电力电子设备接入交流电网，形成了电力电子多馈入电力系统。多馈入系统中电力电子设备并网总容量持续增加，引起交流电网电压支撑能力的相对下降，交流电网相对变弱，导致设备间、设备与系统间的耦合加剧，也增加了系统发生振荡的可能。

准确评估电力电子多馈入电力系统中交流电网的强度，以及分析设备间的相互作用，是抑制振荡和保证多馈入系统安全稳定运行的必要前提。工程上常用短路比(shortcircuit ratio,SCR)来分析电力电子设备馈入交流系统时交流电网的相对强度：SCR越大，受端交流电网越强，系统越稳定；反之系统越不稳定。2016年提出的电力电子多馈入电力系统广义短路比gSCR概念能够表征电力电子多馈入电力系统强度，反映多馈入系统运行风险，可一定程度上量化系统的小干扰稳定裕度。它的灵敏度大小与电力电子多馈入电力系统的薄弱点密切相关，能够为可再生能源机组/基地选址定容、电网规划等问题提供一定支撑。

然而，电力电子多馈入电力系统广义短路比gSCR是以电力电子设备的额定容量作为计算标准，属于规划层指标。对于实际运行中电力电子设备的非额定工况，此时基于额定工作点的广义短路比gSCR无法准确评估非额定运行时系统的小干扰稳定性，从而限制了广义短路比gSCR的应用场景。因此，亟须开展研究给出能够刻画电力电子多馈入电力系统实际运行时小干扰稳定性的评估指标。

发明内容

为解决上述问题，本发明提出了一种电力电子多馈入电力系统小干扰稳定性评估方法。本发明相比电力电子多馈入电力系统广义短路比gSCR的定义更为接近多馈入系统的实际运行情况，本质上是电力电子多馈入电力系统广义短路比gSCR的推广，可应用于电力电子多馈入电力系统实际运行时小干扰稳定性评估，使电力电子多馈入电力系统稳定运行。

本发明的技术方案采用如下步骤：

1)由电力电子多馈入电力系统中的电力电子设备参数分别获得电力电子设备额定容量对角矩阵S_B、电力电子设备有功输出对角矩阵P，并求逆得到两个矩阵各自的逆矩阵和P^-1；由电力电子多馈入电力系统的受端交流电网通过戴维南等效得到等值导纳矩阵B，将两个矩阵的逆矩阵P^-1与等值导纳矩阵B相乘得到扩展导纳矩阵J_eqo；

2)根据扩展导纳矩阵J_eqo的特征值将电力电子多馈入电力系统等效为n个电力电子单馈入电力系统，n为电力电子多馈入电力系统中电力电子设备的总数，一个电力电子设备对应为一个电力电子单馈入电力系统，并计算得到电力电子多馈入电力系统的运行广义短路比OgSCR；

3)根据电力电子多馈入电力系统的运行广义短路比OgSCR判断电力电子多馈入电力系统的小干扰稳定性。

所述步骤2)中，具体为：

2.1)通过对扩展导纳矩阵J_eqo进行特征值分解，得到扩展导纳矩阵J_eqo的特征值矩阵Λ；