[发明专利]系统参数不确定下的并网逆变器振荡风险判定方法及系统

说明书

本发明提供了一种系统参数不确定下的并网逆变器振荡风险判定方法及系统，包括：模型建立步骤：利用逆变器的小扰动特性，建立逆变器小扰动输出特性模型；振荡风险区间获取步骤：根据建立的逆变器小扰动输出特性模型，依据小扰动状态迭代方程给出逆变器并网系统的潜在振荡区间，在电网及其系统阻抗未知条件下判定系统的振荡风险。本发明所给出的潜在振荡区间利用了小扰动状态迭代方程，仅从迭代方程表达式即可分析潜在的振荡变量状态，无需利用传统的稳定性判据，为并网逆变器稳定性分析提供了新的参考途径。

技术领域

本发明涉及交流输配电领域，具体地，涉及系统参数不确定下的并网逆变器振荡风险判定方法及系统。

背景技术

新能源的发电并网不仅有利于电力系统一次能源结构的调整，也有助于降发电的碳排放水平，促进电能的清洁化并网。新能源发电在电力系统中的高比例渗透已成为未来电力系统的一大特征，但受限于自然条件因素，新能源发电的随机性、不确定性、高比例性增加了系统稳定运行和调节控制的难度。在已投运的可再生能源外送系统中，以哈密-郑州直流送端风电基地为例，该基地发生了多次次/超同步振荡，严重时导致3台660MW配套火电机组跳机，使得部分风场不得不降功率运行或者停机，造成了弃风的严重后果，从而限制了可再生能源的最大化利用。

针对由可再生能源引发的扰动和振荡问题，现有的分析手段有特征根法、阻抗法、频域相对增益矩阵法。其中阻抗分析方法使用较为广泛，借助新能源并网装置自身的阻抗特性，分析小扰动电压下装置的电流输出量，进而判断小扰动下系统的稳定性。在此类系统振荡稳定性的判断过程中，阻抗分析法需要考虑电网阻抗的影响，利用稳定判据给出相应的预测结果。该方法虽然能够判断可再生能源并网系统的稳定性，但是其前提条件是电网及其系统阻抗已知，在实际电网中精确的线路阻抗并不容易得到，并且随着大功率设备的投切电网系统侧阻抗有波动，这对稳定性的判断造成了很大的障碍。

综上，现有的阻抗分析方法虽然能够判断系统的稳定性，但是需要借助于电网及其系统侧的阻抗参数，如果该参数未知，则现有的阻抗分析方法将不再适用。为了在电网及其系统侧的阻抗参数未知的情况下，对逆变器并网系统的稳定性有初步判断，本发明从逆变器频域扰动响应的角度，借助逆变器自身的锁相环特性，考虑频率耦合效应，给出了并网逆变器的潜在振荡保守区间，在该区间外并网系统趋于稳定，在该区间内并网系统有潜在振荡风险。

检索到文献：基于序阻抗的直驱风电场次同步振荡分析与锁相环参数优化设计[J].中国电机工程学报,2017,37(23):6757-6767.

摘要:近年来,我国西北地区发生了直驱风电场并入交流电网的次同步振荡现象。为深入研究该问题,文中采用谐波线性化方法建立典型直驱风电机组网侧变流器的正、负序阻抗模型。其次,通过硬件控制在环方法测量直驱风电机组阻抗,利用奈奎斯特判据分析直驱风电机组并入交流电网次同步振荡的产生机理,并且提出一种锁相环控制参数优化设计方法,降低了系统次同步振荡发生的风险。最后,基于RT-lab实时仿真平台建立110台1.5MW直驱风电机组组成的风电场电磁暂态实时仿真模型,仿真结果验证理论分析的正确性。

技术要点比较：该文献利用谐波线性化方法建立了逆变器的阻抗模型，本文考虑了锁相环、电流环控制参数对阻抗模型的影响，利用扫描阻抗法对比解析模型与实际模型，并结合电网及其系统的阻抗参数对风电并网的振荡现象进行了分析。但是，该文献在针对新能源并网的振荡分析中需要考虑电网及其系统的阻抗参数，如果阻抗参数缺失或未知，则该文献所涉及的方法将不能应用于振荡的分析。本发明首先利用逆变器的小扰动特性，建立了考虑锁相环的电流双频率响应模型；基于该模型在电网及其系统阻抗未知条件下，依据本发明所提出的小扰动状态迭代方法给出系统潜在振荡的保守区间；在本发明所给出的潜在振荡区间外系统小扰动时趋于稳定，在本发明所给出的潜在振荡区间内系统存在可能的振荡风险。本发明为电网及其系统阻抗未知条件下的并网逆变器稳定性分析提供了新的参考途径。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种系统参数不确定下的并网逆变器振荡风险判定方法及系统。