[发明专利]一种直驱风电场并网系统的稳定分析方法及装置

权利要求书

1.一种直驱风电场并网系统的稳定分析方法，其特征在于，包括：

获取并网系统的状态方程和代数方程，以网侧电压为载体进行联立合并，得到计及锁相环和网侧控制环节的等价网侧电压方程；

以等效阻抗和等效电压源的形式表征所述锁相环和所述网侧控制环节，获得直驱风电场的RLC等效电路及相应的等效阻抗；

结合所述等效阻抗和奈奎斯特稳定判据，得到所述并网系统的稳定裕度表达式；

根据所述稳定裕度表达式得到所述并网系统中不同参数对所述并网系统稳定裕度的归一化灵敏度；

量化不同参数对所述系统稳定裕度的归一化灵敏度的影响程度，筛选出主导影响因素；

其中，所述获取并网系统的状态方程和代数方程，以网侧电压为载体进行联立合并，得到计及锁相环和网侧控制环节的等价网侧电压方程，采用的表达式包括：

u_g^s*为网侧等价电压；u_g为网侧电压；i_g网侧电流；i_m为机侧电流；u_m为机侧电压；s为拉普拉斯算子；上标s表示电网dq坐标系；下标d和q分别表示d、q轴分量；下标0表示对应变量的初始值；θ_pll为锁相角；U_g为网侧电压幅值；L_g为进线电抗器的电感；U_dc为变流器直流侧电压；Q_gpu为无功功率标幺值；C_dc为直流母线电容；K_ppll为锁相环的比例系数；K_ipll为锁相环的积分系数；K_pg为网侧变流器电流内环的比例系数；K_ig为网侧变流器电流内环的积分系数；K_pdc为直流电压外环的比例系数；K_idc为直流电压外环的积分系数；U_gb为网侧电压的基准值；I_gb为网侧电流的基准值；U_dcb为直流电压的基准值；S_gb为网侧功率的基准值；

所述等效阻抗的表达式为：

所述等效电压源的表达式为：

其中，R_l为线路电阻；L_l为线路电感；L_T为变压器电感；L_p为直驱风机等效电感；n为风机台数；K_ig为网侧变流器电流内环的积分系数；U_dc为变流器直流侧电压；U_gb为网侧电压的基准值；I_gb为网侧电流的基准值；C_dc为直流母线电容；C_p为直驱风机等效电容；K_pg为网侧变流器电流内环的比例系数；K_pdc为直流电压外环的比例系数；K_idc为直流电压外环的积分系数；ω为角频率；ω_s为同步磁场旋转角速度；U_dcb为直流电压的基准值；S_gb为网侧功率的基准值；U_dc0为直流电压的初始值；j为虚数单位；

所述并网系统的稳定裕度表达式为：

其中，K_g表示幅值裕度；γ表示相位裕度；R_p表示等效阻抗；R_s表示系统等效电阻；R_l为线路电阻；L_l为线路电感；U_gb为网侧电压的基准值；K_pg为网侧变流器电流内环的比例系数；K_pdc为直流电压外环的比例系数；I_gb为网侧电流的基准值；S_gb为网侧功率的基准值；L_p为直驱风机等效电感；L_s为系统等效电感；n为风机台数；

所述归一化灵敏度的表达式为：

其中，a表示并网系统的参数，m为参数的个数，H为幅值裕度或相位裕度。

2.一种直驱风电场并网系统的稳定分析装置，其特征在于，包括：

联立合并模块，用于获取并网系统的状态方程和代数方程，以网侧电压为载体进行联立合并，得到计及锁相环和网侧控制环节的等价网侧电压方程；

表征模块，用于以等效阻抗和等效电压源的形式表征所述锁相环和所述网侧控制环节，获得直驱风电场的RLC等效电路及相应的等效阻抗；

稳定裕度获取模块，用于结合所述等效阻抗和奈奎斯特稳定判据，得到所述并网系统的稳定裕度表达式；

灵敏度获取模块，用于根据所述稳定裕度表达式得到所述并网系统中不同参数对所述系统稳定裕度的归一化灵敏度；

影响程度筛选模块，用于量化不同参数对所述系统稳定裕度的归一化灵敏度的影响程度，筛选出主导影响因素；

其中，所述联立合并模块采用的表达式包括：

其中，u_g^s*为网侧等价电压；u_g为网侧电压；i_g网侧电流；i_m为机侧电流；u_m为机侧电压；s为拉普拉斯算子；上标s表示电网dq坐标系；下标d和q分别表示d、q轴分量；下标0表示对应变量的初始值；θ_pll为锁相角；U_g为网侧电压幅值；L_g为进线电抗器的电感；U_dc为变流器直流侧电压；Q_gpu为无功功率标幺值；C_dc为直流母线电容；K_ppll为锁相环的比例系数；K_ipll为锁相环的积分系数；K_pg为网侧变流器电流内环的比例系数；K_ig为网侧变流器电流内环的积分系数；K_pdc为直流电压外环的比例系数；K_idc为直流电压外环的积分系数；U_gb为网侧电压的基准值；I_gb为网侧电流的基准值；U_dcb为直流电压的基准值；S_gb为网侧功率的基准值；

所述表征模块中，所述等效阻抗的表达式为：

所述等效电压源的表达式为：

其中，R_l为线路电阻；L_l为线路电感；L_T为变压器电感；L_p为直驱风机等效电感；n为风机台数；K_ig为网侧变流器电流内环的积分系数；U_dc为变流器直流侧电压；U_gb为网侧电压的基准值；I_gb为网侧电流的基准值；C_dc为直流母线电容；C_p为直驱风机等效电容；K_pg为网侧变流器电流内环的比例系数；K_idc为直流电压外环的积分系数；ω为角频率；ω_s为同步磁场旋转角速度；U_dcb为直流电压的基准值；S_gb为网侧功率的基准值；U_dc0为直流电压的初始值；j为虚数单位；

所述稳定裕度获取模块中，所述并网系统的稳定裕度表达式为：

其中，K_g表示幅值裕度；γ表示相位裕度；R_p表示等效阻抗；R_s表示系统等效电阻；R_l为线路电阻；L_l为线路电感；U_gb为网侧电压的基准值；K_pg为网侧变流器电流内环的比例系数；K_pdc为直流电压外环的比例系数；I_gb为网侧电流的基准值；S_gb为网侧功率的基准值；L_p为直驱风机等效电感；L_s为系统等效电感；n为风机台数；

所述灵敏度获取模块中，所述不同参数对所述系统稳定裕度的归一化灵敏度的表达式为：

其中，a表示并网系统的参数，m为参数的个数，H为幅值裕度或相位裕度。