[发明专利]一种并网换流器大信号稳定性分析方法、装置及存储介质

说明书

本发明公开了一种并网换流器大信号稳定性分析方法、装置及存储介质，其中方法包括：基于并网换流器的系统空间模型，建立并网换流器的系统状态空间方程；基于T‑S模糊理论,根据并网换流器的系统状态空间方程建立并网换流器的状态空间模型；基于T‑S模糊理论的稳定性定理，根据状态空间模型构建并网换流器的李雅普诺夫函数，将李雅普诺夫函数的每一个维度投影至二维状态空间平面，得到李雅普诺夫大信号的稳定吸引域；计算稳定吸引域的仿射角，当仿射角满足预设条件时，根据仿射角计算得到并网换流器的稳定性强度，根据稳定性强度得到并网换流器的大信号稳定性分析结果。本发明能够有效提高并网换流器的大信号稳定性分析的准确性和可靠性。

技术领域

本发明涉及电力系统技术领域，尤其是涉及一种并网换流器大信号稳定性分析方法、装置及存储介质。

背景技术

两次工业革命的进步伴随着不仅仅是人口的快速增长和经济迅速发展，还加剧了以煤、石油、天然气等传统一次能源的消耗。与此同时所带来的环境和能源问题，成为人类可持续发展的阻碍。据统计：近年来一次能源消耗平均增速1.5％，而却在2018年增长了2.9％，碳排放增速也达到了最高水平。中国、美国和印度共贡献全球能源需求增长的三分之二。全球发电量增长3.7％，其中中国超过一半的贡献，煤炭以38％的发电占比稳居第一。可再生能源增长14.5％。尽管其7100万吨油的增量十分接近2017年的创新记录高位，其中风能发电增长3200万吨油当量稳居第一，太阳能发电增长3000万吨油当量其次。这一速度仍略低于历史平均水平。我国依然作为最大的能源消费国，却拥有远低于全球平均水平的化石能源储产比，令人担忧。石油消费增长1.5％，其中中国和美国是最主要的增长来源，加剧了能源短缺。同时，环境、雾霾等社会问题逐渐突出，因此传统以化石能源为主的发展模式难以为继，必须走清洁低碳的发展之路，并网风电、并网太阳能发电等清洁可再生能源带来了可能。

目前，我国风电和光伏发电发展迅猛。截止到2019年底，风电装机容量2.1亿千瓦、光伏发电装机容量2.04亿千瓦，分别同比增长14.0％和17.3％；风电和光伏首次“双双”突破2亿千瓦，领跑全球。在风电和光伏发电领域，三相并网换流器是其中关键组成部分，它能处于整流或逆变过程，实现与电网之间的能源传递和转换，其稳定性直接关系到并网系统的可靠运行。然而，随着大规模如风电、光伏等大规模电力电子装置的接入，有关并网换流器系统稳定性问题被广泛报道。目前，根据故障模式，系统稳定性分析可分为两种类型：小信号稳定性和大信号稳定性，针对并网换流器的小信号稳定性研究较多，然而即使初始和终端平衡点是小信号稳定的，但这并不意味着系统在这两个平衡点的瞬态过程中是大信号稳定的，因此对于并网换流器的大信号稳定性研究非常有必要。

现有的并网换流器大信号稳定性分析方法主要为：引入T-S模糊模型理论来构造李雅普诺夫函数并计算稳定域，通过系统状态空间方程构造李雅普诺夫函数并计算稳定域。但是由于每一种参数和故障条件下会构造出不同的李雅普诺夫函数，这些函数可能是高维空间的超平面，导致并网换流器大信号稳定性分析的准确性较低。

本发明实施例基于T-S模糊理论建立可靠的并网换流器的状态空间模型，并采用仿射变换将并网换流器的李雅普诺夫函数投影至同一空间，实现将高维空间的超平面等效映射到低维空间，从而能够快速、准确地在不同的参数和故障条件下，分析并网换流器的大信号稳定性。

进一步的，本发明实施例通过以能量函数为基础模型，利用仿射变换和解析几何理论对同一高维空间的稳定域进行映射分解，使得其能够在二维平面空间中，都能以原点为中心实现椭圆面积区域的比较，且本发明实施例通过定义稳定强度以及仿射角两个关键性能指标，能够有效提高并网换流器大信号稳定性分析的准确性和可靠性。

发明内容

本发明提供一种并网换流器大信号稳定性分析方法、装置及存储介质，以解决现有的并网换流器大信号稳定性分析方法的对大信号稳定性分析的准确性较低的技术问题。

本发明的实施例提供了一种并网换流器大信号稳定性分析方法，包括：