本發(fā)明涉及電力系統(tǒng)，尤其涉及一種抑制新能源經(jīng)直流外送系統(tǒng)次同步振蕩的方法。

背景技術(shù)：

1、近年來(lái)，在我國(guó)“碳達(dá)峰、碳中和”戰(zhàn)略目標(biāo)下，構(gòu)建新型電力系統(tǒng)已成為電力行業(yè)的發(fā)展目標(biāo)，我國(guó)風(fēng)電、光伏等新能源發(fā)展迅速，并網(wǎng)容量持續(xù)快速增長(zhǎng)，逐步進(jìn)入大規(guī)模發(fā)展階段。我國(guó)西部地區(qū)的風(fēng)電、光伏和水電資源豐富，存在通過(guò)大容量、遠(yuǎn)距離輸電系統(tǒng)送至中部與東部負(fù)荷中心的客觀需求，而電網(wǎng)換相高壓直流輸電(line-commutated-converter?basedhighvoltage?directcurrent，lcc-hvdc)憑借技術(shù)成熟、容量大等優(yōu)勢(shì)，在一定程度上解決了電力能源與負(fù)荷中心在地域上逆向分布的問(wèn)題。

2、隨著新能源和直流輸電工程的快速發(fā)展，大量電力電子設(shè)備并網(wǎng)，系統(tǒng)高度電力電子化，動(dòng)態(tài)穩(wěn)定問(wèn)題日趨復(fù)雜，由此引發(fā)的新一類(lèi)次同步振蕩問(wèn)題也越發(fā)復(fù)雜和凸顯。由于新能源機(jī)組在組成結(jié)構(gòu)、控制策略和并網(wǎng)方式等方面與傳統(tǒng)火電機(jī)組有本質(zhì)上的區(qū)別，導(dǎo)致其次同步振蕩呈現(xiàn)出新的特性，振蕩機(jī)理更加復(fù)雜，振蕩抑制方法也有所不同。

3、實(shí)質(zhì)上，高比例新能源經(jīng)直流外送系統(tǒng)的振蕩現(xiàn)象是新能源機(jī)組、無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備、同步機(jī)以及l(fā)cc-hvdc等多樣化裝備通過(guò)弱電網(wǎng)產(chǎn)生相互作用的一種體現(xiàn)，而現(xiàn)有文獻(xiàn)對(duì)于新能源機(jī)組與lcc-hvdc之間相互作用的研究涉及較少，對(duì)于新能源經(jīng)直流外送系統(tǒng)次同步振蕩抑制方法的研究則更少。

4、因此，本發(fā)明提出一種抑制新能源經(jīng)直流外送系統(tǒng)次同步振蕩的方法。通過(guò)在系統(tǒng)網(wǎng)側(cè)控制環(huán)節(jié)加裝附加阻尼控制器(supplementary?subsynchronousdampingcontroller，ssdc)，將附加阻尼控制器和阻尼路徑相結(jié)合，基于粒子群算法實(shí)現(xiàn)正阻尼的最大補(bǔ)償進(jìn)而整定阻尼控制器參數(shù)，從而抑制系統(tǒng)中可能出現(xiàn)的次同步振蕩(sub-synchronous?oscillation，sso)現(xiàn)象。本發(fā)明提出的方法基于阻尼路徑和粒子群算法，計(jì)算復(fù)雜度低，能夠?qū)崿F(xiàn)最大正阻尼補(bǔ)償，有利于提高系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行水平，同樣適用于其他新能源并網(wǎng)系統(tǒng)的振蕩抑制問(wèn)題，具有一定的學(xué)術(shù)研究和工程應(yīng)用價(jià)值。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明的目的在于提出一種抑制新能源經(jīng)直流外送系統(tǒng)次同步振蕩的方法。

2、本發(fā)明是采用以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

3、一種抑制新能源經(jīng)直流外送系統(tǒng)次同步振蕩的方法。首先，在系統(tǒng)網(wǎng)側(cè)加裝ssdc，確定ssdc結(jié)構(gòu)，基于所針對(duì)的振蕩模式，確定附加阻尼控制器的輸入和輸出位置。其次，基于阻尼路徑法，在系統(tǒng)的小信號(hào)模型中計(jì)算附加控制引入的額外阻尼路徑傳遞函數(shù)，按照類(lèi)heffron-phillips模型阻尼系數(shù)的定義，得到附加阻尼路徑的阻尼系數(shù)表達(dá)式。然后，利用該表達(dá)式，以附加阻尼路徑的阻尼在次同步頻率范圍內(nèi)提供的正阻尼最大為優(yōu)化的目標(biāo)函數(shù)，基于粒子群算法整定ssdc各環(huán)節(jié)參數(shù)。

4、由于本發(fā)明涉及具體的控制結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，為了能夠更好地對(duì)本發(fā)明予以說(shuō)明，以基于匹配控制的構(gòu)網(wǎng)型直驅(qū)風(fēng)機(jī)(matching?control?permanent?magnet?synchronousgenerator，mc-pmsg)為例，通過(guò)mc-pmsg經(jīng)lcc-hvdc送出系統(tǒng)詳細(xì)介紹本發(fā)明的具體實(shí)施方案。本發(fā)明描述的具體實(shí)例僅用于解釋本發(fā)明，不用于限定本發(fā)明。

5、作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，該方案包括以下步驟：

6、步驟a1：在mc-pmsg網(wǎng)側(cè)控制環(huán)節(jié)加裝ssdc，確定ssdc結(jié)構(gòu)，基于所針對(duì)的振蕩模式，確定附加阻尼控制器的輸入和輸出位置。

7、步驟a2：基于阻尼路徑法，在系統(tǒng)的小信號(hào)模型中計(jì)算附加控制引入的額外阻尼路徑傳遞函數(shù)，按照類(lèi)heffron-phillips模型阻尼系數(shù)的定義，得到附加阻尼路徑的阻尼系數(shù)表達(dá)式。

8、步驟a3：以附加阻尼路徑的阻尼在次同步頻率范圍內(nèi)提供的正阻尼最大為優(yōu)化的目標(biāo)函數(shù)，基于粒子群算法整定ssdc各環(huán)節(jié)參數(shù)。

9、步驟a1所述的在mc-pmsg控制環(huán)節(jié)加裝ssdc，確定ssdc結(jié)構(gòu)，基于所針對(duì)的振蕩模式，確定附加阻尼控制器的輸入和輸出位置，具體策略為：

10、附加阻尼控制器包含三個(gè)部分，分別為濾波器、補(bǔ)償器和限幅環(huán)節(jié)。濾波器的主要作用為用于濾除直流電容電壓udc中由開(kāi)關(guān)器件引入的高頻分量。補(bǔ)償器的主要作用為相位校正，即對(duì)濾波器輸出信號(hào)的相位進(jìn)行超前滯后調(diào)整，使其輸出信號(hào)能夠抵消被附加信號(hào)的次同步頻率分量，實(shí)現(xiàn)對(duì)sso的抑制，補(bǔ)償器主要包含增益環(huán)節(jié)，相位超前環(huán)節(jié)和相位滯后環(huán)節(jié)，其傳遞函數(shù)可表示為：

11、

12、式中，g為增益系數(shù)；ts1和ts2為超前環(huán)節(jié)時(shí)間常數(shù)，且有ts1>ts2；td1和td2為滯后環(huán)節(jié)時(shí)間常數(shù)，且有td1<td2。

13、mc-pmsg經(jīng)lcc-hvdc送出系統(tǒng)的次同步振蕩模態(tài)為直流電容電壓udc與gsc調(diào)制相位θp主導(dǎo)，因此選擇附加阻尼控制器的輸入信號(hào)為直流電容電壓udc，將輸出信號(hào)附加到gsc調(diào)制相位θp上。

14、步驟a2：基于阻尼路徑法，在系統(tǒng)的小信號(hào)模型中計(jì)算附加控制引入的額外阻尼路徑傳遞函數(shù)，按照類(lèi)heffron-phillips模型阻尼系數(shù)的定義，得到附加阻尼路徑的阻尼系數(shù)表達(dá)式。具體策略為：

15、由附加阻尼控制器的傳遞函數(shù)表達(dá)式即可得到其傳遞函數(shù)框圖，根據(jù)附加阻尼控制器的輸入輸出將其加入到系統(tǒng)的閉環(huán)傳遞函數(shù)框圖中，得到安裝附加阻尼控制器的系統(tǒng)閉環(huán)傳遞函數(shù)框圖。對(duì)包含附加阻尼控制器的系統(tǒng)閉環(huán)傳遞函數(shù)框圖進(jìn)行阻尼路徑分析，推導(dǎo)出每條路徑的阻尼。從次同步頻率擾動(dòng)的傳播過(guò)程和阻尼路徑的角度來(lái)說(shuō)，即附加阻尼控制器為次同步頻率擾動(dòng)提供了一條新的傳播路徑，該附加阻尼路徑對(duì)sso模式提供一定量的正阻尼，從而補(bǔ)償了一部分其他阻尼路徑提供的負(fù)阻尼，從而削弱了系統(tǒng)的sso。

16、本發(fā)明的有益效果如下：首先，在系統(tǒng)網(wǎng)側(cè)加裝ssdc，確定ssdc結(jié)構(gòu)，基于所針對(duì)的振蕩模式，確定附加阻尼控制器的輸入和輸出位置。其次，基于阻尼路徑法，在系統(tǒng)的小信號(hào)模型中計(jì)算附加控制引入的額外阻尼路徑傳遞函數(shù)，按照類(lèi)heffron-phillips模型阻尼系數(shù)的定義，得到附加阻尼路徑的阻尼系數(shù)表達(dá)式，利用該表達(dá)式，以附加阻尼路徑的阻尼在次同步頻率范圍內(nèi)提供的正阻尼最大為優(yōu)化的目標(biāo)函數(shù)，基于粒子群算法整定ssdc各環(huán)節(jié)參數(shù)。

技術(shù)特征：

1.一種抑制新能源經(jīng)直流外送系統(tǒng)次同步振蕩的方法，其特征在于，包括以下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所訴的一種抑制新能源經(jīng)直流外送系統(tǒng)次同步振蕩的方法，其特征在于，步驟s3以附加阻尼路徑的阻尼在次同步頻率范圍內(nèi)提供的正阻尼最大為優(yōu)化的目標(biāo)函數(shù)，基于粒子群算法整定ssdc各環(huán)節(jié)參數(shù)，具體策略為：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開(kāi)了一種抑制新能源經(jīng)直流外送系統(tǒng)次同步振蕩的方法。通過(guò)在系統(tǒng)網(wǎng)側(cè)控制環(huán)節(jié)加裝附加阻尼控制器，將附加阻尼控制器和阻尼路徑相結(jié)合，基于粒子群算法實(shí)現(xiàn)正阻尼的最大補(bǔ)償進(jìn)而整定阻尼控制器參數(shù)，從而抑制系統(tǒng)中可能出現(xiàn)的次同步振蕩現(xiàn)象。本發(fā)明提出的方法基于阻尼路徑和粒子群算法，計(jì)算復(fù)雜度低，能夠?qū)崿F(xiàn)最大正阻尼補(bǔ)償，有利于提高系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行水平，同樣適用于其他新能源并網(wǎng)系統(tǒng)的振蕩抑制問(wèn)題，具有一定的學(xué)術(shù)研究和工程應(yīng)用價(jià)值。

技術(shù)研發(fā)人員：甄永贊,巨孟沁
受保護(hù)的技術(shù)使用者：華北電力大學(xué)（保定）
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/9