本發(fā)明涉及新能源機組鎖相環(huán)同步穩(wěn)定評估領域，尤其涉及一種多機系統(tǒng)的新能源機組鎖相環(huán)同步穩(wěn)定評估方法及系統(tǒng)。

背景技術：

1、隨著中東部地區(qū)大型百萬千瓦光伏發(fā)電基地開發(fā)，沿海大規(guī)模海上風電開發(fā)，在我國多個地區(qū)，基于現(xiàn)有輸電網架，正在形成新能源與火電共用輸電通道的聯(lián)合送出系統(tǒng)。其中新能源發(fā)電單元目前大多采用跟網型控制策略，通過鎖相環(huán)(pll)跟蹤并網點電壓相角實現(xiàn)并網。當系統(tǒng)出現(xiàn)故障，新能源端電壓相角快速變化，可能會出現(xiàn)鎖相環(huán)無法跟蹤端電壓相角的情況，此時新能源機組會出現(xiàn)鎖相環(huán)同步失穩(wěn)問題。

2、針對新能源發(fā)電單元鎖相同步穩(wěn)定問題，現(xiàn)有研究技術大多應用于新能源單機并網系統(tǒng)場景下，通過模擬故障造成的新能源場站端電壓跌落現(xiàn)象，根據故障過程中鎖相環(huán)加速面積和最大減速面積分析新能源鎖相環(huán)輸出相角運動方程的變化趨勢，以此對新能源發(fā)電單元鎖相同步穩(wěn)定性進行評估。

3、但是在新能源聯(lián)合火電送出系統(tǒng)中，新能源端電壓受到近鄰火電機組的影響，因此其鎖相同步穩(wěn)定性也會發(fā)生變化。而現(xiàn)有技術缺乏考慮火電機組對新能源機組的影響，導致對新能源發(fā)電單元鎖相同步穩(wěn)定性的準確性不高的問題。

技術實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明提供了一種多機系統(tǒng)的新能源機組鎖相環(huán)同步穩(wěn)定評估方法及系統(tǒng)，能夠解決現(xiàn)有技術缺乏在多機系統(tǒng)中考慮火電機組對新能源機組的影響，導致對新能源發(fā)電單元鎖相同步穩(wěn)定性的準確性不高的問題。

2、為了解決上述技術問題，本發(fā)明一實施例提供了一種多機系統(tǒng)的新能源機組鎖相環(huán)同步穩(wěn)定評估方法，包括：

3、根據多機系統(tǒng)的系統(tǒng)參數，構建新能源鎖相環(huán)輸出相角的動態(tài)方程數學模型；

4、根據所述動態(tài)方程數學模型和多機系統(tǒng)故障前的第一同步機功角，計算多機系統(tǒng)故障前新能源端鎖相環(huán)的第一輸出相角；

5、根據所述第一同步機功角，計算多機系統(tǒng)故障切除時的第二同步機功角；

6、根據所述動態(tài)方程數學模型和所述第二同步機功角，計算多機系統(tǒng)故障切除時新能源機組鎖相環(huán)的第二輸出相角和多機系統(tǒng)故障切除時新能源機組鎖相環(huán)的穩(wěn)定極限相角；

7、根據所述動態(tài)方程數學模型、所述第二同步機功角、所述第一輸出相角和所述第二輸出相角，計算第一區(qū)域面積；其中，所述第一區(qū)域面積為：新能源端鎖相環(huán)從第一輸出相角變化至第二輸出相角時所對應的鎖相環(huán)輸出相角特性曲線，與新能源端輸出電流的d軸分量所對應的曲線之間圍合成的面積；

8、根據所述動態(tài)方程數學模型、所述第二同步機功角、所述第二輸出相角和所述穩(wěn)定極限相角，計算第二區(qū)域面積；其中，所述第二區(qū)域面積為：新能源端鎖相環(huán)從第二輸出相角變化至穩(wěn)定極限相角時所對應的鎖相環(huán)輸出相角特性曲線，與新能源端輸出電流的d軸分量所對應的曲線之間圍合成的面積；

9、根據所述第一區(qū)域面積和所述第二區(qū)域面積確定新能源機組鎖相環(huán)同步穩(wěn)定性。

10、進一步的，所述新能源鎖相環(huán)輸出相角的動態(tài)方程數學模型的數學表達式如下：

11、

12、其中，x1、x2和x3表示多機系統(tǒng)的線路阻抗；pw表示新能源有功功率；us表示無窮大母線電壓；ud表示新能源機組電壓的d軸分量；eg表示同步機組內電勢；δg表示同步機組功角；δw表示新能源鎖相環(huán)輸出相角；ie表示新能源機組節(jié)點注入電流；id表示新能源機組輸出電流的d軸分量。

13、進一步的，所述根據所述動態(tài)方程數學模型和多機系統(tǒng)故障前的第一同步機功角，計算多機系統(tǒng)故障前新能源端鎖相環(huán)的第一輸出相角，包括：

14、令ie等于id，并將多機系統(tǒng)故障前的第一同步機組功角代入至新能源鎖相環(huán)輸出相角的動態(tài)方程數學模型的數學表達式，計算得到多機系統(tǒng)故障前新能源端鎖相環(huán)的第一輸出相角。

15、進一步的，所述根據所述第一同步機功角計算多機系統(tǒng)故障切除時的第二同步機功角，包括：

16、根據所述第一同步機功角，通過第二同步機功角計算公式計算多機系統(tǒng)故障切除時的第二同步機功角；

17、其中，所述第二同步機功角計算公式如下：δgc表示多機系統(tǒng)故障切除時的第二同步機功角；δg0表示第一同步機功角；t表示故障持續(xù)時間；δt表示預設步長；ωn表示同步機旋轉軸角速度；tjg表示同步機慣性時間常數；pt表示同步機機械功率。

18、進一步的，所述根據所述動態(tài)方程數學模型和所述第二同步機功角，計算多機系統(tǒng)故障切除時新能源機組鎖相環(huán)的第二輸出相角和多機系統(tǒng)故障切除時新能源機組鎖相環(huán)的穩(wěn)定極限相角，包括：

19、令ie等于id，并將多機系統(tǒng)故障前的第二同步機組功角代入至新能源鎖相環(huán)輸出相角的動態(tài)方程數學模型的數學表達式，計算得到多機系統(tǒng)故障切除時新能源端鎖相環(huán)的第二輸出相角；

20、令ie等于新能源機組輸出電流的d軸分量最大值，并將多機系統(tǒng)故障前的第二同步機組功角代入至新能源鎖相環(huán)輸出相角的動態(tài)方程數學模型的數學表達式，計算得到多機系統(tǒng)故障切除時新能源機組鎖相環(huán)的穩(wěn)定極限相角。

21、進一步的，所述計算第一區(qū)域面積滿足以下計算公式：

22、

23、其中，δw0表示第一輸出相角；δw1表示第二輸出相角；表示在第二同步機功角下新能源機組輸出電流的d軸分量；表示在第二同步機功角下新能源機組節(jié)點注入電流；sac表示新能源端鎖相環(huán)從第一輸出相角變化至第二輸出相角時所對應的鎖相環(huán)輸出相角特性曲線，與新能源端輸出電流的d軸分量所對應的曲線之間圍合成的面積。

24、進一步的，所述計算第二區(qū)域面積滿足以下計算公式：

25、

26、其中，δw1表示第二輸出相角；δwcr表示穩(wěn)定極限相角；表示在第二同步機功角下新能源機組輸出電流的d軸分量；表示在第二同步機功角下新能源機組節(jié)點注入電流；sdc表示新能源端鎖相環(huán)從第二輸出相角變化至穩(wěn)定極限相角時所對應的鎖相環(huán)輸出相角特性曲線，與新能源端輸出電流的d軸分量所對應的曲線之間圍合成的面積。

27、進一步的，所述根據所述第一區(qū)域面積和所述第二區(qū)域面積確定新能源機組鎖相環(huán)同步穩(wěn)定性，包括：

28、當第一區(qū)域面積大于第二區(qū)域面積時，新能源機組出現(xiàn)鎖相環(huán)同步失穩(wěn)；

29、當第一區(qū)域面積小于或等于第二區(qū)域面積時，新能源機組出現(xiàn)鎖相環(huán)同步穩(wěn)定。

30、在上述方法項實施例的基礎上，本發(fā)明對應提供了系統(tǒng)項實施例；

31、本發(fā)明一實施例提供了一種多機系統(tǒng)的新能源機組鎖相環(huán)同步穩(wěn)定評估系統(tǒng)，包括：動態(tài)方程數學模型建立模塊、第一計算模塊、第二計算模塊、第三計算模塊、第一區(qū)域面積計算模塊、第二區(qū)域面積計算模塊和穩(wěn)定性評估模塊；

32、所述動態(tài)方程數學模型建立模塊用于根據多機系統(tǒng)的系統(tǒng)參數，構建新能源鎖相環(huán)輸出相角的動態(tài)方程數學模型；

33、所述第一計算模塊用于根據所述動態(tài)方程數學模型和多機系統(tǒng)故障前的第一同步機功角，計算多機系統(tǒng)故障前新能源端鎖相環(huán)的第一輸出相角；

34、所述第二計算模塊用于根據所述第一同步機功角，計算多機系統(tǒng)故障切除時的第二同步機功角；

35、所述第三計算模塊用于根據所述動態(tài)方程數學模型和所述第二同步機功角，計算多機系統(tǒng)故障切除時新能源機組鎖相環(huán)的第二輸出相角和多機系統(tǒng)故障切除時新能源機組鎖相環(huán)的穩(wěn)定極限相角；

36、所述第一區(qū)域面積計算模塊用于根據所述動態(tài)方程數學模型、所述第二同步機功角、所述第一輸出相角和所述第二輸出相角，計算第一區(qū)域面積；其中，所述第一區(qū)域面積為：新能源端鎖相環(huán)從第一輸出相角變化至第二輸出相角時所對應的鎖相環(huán)輸出相角特性曲線，與新能源端輸出電流的d軸分量所對應的曲線之間圍合成的面積；

37、所述第二區(qū)域面積計算模塊用于根據所述動態(tài)方程數學模型、所述第二同步機功角、所述第二輸出相角和所述穩(wěn)定極限相角，計算第二區(qū)域面積；其中，所述第二區(qū)域面積為：新能源端鎖相環(huán)從第二輸出相角變化至穩(wěn)定極限相角時所對應的鎖相環(huán)輸出相角特性曲線，與新能源端輸出電流的d軸分量所對應的曲線之間圍合成的面積；

38、所述穩(wěn)定性評估模塊用于根據所述第一區(qū)域面積和所述第二區(qū)域面積確定新能源機組鎖相環(huán)同步穩(wěn)定性。

39、進一步的，所述第三計算模塊，包括：第二輸出相角計算單元和穩(wěn)定極限相角計算單元；

40、所述第二輸出相角計算單元用于令ie等于id，并將多機系統(tǒng)故障前的第二同步機組功角代入至新能源鎖相環(huán)輸出相角的動態(tài)方程數學模型的數學表達式，計算得到多機系統(tǒng)故障前新能源端鎖相環(huán)的第二輸出相角；

41、所述穩(wěn)定極限相角計算單元用于令ie等于新能源機組輸出電流的d軸分量最大值，并將多機系統(tǒng)故障前的第二同步機組功角代入至新能源鎖相環(huán)輸出相角的動態(tài)方程數學模型的數學表達式，計算得到多機系統(tǒng)故障切除時新能源機組鎖相環(huán)的穩(wěn)定極限相角。

42、相比于現(xiàn)有技術，本發(fā)明實施例具有如下有益效果：

43、本發(fā)明通過構建新能源鎖相環(huán)輸出相角動態(tài)方程數學模型，并結合同步機組的參數，計算多機系統(tǒng)的故障前新能源端鎖相環(huán)輸出相角、故障切除時新能源機組鎖相環(huán)輸出相角和新能源機組鎖相環(huán)穩(wěn)定極限相角，最后根據多機系統(tǒng)的故障前新能源端鎖相環(huán)輸出相角、故障切除時新能源機組鎖相環(huán)輸出相角和新能源機組鎖相環(huán)穩(wěn)定極限相角計算多機系統(tǒng)故障切除時的新能源鎖相環(huán)輸出相角的增大面積和減小面積，以此確定多機系統(tǒng)中新能源機組鎖相環(huán)同步穩(wěn)定性，即本發(fā)明聯(lián)合同步機組評估多機系統(tǒng)中新能源機組的鎖相同步穩(wěn)定性，提高新能源機組鎖相同步穩(wěn)定性的評估準確性，解決了現(xiàn)有技術缺乏在多機系統(tǒng)中考慮火電機組對新能源機組的影響，導致對新能源發(fā)電單元鎖相同步穩(wěn)定性的準確性不高的問題。