[发明专利]新能源并网系统振荡稳定性的频域判稳方法及装置

说明书

本发明公开了一种新能源并网系统振荡稳定性的频域判稳方法及装置，其中，方法包括：建立新能源并网系统中各设备的频域阻抗模型；在预设dq坐标系下构建新能源并网系统的阻抗网络模型；将阻抗网络模型归集为聚合阻抗矩阵，并根据聚合阻抗矩阵行列式的频率特性判定新能源并网系统的稳定性，以得到稳定性的判定结果；根据行列式频率特性定量分析新能源并网系统的振荡模式特性。该方法可以实现不同坐标系下各设备阻抗矩阵的相互转化，克服了实际复杂电力系统的整体动态建模难题，可以精准量化分析系统振荡稳定性。

技术领域

本发明涉及电力系统振荡稳定性评估技术领域，特别涉及一种新能源并网系统振荡稳定性的频域判稳方法及装置。

背景技术

近年来，以风电和光伏为典型代表的新能源装机容量呈现出爆发式增长态势。截止到目前，我国已建设了多个大规模新能源发电基地，导致电网新能源渗透率迅速攀升。为了提升新能源电力外送能力，常采用直流输电或固定串补等技术措施。由于新能源机组和直流输电系统均采用电力电子变流器并网，造成现代电力系统的电力电子化程度日益提升。然而，大规模电力电子变流器与交流电网之间的动态相互作用带来了新型的振荡稳定性问题，例如，低频振荡问题、次/超同步振荡问题和高频谐波振荡问题等。这些新型稳定性问题将严重影响系统的稳定运行和新能源的高效消纳。

新能源并网系统通常具有以下特征：1)系统中包含大量地理上呈现分布特性的风电场、光伏电站和储能电站，均通过具有不同电路结构和控制策略的电力电子接口并网；2)为了保护商业机密，有些设备厂家不愿提供变流器详细的系统模型和控制策略，也就是变流器可能存在“黑/灰箱化”问题；3)除新能源机组外，系统中还可能包含配套建设的火电厂；4)系统中可能建设有高压直流输电系统和柔性交流输电系统设备；5)系统电网具有复杂的环网结构，包含多个电压等级。

现有技术中，通常采用特征值分析法和时域仿真法来研究新能源并网系统的振荡稳定性。为方便分析，往往将目标系统简化，即将系统建模为一台(或几台)变流器(或机组)经过一条辐射式线路连接于无穷大系统。采用特征值分析法时，需要建立整个目标系统的非线性动态方程模型，在关注的工况下，将系统模型线性化为状态空间模型，进而通过计算系统特征值、参与因子和灵敏度来评估系统的振荡稳定特性。采用时域仿真法时，需要搭建目标系统的非线性电磁暂态仿真模型，在关注工况下开展仿真分析来研究系统的振荡稳定特性。然而，这种简化的系统模型能否准确表征实际复杂系统的振荡特性值得深入分析。采用这两种方法也难以应对实际复杂系统维度高、“黑/灰箱化”等难题，难以快速定量分析系统的振荡稳定特性。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。

为此，本发明的一个目的在于提出一种新能源并网系统振荡稳定性的频域判稳方法，该方法具有能够精准量化分析系统振荡稳定性的优点。

本发明的另一个目的在于提出一种新能源并网系统振荡稳定性的频域判稳装置。

为达到上述目的，本发明一方面实施例提出了一种新能源并网系统振荡稳定性的频域判稳方法，包括以下步骤：建立新能源并网系统中各设备的频域阻抗模型；在预设dq坐标系下构建所述新能源并网系统的阻抗网络模型；将所述阻抗网络模型归集为聚合阻抗矩阵，并根据聚合阻抗矩阵行列式的频率特性判定所述新能源并网系统的稳定性，以得到稳定性的判定结果；以及

根据所述行列式频率特性定量分析所述新能源并网系统的振荡模式特性。

本发明实施例的新能源并网系统振荡稳定性的频域判稳方法，通过在旋转dq坐标系或者静止abc坐标系下的频域阻抗模型，并实现不同坐标系下阻抗矩阵的相互转化，根据实际系统拓扑将其拼接为整体系统的阻抗网络模型，且将系统的频域阻抗网络模型沿着振荡路径归集为一个聚合阻抗以便于后续稳定性分析，实现了精准量化分析系统的振荡稳定性的目的。

另外，根据本发明上述实施例的新能源并网系统振荡稳定性的频域判稳方法还可以具有以下附加的技术特征：