[发明专利]基于储能装置的多频段阻尼控制方法

说明书

本发明涉及一种基于储能装置的多频段阻尼控制方法，属于电力系统电网阻尼控制技术领域。目前常见的多频段阻尼控制主要是针对低频振荡或次同步振荡，并且需要在交直流电网中使用，而针对高频的阻尼控制主要是通过参数优化设计实现阻抗重塑，无法同时抑制多个频段。本发明通过发挥储能装置的输出功率灵活可控的优势，对系统中的暂态振荡能量进行抑制，从而抑制弱电网中的多频段振荡问题。发明内容包括振荡频段与阻尼比的辨识、多通道控制、功率电流环控制储能装置输出功率三部分。该方法能够同时对弱电网中存在的多个频段的振荡进行抑制，并使其互相不受干扰，很好的满足了电网安全稳定运行的要求。

技术领域

本发明属于电力系统电网阻尼控制技术领域，特别是涉及基于储能装置对电网阻尼进行优化的控制方法。

背景技术

弱阻尼振荡是电力系统中严重影响电能质量的因素之一，而在黑启动启动初期，多种类型的电厂并入电网，使得电网系统与结构变得越来越复杂，处于弱电网状态。因此，可能发生多频段振荡事故，严重影响电网的安全稳定运行。因此，如何有效抑制黑启动时弱电网的多频段振荡是保障电网安全稳定运行的关键技术之一。

现有研究工作表明，对弱阻尼振荡抑制大多是针对低频振荡或次同步振荡的抑制，通常采用带通滤波器分离低频和次同步振荡模态，基于降阶模型设计多通道直流附加阻尼控制器，以便降低振荡模式间的相互影响，为不同频段的振荡提供恰当的阻尼，进而同时抑制次同步和低频振荡。该方法仅针对低频段提供恰当的阻尼，而对系统中存在的中频、高频段振荡无法进行有效的控制。

还有部分研究是针对单一频段的弱阻尼振荡进行抑制，主要是通过参数优化设计的阻抗重塑方法实现振荡抑制，但该方法无法对多个频段的振荡同时达到较好的抑制。

上述方法对于存在多频段振荡的弱电网来说效果不佳，不能完全满足电网安全稳定运行的要求。综上所述，已有文献针对特定频带的振荡现象开展了一些研究，并针对特定频段进行了阻尼控制，但是针对多频段阻尼控制并未提出过基于储能装置的抑制方法。储能技术可以突破时间和空间的限制，通过对电网功率的快速控制，实现多频段的阻尼控制。

发明内容

本发明可以通过储能装置抑制弱电网的多频段振荡。弱阻尼振荡产生的原因是系统阻尼不足导致的系统间，通过发挥储能装置的输出功率灵活可控的优势，可以对系统中的暂态振荡能量进行抑制，从而抑制弱电网中的多频段振荡问题。发明内容包括振荡频段与阻尼比的辨识、多通道控制、功率电流环控制储能装置输出功率三部分，其控制方法流程图1所示。

基于储能装置的多频段阻尼控制方法包括以下步骤，具体的步骤论述如下：

步骤1：针对弱电网中涉及到的电力系统进行数学建模，包括其电结构模型以及控制器模型。

步骤2：将步骤1获得的数学模型进行整合，推导含储能的弱电网的微分方程，将上述所得微分方程用李雅普诺夫线性化方法在稳态值附近进行线性化，即可得到用于含储能的弱电网的小干扰稳定分析的电力系统动态特性的微分－代数方程：

其中，x为系统中非线性方程中的状态变量，y为代数方程中的运行参量。在稳定运行点(x₍₀₎,y₍₀₎)线性化，得

其中：

将上式中的运行参量y消去得

其中：

对矩阵A求解其特征值，获得相应特征跟为

λ_1,2＝a±jΩ (4)

其中，d为特征根的实部、Ω为特征根的虚部。