[发明专利]针对变速抽蓄并网系统的次同步谐振分析方法及装置

说明书

本发明提供了针对变速抽蓄并网系统的次同步谐振分析方法及装置，方法包括：构建交流励磁系统转子侧变流器定功率的外环控制方程。根据外环控制方程建立导纳模型并通过导纳模型获得等效闭环系统方程。根据等效闭环系统方程获得闭环系统稳定判据表达式并根据稳定判据表达式判断是否存在次同步谐振风险。本申请针对变速抽蓄机组经串联补偿装置远距离输电系统可能存在的次同步谐振问题，提出了一种考虑定功率外环对变速抽蓄并网系统次同步谐振影响的分析方法，以准确分析所选取的定功率外环控制参数是否会引起系统次同步谐振的风险，避免因为定功率外环控制参数选取不当而引发的失稳问题。

技术领域

本发明属于电气工程技术领域，具体地讲，涉及一种针对变速抽蓄并网系统的次同步谐振分析方法，尤其涉及了一种考虑定功率外环对变速抽蓄并网系统次同步谐振影响的分析方法及装置。

背景技术

抽蓄电站可以很好地适应电力系统负荷曲线的变化，承担负荷尖峰和填平负荷低谷的重要作用，已逐渐发展成为电力系统不可或缺的调节工具。相比于常规抽蓄机组，采用交流励磁系统实现抽蓄机组连续变速驱动成为理想的变速调节方式，交流励磁系统调节机组输出的有功和无功功率，调速系统调节机组转速，可以始终运行在最优转速，提高机组运行效率，在国外应用已经较为广泛，在国内目前仍处于起步阶段，具有较大的发展前景。

变速抽蓄机组一般远离负荷中心，经由串联补偿装置远距离输电过程中可能存在次同步谐振问题。现有研究表明，交流励磁系统中的转子侧变流器是引发变速抽蓄经串联补偿输电系统次同步谐振的关键环节。转子侧变流器定功率外环控制对变速抽蓄并网系统次同步谐振特性影响尚需评估。

发明内容

为了解决评估交流励磁系统采用的定功率外环控制对变速抽蓄并网系统次同步谐振影响的问题，本发明提出了一种考虑定功率外环对变速抽蓄并网系统次同步谐振影响的分析方法，以准确分析所选取的定功率外环控制参数是否会引起系统次同步谐振的风险。

本发明采用的技术方案采用如下步骤：

1)通过阻抗法分析理论，分别在全局同步dq坐标系下建立考虑转子侧变流器定功率外环的变速抽蓄导纳模型与含串联补偿装置的电网导纳模型；

2)综合两个导纳模型，进一步得到等效闭环系统特征方程；

3)对等效闭环系统特征方程进行做坐标变换，进一步简化闭环特征方程。

4)对于简化后的闭环系统特征方程，根据经典控制理论给出闭环系统稳定判据表达式；

5)将定功率外环控制参数带入特征方程与稳定判据表达式，判别当前参数下系统是否存在次同步谐振风险。

所述步骤1)中的交流励磁系统转子侧变流器定功率外环控制方程为：

其中：I_rdref和I_rqref为转子电流内环dq轴参考值，是定功率外环控制的输出；P_ref和P_s分别是变速抽蓄发电机定子侧有功功率的控制给定及其测量值；Q_ref和Q_s分别是变速抽蓄发电机定子侧无功功率的控制给定及其测量值；G_P(s)是定功率外环控制PI环节传递函数G_P(s)＝K_p+K_i/s。式中，K_p为PI控制比例参数，K_i为PI环节积分参数，共同构成定功率外环控制参数。

所述步骤1)的变速抽蓄阻抗模型表示为：