[发明专利]一种电力电子化接口电源降阶建模方法及系统

说明书

本发明提供了一种电力电子化接口电源降阶建模方法及系统，所述降阶建模方法包括：获取系统参数、根据所述系统参数，构建电力电子接口电源电磁暂态模型、根据所述电力电子接口电源电磁暂态模型，建立电力电子化接口电源的降阶模型，其中所述电力电子接口电源的降阶模型包括基于快动态过程简化的电力系统微分代数方程模型和混合仿真微分代数方程模型。本发明提出的技术方案，大大降低了现有电力电子化接口的暂态模型在实际应用中的复杂性，便于实际应用，通用性好，适用于系统级计算，适合推广使用。

技术领域

本发明属于电力系统建模与控制技术领域，具体涉及一种电力电子化接口电源降阶建模方法及系统。

背景技术

随着电力电子技术和可再生能源发电的大规模发展，大量电源/负荷装备通过电力电子接口并入电网，电力系统呈现电力电子化的趋势，需要了解电力电子接口电源的动态建模与含高比例电力电子装置的电力系统暂态稳定机理。

暂态稳定问题中电力电子接口电源建模存在的主要问题是，现有模型或过于详细不利于机理分析，或过于简化而丢失精度，且适用条件模糊，目前尚未有成熟的理论体系。已有方法主要集中于用电磁暂态模型计算并观察各种稳定指标，或者根据扩展等面积法则，将风力发电的注入功率等效、合并到同步机的电磁功率、阻尼系数或机械惯量中，以此作为解释机理，但依然没有摆脱传统功角稳定的体系。从建模角度说，电力电子接口电源的特征时间尺度远低于传统电源，控制方法、策略多样，而且电力电子设备中可以不包含旋转惯量元件，使得经典的慢动态功角概念消失。传统电力系统分析中很成熟的机电暂态模型体系与新式电源不匹配。新能源接入后局部交流系统的暂态功角、电压稳定变得互相耦合而十分复杂，尚无能直观的解释电网高度电力电子化后稳定的基本原理，这无疑妨碍了电网调度人员理解、运用新能源的稳定性特征。已有研究中普遍观察到，联运系统失稳不仅表现为同步机功角的相互摆开，还有可能出现电压的快速发散。此外，电网还存在故障穿越以及穿越后较长一段时间的动态电压稳定问题。

为此需要提供一种基于准功率源奇异摄动特性的电力电子化接口电源降阶建模方法，来用于获取基于奇异摄动理论电力电子接口电源的“准功率源特性”降阶建模，来克服现有电力电子化接口的暂态模型在实际应用中复杂性过高的不足，

发明内容

本发明提出一种电力电子化接口电源降阶建模方法，所述降阶建模方法包括如下步骤：

获取系统参数；

根据所述系统参数,构建电力电子接口电源电磁暂态模型；

根据所述电力电子接口电源电磁暂态模型，建立电力电子化接口电源的降阶模型，其中电力电子化接口电源的降阶模型包括基于快动态过程简化的电力系统微分代数方程模型和混合仿真微分代数方程模型。

所述电磁暂态模型包括如下所示状态变量：

[i_xL,i_yL,i_x,i_y,u_x,u_y,i_{x_f},i_{y_f},u_{x_f},u_{y_f},x₁,x₂,x₃,x₄,θ_PLL]^T (1)

其中，i_xL+ji_yL是线路电流，i_x+ji_y是输出电流，u_x+ju_y是机端电压，i_{x_f}+ji_{y_f}是输出电流测量值，u_{x_f}+ju_{y_f}是机端电压测量值，x₁～x₄为控制器的积分变量，θ_PLL为锁相环PLL的状态变量即锁定的相位。