[发明专利]电网侧等效阻抗建模方法及系统

说明书

本发明提供了一种电网侧等效阻抗建模方法及系统，包括：聚合等效步骤：以单个电压源型静止无功补偿器的并网导纳模型作为最小建模单元，将多个电压源型静止无功补偿器的并网导纳模型聚合等效；等效阻抗模型建立步骤：利用电压源型静止无功补偿器的并网导纳模型与线路导纳模型的耦合与阻抗关系，建立含多个电压源型静止无功补偿器运行的电网侧等效阻抗模型。建立了精确、高度线性化的导纳模型，从理论方法上验证了多个VSC型STATCOM并网导纳模型的有效性；利用导纳与阻抗的数值关系得出的计及多个VSC型STATCOM运行的电网侧等效阻抗，修正了现有线路模型的阻抗特性，有利于为新能源并网的稳定性问题提供阻抗参考。

技术领域

本发明涉及交流输配电领域，具体地，涉及计及电压源型(VSC)静止无功补偿器(STATCOM)的电网侧等效阻抗建模方法及系统。

背景技术

随着煤、石油、天然气等传统能源的日益枯竭，以及所引发的严重环境问题，推广开发利用可再生能源已成为现阶段解决能源问题的重要手段。我国在“三北”地区建设了多处千万千瓦级风电/光伏基地，并且利用特高压直流送出作为我国当前可再生能源开发利用的主导形式。可再生能源发电基地直流外送系统包含风光发电、无功补偿、直流输电、同步发电机等多样化装备，电力电子装备容量远大于同步发电机容量，系统有效惯量低、短路比小，这使得系统多次发生几Hz-几百Hz振荡问题。目前已投运的新疆可再生能源基地直流送端风电基地由于系统振荡，已出现不少问题，甚至导致火电机组跳机。

分布式发电系统的规模和容量在不断扩大，其控制策略愈加复杂，多样化装备间呈现多时间尺度的电压功角耦合、可再生能源发电装备动态特性与传统同步发电机迥异，这些特征导致可再生能源发电基地直流外送系统的暂态行为演化规律复杂化。此时，并网逆变器与并网逆变器之间、并网逆变器与电网之间的交互作用会变得更加明显，也更容易引起复杂的振荡问题，对电网系统的稳定运行产生威胁。

针对新能源并网产生的问题，目前的策略是通过控制装备的输出阻抗特性改变振荡频率处的机-网总阻抗，包括新能源基地多类型装备阻抗特性优化和有源控制装置的多装备协调振荡抑制。阻抗分析方法在研究并网逆变器与电网交互系统的阻抗稳定性时，将两者视为两个独立的子系统，根据各自的控制结构和参数特征分别建立阻抗模型，利用线性网络结构表示该交互系统的等效电路，再采用阻抗稳定性判据来分析系统稳定性。现有的并网系统阻抗分析研究均将电网侧阻抗直接等效为线路电抗Z_g，并网系统阻抗分析原理如图1所示。这种电网侧阻抗等效忽视了线路传输过程中无功补偿装置(如VSC型STATCOM)带来的阻抗变化，其等效模型已偏离实际工况。在装备控制方式多样、网络架构复杂、装备间存在动态相互作用的情况下，传统电网侧阻抗等效模型迫切需要改进。

综上，由于新能源具有广泛的分布性，因此源-网-荷之间存在着较长的传输线路和必要的变压设备、无功补偿装置(如VSC型STATCOM)，从新能源并网侧来看，网侧阻抗成为不可忽略的重要因素。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种电网侧等效阻抗建模方法及系统。

根据本发明提供的一种电网侧等效阻抗建模方法，包括：

聚合等效步骤：以单个电压源型静止无功补偿器的并网导纳模型作为最小建模单元，将多个电压源型静止无功补偿器的并网导纳模型聚合等效；

等效阻抗模型建立步骤：利用电压源型静止无功补偿器的并网导纳模型与线路导纳模型的耦合与阻抗关系，建立含多个电压源型静止无功补偿器运行的电网侧等效阻抗模型。

较佳的，所述聚合等效步骤包括：

在频域内对电压源型静止无功补偿器小信号的锁相环、电流环控制回路进行谐波线性化，利用谐波线性化的结果得到运行状态下电网电压扰动引起的电流响应，进而计算出电压源型静止无功补偿器的并网导纳模型。

较佳的，所述聚合等效步骤还包括：