[发明专利]基于频域建模的VSC并网系统次同步振荡风险评估方法

说明书

本发明公开了一种基于频域建模的VSC并网系统次同步振荡风险评估方法，包括：分别获得电流参考值i_ref和输入电流i^c之间的传递函数G_ci(s)、公共耦合点电压E^c与输入电流i^c之间的传递导纳Y_i(s)、公共耦合点电压E^c的线性量ΔE^c与电流参考值i_ref的线性量Δi_ref间的传递导纳G_Ei(s)、线性量ΔE^c与公共耦合点电压E的线性量ΔE之间的传递函数以及线性量ΔE与输入电流i的线性量Δi之间的传递导纳根据所获取到的传递导纳和传递函数建立VSC的频域输入导纳矩阵，得到传递导纳Y_dd(s)和Y_qq(s)；若传递导纳Y_dd(s)和Y_qq(s)的实部均大于零，则判定VSC并网系统不存在次同步振荡的风险。本发明能够消除对关键参数的依赖并简化对大规模并网系统的次同步稳定性的判断。

技术领域

本发明属于电气工程技术领域，更具体地，涉及一种基于频域建模的VSC并网系统次同步振荡风险评估方法。

背景技术

近年来以风电为主的新能源发电得到了快速发展，为了将“三北”(华北、东北、西北)地区的风能得到最大程度的利用，大规模远距离的直流传输成为了有效的解决方式。然而在大规模风电输出时风电场中出现了一系列的次同步振荡问题，这些问题极大地制约我国“三北”地区风能送出的能力。

双馈风机(Doubly-fed Induction Generator,DFIG)和直驱风机(PermanentMagnet Synchronous Generator,PMSG)是最主要的两类风力发电装置，“三北”地区曾因这两类风力发电装置的风电场出现次同步振荡的事故而遭受严重的损失。与传统的次同步振荡现象不同，系统的振荡与风机的轴系特性无关，是一种纯电气振荡。经分析表明风电场在弱交流系统送出结构下，系统在中频段次/超同步频段容易出现失稳。并网风机规模越大、系统短路容量越低，系统越容易失去稳定。

VSC(voltage source converter，电压源性变流器)在双馈风电机组中和直驱风电机组中都是一个及其重要的元件，VSC在与电力系统中的其他动态子系统相互作用时可能会因次同步振荡而出现系统不稳定现象。为了进一步分析电压源型变流器并网系统的次同步振荡稳定性，有必要对电压源型变流器的运行特性进行研究。

目前对VSC的运行研究中的主要研究方法有电磁暂态建模的时域仿真分析和状态空间建模的特征值分析。这两类传统的建模方法都能实现对并网系统中VSC运行特性的研究，但都存在如下问题：

1)实际系统中变流器数量庞大、结构参数各异导致模型阶数、维数增加，采用传统的建模方法对VSC运行特性进行研究并判断系统稳定性的过程将变的极为复杂。

2)由于商业保护，各新能源发电设备通常不能完整提供变流器内部的具体结构和参数，使得变流器趋于“黑箱化”。传统建模所需的关键参数将难以获得，给传统建模带来了较大的挑战。

发明内容

针对现有技术的缺陷和改进需求，本发明提供了一种基于频域建模的VSC并网系统次同步振荡风险评估方法，其目的在于，仅通过VSC外部的阻抗/导纳特性来表示相关的判据，从而消除对关键参数的依赖并简化对大规模并网系统的次同步稳定性的判断。

为实现上述目的，本发明提供了一种基于频域建模的VSC并网系统次同步振荡风险评估方法，包括如下步骤：