[发明专利]基于储能型虚拟同步发电技术的系统振荡抑制方法及装置

说明书

本发明提供一种基于储能型虚拟同步发电技术的系统振荡抑制方法，基于预先建立的单台虚拟同步发电机暂态参数动态调整控制模型，根据储能型虚拟同步发电单元的物理约束及设备运行约束条件，设定静态参数J/D及暂态控制策略触发功率偏差阈值；当功率偏差超过阈值时，启动单台虚拟同步发电机暂态参数动态调整控制模型中的暂态控制策略，依据暂态过程的三个区段分别设定对应的静态参数J/D值，从而缩短暂态过程及系统振荡超调量。本发明提出的控制方法跟踪速度快、超调量小，能够明显抑制振荡幅值、缩短暂态过程，充分发挥虚拟同步发电机惯量和阻尼系数灵活可调的优势，从而发挥储能型虚拟同步发电设备振荡抑制能力。

技术领域

本发明涉及电网技术领域，具体是一种基于储能型虚拟同步发电技术的系统振荡抑制方法及装置。

背景技术

由于火电机组渗透率下降，系统发电侧低频振荡抑制能力减弱。分布式电源(DG)大规模、高渗透、高密度接入，使得以逆变器并网接口为主的电力电子型设备得到了广泛的应用。然而电力电子型器件并不具备刚体转动惯量的特性，当系统发生小扰动出现功率缺额时，DG机组并不能额外提供功率动态支持；而常规旋转发电机由于具有较大的转动惯量，能够实时响应该过程。为应对由高密度、高渗透率新能源接入所带来的系统惯性、阻尼的缺失，提高电网频率、电压支撑能力以及系统稳定性，虚拟同步发电机(Virtual SynchronousGenerator，VSG)技术应运而生。通过模拟同步发电机的动态调节特性，VSG能在系统扰动时提供必要的惯性和阻尼来抑制电网频率和输出功率的波动。

本申请的发明人在实现本发明的过程中经过研究发现：由于引入了转子运动方程，基于VSG控制的变流器在时间尺度上同常规同步发电机一致，因此不可避免的将参与到原有的机电振荡模式当中。因此，当多台VSG并网运行时若不协调设计VSG控制参数，将会显着影响系统低频振荡稳定性特性进而造成安全隐患；另一方面，基于 VSG控制策略的逆变器其控制参数J及D是虚拟的控制参数，因此， VSG控制器可以在振荡过程中实时调整J及D参数，使系统快速进入稳定状态，减小系统调节时间、超调量及稳态误差。这个特点使得VSG控制器在振荡抑制中表现出优越的灵活性，通过采用适当的控制策略抑制振荡过程，可使系统缩短振荡周期尽快恢复稳态。

发明内容

针对上述现有技术，本发明解决的技术问题是提供一种基于储能型虚拟同步发电技术的系统振荡抑制方法及装置，能更好的应对大规模新能源接入对电网的影响，增强柔性互联设备动态支撑能力。

为解决上述问题，本发明采用如下技术方案：

一种基于储能型虚拟同步发电技术的系统振荡抑制方法，包括如下步骤：

基于预先建立的单台虚拟同步发电机暂态参数动态调整控制模型，根据储能型虚拟同步发电单元的物理约束及设备运行约束条件，设定静态参数J/D及暂态控制策略触发功率偏差阈值ΔP；

当功率偏差超过阈值ΔP时，启动单台虚拟同步发电机暂态参数动态调整控制模型中的暂态控制策略，依据暂态过程的三个区段分别设定对应的静态参数J/D值，从而缩短暂态过程及系统振荡超调量。

进一步的，所述单台虚拟同步发电机暂态参数动态调整控制模型的建立具体包括如下步骤：

步骤1，结合储能型虚拟同步发电技术及传统同步发电机特点，建立虚拟同步发电机/同步发电机振荡扰动数学模型；

步骤2，基于D-stable鲁棒边界条件及步骤1建立的虚拟同步发电机/同步发电机振荡扰动数学模型，考虑硬件物理约束建立虚拟同步发电控制参数约束集及运行参数优化模型，确立虚拟同步发电稳态参数及其上下限制；

步骤3，依据系统暂态振荡周期的4个区间特点建立虚拟同步发电机暂态控制策略，以缩短振荡周期及系统超调量；

步骤4，根据步骤2确立的虚拟同步发电稳态参数范围及步骤3 建立的暂态控制策略，建立单台虚拟同步发电机暂态参数动态调整控制模型。