[发明专利]考虑虚拟惯量的风电控制参数协调设置方法

说明书

本发明公开了考虑虚拟惯量的风电控制参数协调设置方法，主要步骤为：1)设置待优化控制参数和电力系统灵敏度阈值ε。2)建立风力发电控制参数协调优化模型。3)利用优化算法对风力发电控制参数协调优化模型进行求解。4)比较灵敏度I₃和灵敏度阈值ε，若I₃ε，则删除当前控制参数并转入步骤5。若I₃≥ε，则保留当前控制参数并转入步骤5。5)判断第k次更新的控制参数对应的区域间振荡阻尼比是否满足若是，则终止迭代，输出所有控制参数。y≤k。本发明可广泛应用于考虑电力系统稳定性的风电控制参数设置。

技术领域

本发明涉及电力系统及其自动化领域，具体是考虑虚拟惯量的风电控制参数协调设置方法。

背景技术

为应对全球气候恶化，风电将逐步取代传统的同步发电系统。然而，风电系统通常被认为是低惯性系统或无惯性系统，这给电力系统的稳定带来了很大的挑战。为了解决这一问题，许多国家都要求风电提供虚拟惯量响应，以支持系统的稳定。目前的虚拟惯量控制的研究主要集中在频率稳定性方面：通过增加虚拟惯量来降低系统的频率衰减速度，以此提高系统的频率响应性能。然而，工业和学术研究发现，风电的虚拟惯量控制可能会干扰小信号的稳定性。从电网的角度来看，虚拟惯量的加入应综合考虑系统稳定性问题的不同维度，包括频率稳定性和小信号稳定性。对于频率稳定性，它需要一个最小的虚拟惯量水平。而改善小信号稳定性需要协调设置风电的控制参数，包括虚拟惯量控制和转子侧逆变器控制等。然而，目前风电的控制参数主要依据发电系统本身的稳定和需求进行设置，未充分考虑电网的稳定性。考虑到风力发电技术的快速发展，能支持系统不同维度稳定性的控制参数协调设置需要进行进一步研究。

发明内容

本发明的目的是解决现有技术中存在的问题。

为实现本发明目的而采用的技术方案是这样的，考虑虚拟惯量的风电控制参数协调设置方法，主要包括以下步骤：

1)设置待优化控制参数和电力系统灵敏度阈值ε。j＝1,2,...n。n为控制参数的个数。k初始值为0。

所述控制参数主要包括虚拟惯量控制参数H_ω、

虚拟惯量控制参数H_ω满足以下约束：

虚拟惯量控制参数H_ω的初始值为H_ωmin。

2)建立风力发电控制参数协调优化模型。

进一步，建立风力发电控制参数协调优化模型的主要步骤如下：

2.1)建立电力系统小信号分析模型，分别如公式1至公式3所示：

式中，x为电力系统状态变量集合，主要包括同步发电机转速和功角。u为电力系统电压和相角集合。f为时间求导函数。为x对时间的求导。

0＝g(x,u)。(3)

式中，g为电力系统潮流平衡方程。

式中，A_s为电力系统状态方程。Δx为电力系统状态变量偏差。

其中，系统状态方程A_s如下所示：

A_s＝(A-BD^-1C)。 (5)

式中，A、B、C、D为参数方程。

参数方程A、B、C、D分别如公式5至公式8所示：

式中，x₀为系统状态平衡点。