[发明专利]海上风电交直流混合并网系统及其振荡稳定性判定方法

说明书

本申请公开了海上风电交直流混合并网系统及其振荡稳定性判定方法，方法包括：分别获取第一模块至第七模块的等效阻抗；将第二模块和第三模块构成的并联结构以及第一模块作为第一子系统；将第四模块和四五模块作为第二子系统；将第六模块和第七模块作为第三子系统；采用小信号序阻抗方法分别对三个子系统的电压源和电流源的序阻抗关系进行分析；若三个子系统都满足预置的系统稳定条件，则判定海上风电交直流混合并网系统稳定；若任一子系统不满足预置的系统稳定条件，则判定海上风电交直流混合并网系统不稳定。本申请可以无需知道或仅需要知道部分海上风电交直流混合并网系统的系统参数即可分析系统的振荡稳定性。

技术领域

本申请涉及电力系统稳定性分析技术领域，尤其涉及海上风电交直流混合并网系统及其振荡稳定性判定方法。

背景技术

随着新能源发电机组的渗透和电力电子设备的广泛使用，电力系统出现了新的宽频振荡问题。相较于传统的、有火电汽轮机组参与引发的次同步谐振和次同步振荡问题，宽频振荡问题的特点是：1)没有轴系机械模态的参与，而是由新能源、电力电子设备及其控制器引发；2)由于电力电子设备各环节的控制器带宽范围大，宽频振荡的典型频率范围可跨越3Hz至1000Hz以上。

伴随电力系统清洁化、低碳化的发展趋势，新能源机组、电力电子设备在系统中的比例将日益升高，宽频振荡问题将日益突出。宽频振荡已经在国内外频繁发生，并引发了若干次重大事故。宽频振荡问题包括次同步振荡/控制相互作用、次/超同步对称振荡、中频振荡、高频振荡等，带宽范围约为3-1000+(Hz)。宽频振荡问题已成为制约高比例新能源电力系统发展的重要技术问题，并且随着新能源并网规模增加、电网运行方式多样化等因素，使得这一问题愈发复杂，危害系统安全稳定运行。因此，开发便捷、准确的宽频振荡稳定性判定方法，对于新能源高渗透率下降低电网新型振荡事故隐患、为清洁能源安全稳健转型提供技术保障，具有重要意义。

现有的较为实用的宽频振荡稳定性判定(分析)方法，主要有以下三种：1)特征值分析法；2)阻抗特性分析法；3)时域仿真验证方法。

其中，阻抗特性分析法：该方法可进一步细分为dq坐标系下的阻抗特性分析法和序阻抗特性分析法。其中，序阻抗特性分析法尤其适用于处理实际工程问题，因为序阻抗特性不仅可以通过理论推导得出，也可以在不知晓任何系统结构和参数的情况下，通过实际测量获得。在序阻抗特性分析法中，待分析系统被看做一个带有序阻抗的电流源与一个带有序阻抗的电压源相连，通过分析其二者的阻抗特性关系，即可判定系统是否稳定，以及稳定裕度的大小。

该方法的不足之处是，不能简单直接地用于处理多个电流源(新能源机组、电力电子设备)在不同的公共连接点接入电网(电压源)的情况。本申请中，需要处理的海上风电交直流混合并网系统，即属于这种情况。另外，该方法不适用于处理两个电压源相互连接的情况(如电压源型虚拟同步机并网的情况)。

申请内容

本申请提供了一种海上风电交直流混合并网系统及其振荡稳定性判定方法，使得能够无需知道或仅需要知道部分海上风电交直流混合并网系统的系统参数即可分析系统稳定性。

有鉴于此，本申请第一方面提供了一种海上风电交直流混合并网系统，所述方法包括：

电网、电网侧变压器、直流输电逆变侧设备、交流海缆、海上风电侧交流升压站、通过交流接入的海上风电设备、直流输电的整流侧设备、直流侧变压器以及通过直流接入的海上风电设备；

所述通过交流接入的海上风电设备通过所述海上风电侧交流升压站和交流海缆接入到电网；

所述通过直流侧接入的海上风电设备依次通过所述直流侧变压器、直流输电的整流侧设备、直流海缆以及直流输电逆变侧设备，接入到电网。