[发明专利]一种提高新能源装备暂态稳定的阻尼控制方法及系统

说明书

本发明公开了一种提高新能源装备暂态稳定的阻尼控制方法及系统，属于新能源电力系统暂态稳定控制领域，包括：第一部分是故障检测环节，主要提供附加环节投切信号。通过检测端电压的幅值是否低于设定值，来判断是否在原有锁相环控制基础上投入附加控制环节；第二部分是阻尼模式选择环节，根据外部输入信号选择不同的阻尼控制模式以及自适应阻尼补偿系数；第三部分是附加阻尼控制环节，根据外部控制信号将产生的附加阻尼信号补偿给锁相环频率输出或电压输出。本发明能够提高新能源装备在严重故障情况下的同步跟踪运行能力，并且易于对现有装备进行改造，实现成本低。

技术领域

本发明属于新能源电力系统暂态稳定控制领域，更具体地，涉及一种提高新能源装备暂态稳定的阻尼控制方法及系统。

背景技术

以新能源为主体的新型电力系统将建成以风电、光伏等可再生能源为主要一次能源的电力系统。近年来，我国风力发电持续快速增长，在电网中占比日益增高，已成为我国三大主力能源。输电侧，由于我国一次能源与负荷呈逆向分布，为适应我国能源分布结构，满足清洁能源送出、负荷中心电力供应、节能减排等方面的迫切需求，国家电网公司大力发展适于远距离、大容量输电的特高压交、直流技术。可以预见，高比例新能源接入和交直流混联将是我国未来电力系统的主要特征之一。新能源发电以及特高压直流输电等都高度依赖电力电子器件，高可控性以及动作速度较快等特征给电力系统带来了新的暂态稳定问题，也增加了电网调度部门的调控和保护压力。近年来，国内外电力系统多次发生与新能源发电、直流输电等相关的暂态稳定事故，严重威胁了电力系统安全稳定运行。

根据电力电子装备的同步方式，可以将其分为锁相型和组网型两类装备，两类设备的暂态响应特性区别较大，其中锁相型装备应用较为广泛。但现有分析方法对其暂态稳定问题认识还不够全面，尤其是多尺度控制器耦合、机电电磁等多重耦合机制对锁相型装备并网暂态稳定影响还需要进一步深入。因而，针对新能源发电及直流输电等多种锁相型设备接入电网后的暂态稳定提高策略，目前的研究也较为分散。一部分控制策略是在故障发生后通过改变新能源装备的输出功率参考值，还有一些是通过改变原有锁相环控制器的比例和积分系数。近期也有部分策略通过加入前馈以及反馈等控制支路来提高暂态稳定能力。但已有的这些控制策略都对现有锁相控制结构改变较大，对装置原有特性影响较大，容易引发新的稳定问题以及降低锁相环自身的设计性能指标。因而，亟需对原有控制结构改变小，对装置性能指标影响弱，又能提高系统暂态稳定能力的控制策略。

发明内容

针对现有技术的缺陷和改进需求，本发明提供了一种提高新能源装备暂态稳定的阻尼控制方法及系统，其目的在于，提高新能源装备在严重故障情况下的同步跟踪运行能力，并且易于在现有装备上实现，改造成本低。

为实现上述目的，本发明一共包括三个部分，分别为：

第一部分是故障检测环节，主要提供附加环节投切信号。通过检测端电压的幅值是否低于设定值，判断是否投入附加控制环节。若低于设定值则检测环节输出信号为1，就在原有锁相环控制基础上投入附加控制环节；若大于设定值则检测环节输出信号为0，则附加环节不使能，原有锁相控制器单独使用，其控制逻辑可以用如下的数学表达式说明。

第二部分是阻尼模式选择环节，主要是根据外部输入信号选择不同的阻尼控制模式以及自适应阻尼补偿系数。阻尼模式的选择既可提前设定好后并网运行，也可在装置运行过程中进行实时更换。当阻尼控制模式信号为1时，阻尼模式选择为比例环节，即输出常数与输入角度的乘积；当阻尼控制模式信号为2时，阻尼模式选择为余弦环节，即输出输入角度的余弦信号值，其控制逻辑如下式所示：