风电并网系统次/超同步振荡过程的动态阻抗测量方法、装置及存储介质与流程

本发明涉及新能源发电中的动态阻抗测量，特别是一种风电并网系统次/超同步振荡过程的动态阻抗测量方法、装置及存储介质。

背景技术：

1、近年来，在新能源领域得到大力发展的时代背景下，以风电并网系统为代表的新能源供电系统在电网中的占比不断提高。次/超同步振荡作为风电并网系统与电网交互作用引发的新型稳定性问题，自出现以来便受到广泛关注。风电并网系统在运行过程中表现的动态阻抗特性具有复杂、难以预测等特点，给电网的安全稳定运行带来了不确定性。为减少次/超同步振荡问题带来的电网安全隐患，相关技术问题亟待突破。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种风电并网系统次/超同步振荡过程的动态阻抗测量方法、装置及存储介质，通过研究风力发电设备在不同扰动水平的大信号阻抗数据集，实现风电并网系统次/超同步振荡过程的实时阻抗测量。本发明采用的技术方案如下。

2、一方面，本发明提供一种风电并网系统次/超同步振荡过程的动态阻抗测量方法，包括：

3、获取风力并网系统在多种扰动水平下的大信号阻抗数据集；所述大信号阻抗数据集中的大信号阻抗数据包括阻抗数据及其对应的扰动电压和频率；

4、获取风电并网系统在并网点处的电压信号，当风电并网系统发生次/超同步振荡，对并网点电压进行分析，提取振荡频率和幅值信息；

5、将所提取的振荡频率和幅值信息，与所述大信号阻抗数据集内的数据进行匹配；

6、根据匹配得到的、与所述振荡频率和幅值信息对应的阻抗信息，确定风电并网系统的阻抗特性；

7、其中，所述大信号阻抗数据集的获得方法包括：

8、通过串联于电网与风力发电设备之间的串联大信号扰动注入装置，向待测风电并网系统注入电压扰动信号；

9、测量不同扰动注入水平下的大信号阻抗数据，得到所述大信号阻抗数据集。

10、可选的，所述测量不同扰动注入水平下的大信号阻抗数据，包括：

11、设置扰动电压vper的频率fper，频率取值范围为1hz～100hz，得到次/超同步振荡范围内待测频率点；

12、设置扰动电压vper的幅值，幅值的取值范围为额定电压un的1％～70％，得到次/超同步振荡范围内待测的扰动电压幅值；

13、采用扫频法将已设置的对应不同扰动注入水平的扰动电压vper依次注入待测风电并网系统，在风力发电设备输出端测量输出电压和输出电流信号，并提取正序扰动电压vp、负序扰动电压vn、正序扰动电流ip和负序扰动电流in；

14、分别计算正序扰动电压vp与正序扰动电流ip的比值，以及负序扰动电压vn与负序扰动电流in的比值，得到对应的风力发电设备的大信号阻抗信息。

15、可选的，所述大信号阻抗信息包括正序阻抗、负序阻抗、序阻抗的幅值和相角，计算过程包括：

16、正序阻抗zp和负序阻抗zn通过式(1)计算得到：

17、

18、其中，s＝j2πfper，代表频域；

19、序阻抗的幅值与相角分别通过式(2)和式(3)计算得到：

20、

21、

22、

23、

24、其中，imag代表复数的虚部，real代表复数的实部。

25、可选的，所述风电并网系统发生次/超同步振荡的判断方法包括：采用傅里叶算法分析并网点三相电压信号，以判断系统是否发生次/超同步振荡。

26、可选的，所述串联大信号扰动注入装置包括三相耦合变压器组，其原边采用yn接法，副边三相线路串接于风电输出母线与电网母线之间，且在中性点与绕组之间的原边各相线路上，分别设有lc滤波单元以及与电网连接的sm子功率模块单元。

27、上述方案中，所述sm子功率模块单元包括依次设置的单相h桥模块、高频隔离dc/dc变换器、三相不可控整流模块，其中三相不可控整流模块的三相输入端连接至电网母线，单相h桥模块接收外部控制信号，产生不同扰动水平的扰动电压注入信号，通过耦合变压器组原边感应传递至副边，进而注入至风电并网系统。

28、可选的，所述lc滤波单元中，滤波电容支路上串接有阻尼电阻。可用于避免发生谐振现象。

29、第二方面，本发明提供一种风电并网系统次/超同步振荡过程的动态阻抗测量装置，包括：

30、数据集获取模块，被配置用于，获取风力并网系统在多种扰动水平下的大信号阻抗数据集；所述大信号阻抗数据集中的大信号阻抗数据包括阻抗数据及其对应的扰动电压和频率；

31、并网点电压信号分析模块，被配置用于，获取风电并网系统在并网点处的电压信号，当风电并网系统发生次/超同步振荡，对并网点电压进行分析，提取振荡频率和幅值信息；

32、数据匹配模块，被配置用于，将所提取的振荡频率和幅值信息，与所述大信号阻抗数据集内的数据进行匹配；

33、阻抗确定模块，被配置用于，根据匹配得到的、与所述振荡频率和幅值信息对应的阻抗信息，确定风电并网系统的阻抗特性；

34、其中，所述大信号阻抗数据集的获得方法包括：

35、通过串联于电网与风力发电设备之间的串联大信号扰动注入装置，向待测风电并网系统注入电压扰动信号；

36、测量不同扰动注入水平下的大信号阻抗数据，得到所述大信号阻抗数据集。

37、第三方面，本发明提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时，实现如第一方面所述的风电并网系统次/超同步振荡过程的动态阻抗测量方法。

38、有益效果

39、本发明通过研究风电并网系统在不同扰动水平下的大信号阻抗特性，得到包含不同系统振荡频率和幅值下大信号阻抗信息的大信号阻抗数据集，通过监测并网点电压，当风电并网系统发生次/超同步振荡，由并网点电压分析得到振荡频率和幅值后即可与所述大信号阻抗数据集中的数据进行匹配，实时定位风力发电装备即时阻抗特性，实现风电并网系统次/超同步振荡过程的动态阻抗测量，为大规模风电接入的电力系统安全稳定性运行提供支撑。

技术特征：

1.一种风电并网系统次/超同步振荡过程的动态阻抗测量方法，其特征是，包括：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征是，所述测量不同扰动注入水平下的大信号阻抗数据，包括：

3.根据权利要求2所述的方法，其特征是，所述大信号阻抗信息包括正序阻抗、负序阻抗、序阻抗的幅值和相角，计算过程包括：

4.根据权利要求1所述的方法，其特征是，所述风电并网系统发生次/超同步振荡的判断方法包括：采用傅里叶算法分析并网点三相电压信号，以判断系统是否发生次/超同步振荡。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征是，所述串联大信号扰动注入装置包括三相耦合变压器组，其原边采用yn接法，副边三相线路串接于风电输出母线与电网母线之间，且在中性点与绕组之间的原边各相线路上，分别设有lc滤波单元以及与电网连接的sm子功率模块单元。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征是，所述sm子功率模块单元包括依次设置的单相h桥模块、高频隔离dc/dc变换器、三相不可控整流模块，其中三相不可控整流模块的三相输入端连接至电网母线，单相h桥模块接收外部控制信号，产生不同扰动水平的扰动电压注入信号，通过耦合变压器组原边感应传递至副边，进而注入至风电并网系统。

7.根据权利要求5所述的方法，其特征是，所述lc滤波单元中，滤波电容支路上串接有阻尼电阻。

8.一种风电并网系统次/超同步振荡过程的动态阻抗测量装置，其特征是，包括：

9.根据权利要求8所述的风电并网系统次/超同步振荡过程的动态阻抗测量装置，其特征是，所述测量不同扰动注入水平下的大信号阻抗数据，包括：

10.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征是，该计算机程序被处理器执行时，实现如1-7任一项所述的风电并网系统次/超同步振荡过程的动态阻抗测量方法。

技术总结
本发明公开一种风电并网系统次/超同步振荡过程的动态阻抗测量方法、装置及存储介质，方法包括：获取风力并网系统在多种扰动水平下的大信号阻抗数据集；当风电并网系统发生次/超同步振荡，获取并网点电压并提取振荡频率和幅值信息；将它们与大信号阻抗数据集内的数据进行匹配，得到与振荡频率和幅值信息对应的阻抗信息，确定风电并网系统的阻抗特性；其中大信号阻抗数据集为采用电压扰动串联注入，测量得到各扰动水平下的大信号阻抗数据。本发明通过研究风电并网系统在不同扰动水平的大信号阻抗特性，实现风电并网系统次/超同步振荡过程的实时动态阻抗测量，为分析风电并网系统次/超同步振荡问题提供数据支撑。

技术研发人员：崔晓丹,吴家龙,冯佳期,王彦品,邓馗,许剑冰,薛峰,赖业宁,陈燕东,谢志为,刘玉城,罗聪,刘小可
受保护的技术使用者：南瑞集团有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15