非对称故障下新能源场站电压支撑能力评估方法及系统与流程

本发明涉及电力系统领域，特别地，涉及一种非对称故障下新能源场站电压支撑能力评估方法及系统。

背景技术：

1、随着新能源机组装机容量不断增加，新能源机组应具备低电压穿越能力，在故障时为电网提供一定的电压支撑。故障发生后电力系统的稳定工作范围与新能源并网系统的电压支撑能力有关，电压支撑能力弱易造成系统控制稳定性下降，故对故障时新能源并网系统的电压支撑能力评估尤为重要。电力系统中的电压跌落大部分由非对称故障引起，因此研究非对称故障条件下，新能源并网系统电压支撑评估与控制方法对电力系统的安全可靠运行有重要意义。

2、发明人发现，目前非对称故障下新能源场站电压支撑评估与控制方法中存在以下问题：

3、(1)新能源并网系统的电压支撑能力是一个综合性概念，大多数对电压支撑能力的评估仅考虑并网点电压这一单一评价指标。而在非对称故障中，新能源并网系统的输出功率存在二倍频的振荡，若新能源机组的出力振荡幅度较大，由于旋转发电装置的惯性以及调度无法及时响应会造成机组损耗以及弃光弃风等现象。同时逆变器在非对称故障下的控制易引起过电流，损坏电力电子器件。因此应提出包含逆变器过电流限制与逆变器出力振荡限制与并网点电压支撑效果的非对称故障下新能源并网系统电压支撑能力的综合评估方法。

4、(2)当前对于非对称故障下新能源并网系统电压支撑控制方法的研究中，大多数研究以提升并网点电压幅值为目标，忽略了电压对称性对电网的影响，这会使电网处于不平衡运行状态，易使并网点出现过电压，同时电网中存在大量负序电流，不利于电网的安全稳定运行。因此新能源并网系统电压支撑控制方法应兼顾并网点的正负序电压支撑效果。

5、因此，亟待提供一种兼顾无功容量裕度指标、功率振荡指标、并网点电压对称性指标的非对称故障下新能源场站电压支撑能力评估方法及系统。

6、本部分的陈述仅仅是提供了与本发明相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。

技术实现思路

1、为解决上述问题，本技术提出了一种非对称故障下新能源场站电压支撑能力评估方法及系统，通过基于获取的无功裕度指标、功率振荡指标、电压对称性指标计算得到新能源场站电压支撑能力综合评估指标，实现对新能源并网系统电压支撑能力的综合评估。

2、根据本发明实施例的第一方面，提供一种非对称故障下新能源场站电压支撑能力评估方法，所述方法包括：

3、建立新能源场站电压支撑能力综合评估体系，所述新能源场站电压支撑能力综合评估体系包括基于获取的无功裕度指标、功率振荡指标、电压对称性指标计算得到新能源场站电压支撑能力综合评估指标；

4、基于对并网点电压的监测结果，判别是否启动所述新能源场站电压支撑能力综合评估体系：

5、若并网点电压不合格，启动所述新能源场站电压支撑能力综合评估体系评估非对称故障下新能源场站电压支撑能力；

6、若并电网电压合格，不启动所述新能源场站电压支撑能力综合评估体系。

7、在一些实施例中，获取对并网点电压的监测结果，包括：

8、设定并网点正序电压阈值，基于所述并网点正序电压阈值判定并电网电压是否合格：

9、若并电网电压低压该并网点正序电压阈值，判定为并电网电压不合格；

10、反之，判定为并电网电压合格。

11、在一些实施例中，启动所述新能源场站电压支撑能力综合评估体系评估非对称故障下新能源场站电压支撑能力，包括：

12、基于低电压穿越控制获取后级逆变器输出的终电流指令，所述终电流指令满足无功容量裕度指标和功率振荡指标；

13、基于所述终电流指令获取电压对称性指标；

14、基于无功容量裕度指标、功率振荡指标、电压对称性指标获取新能源场站电压支撑能力综合评估指标；

15、基于所述新能源场站电压支撑能力综合评估指标判定非对称故障下新能源场站电压支撑能力。

16、在一些实施例中，所述终电流指令包括逆变器输出的无功电流指令、第一调整负序无功电流指令和第二调整负序无功电流指令中的至少一种，基于低电压穿越控制获取逆变器输出的终电流指令，所述终电流指令满足无功容量裕度指标和功率振荡指标，包括：

17、根据低电压穿越期间逆变器输出的电压最大最小限值，获取逆变器输出的无功电流指令；

18、根据逆变器输出的无功电流指令，结合逆变器过电流限值，计算无功容量裕度指标，根据无功裕度指标计算逆变器输出的第一调整负序无功电流指令，使逆变器满足无功容量裕度指标的同时提供最大限度的电压支撑；

19、根据逆变器输出的无功电流指令，结合逆变器功率振荡限值，计算功率振荡指标，根据功率振荡指标计算逆变器输出的第二调整负序无功电流指令，使逆变器满足功率振荡指标的同时提供最大限度的电压支撑。

20、在一些实施例中，根据逆变器输出的无功电流指令，结合逆变器过电流限值，计算无功容量裕度指标，包括：

21、根据逆变器输出的无功电流指令，计算有功电流指令，以最大可输出的正序有功电流指令作为无功容量裕度指标。

22、在一些实施例中，所述无功容量裕度指标可表示为：

23、

24、s.t.

25、

26、其中，ia、ib、ic为逆变器输出的a、b、c三相电流幅值；其中，为逆变器输出的正负序有功电流指令；为逆变器输出的正负序无功电流指令；为网侧电压正序分量幅值；rg与xg为线路中电阻与电抗值；与分别为并网点正负序电压参考值，表示如下：

27、

28、其中，vmax与vmin分别为设定的并网点电压最大最小值；γmax与γmin为三相正负序电压相角差余弦的最大最小值，表示为：

29、

30、

31、其中，为正负序电压相位夹角。7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，

32、根据无功裕度指标计算逆变器输出的第一调整负序无功电流指令，包括：

33、判别无功容量裕度指标是否满足要求：

34、若无功容量裕度指标满足要求，逆变器输出该无功容量裕度指标对应的第一正序有功电流指令；

35、若无功裕度指标不满足要求，则将第一正序有功电流指令调整为0，无功裕度指标值为0，并调整逆变器输出的负序无功电流指令以抑制过电流，以调整的逆变器输出的负序无功电流指令作为第一调整负序无功电流指令。

36、在一些实施例中，若无功裕度指标大于零，则满足要求；反之，不满足要求。

37、在一些实施例中，根据逆变器输出的无功电流指令，结合逆变器功率振荡限值，计算功率振荡指标，包括：

38、根据逆变器输出的无功电流指令，获取逆变器输出的有功功率的振荡幅值，计算正序有功电流指令为0时逆变器输出的有功功率振荡幅值初始值，以逆变器有功功率振荡限值与有功功率振荡幅值初始值之差作为功率振荡指标。

39、在一些实施例中，逆变器输出的有功功率的振荡幅值可表示为：

40、

41、其中，为逆变器的有功功率振荡幅值，v+为并网点正序电压幅值，v-为并网点负序电压幅值；为逆变器输出的正负序有功电流指令；为逆变器输出的正负序无功电流指令；

42、继续基于有功功率振荡限制令计算：

43、

44、其中，为逆变器输出有功电流指令为0时，有功功率振荡幅值初始值；功率振荡指标表征为

45、在一些实施例中，根据功率振荡指标计算逆变器输出的第二调整负序无功电流指令，包括：

46、判别有功功率振荡评估指标是否符合要求：

47、若所述功率振荡幅值初始值小于功率振荡限值则逆变器的有功功率振荡评估指标符合要求，根据功率振荡指标计算逆变器输出的有功电流指令，并将其作为第二正序有功电流指令；

48、若所述功率振荡幅值初始值大于功率振荡限值，则逆变器的有功功率振荡评估指标不符合要求，输出的无功电流已超过功率振荡限制，则将第二正序有功电流指令调整为0，功率振荡指标值为0，并调整逆变器的负序无功电流指令以抑制有功功率振荡，以调整逆变器的负序无功电流指令作为第二调整负序无功电流指令。

49、在一些实施例中，基于所述终电流指令获取电压对称性指标，包括：

50、所述终电流指令包括基于逆变器输出的满足无功容量裕度指标和功率振荡指标的无功电流指令、第一调整负序无功电流指令和第二调整负序无功电流指令中的至少一种，计算并网点处的负序电压分量，所述第一调整负序无功电流指令基于无功容量裕度指标获取，所述第二调整负序无功电流指令基于功率振荡指标获取，计算并网点处的负序电压分量的公式如下：

51、

52、其中，的计算公式如下：

53、当无功裕度指标与功率振荡指标都符合要求时，基于逆变器输出的满足无功容量裕度指标和功率振荡指标的无功电流指令计算并网点处的负序电压分量，所述无功电流指令为：

54、

55、当无功裕度指标不符合要求，功率振荡指标符合要求时，基于无功容量裕度指标获取的第一调整负序无功电流指令计算并网点处的负序电压分量，所述第一调整负序无功电流指令为：

56、

57、当无功裕度指标符合要求，功率振荡指标不符合要求时，基于功率振荡指标获取的第二调整负序无功电流指令计算并网点处的负序电压分量，所述第二调整负序无功电流指令为：

58、

59、当无功裕度指标与功率振荡指标都不符合要求时，根据基于无功容量裕度指标获取的第一调整负序无功电流指令、基于功率振荡指标获取的第二调整负序无功电流指令中的最小值计算并网点处的负序电压分量，此时终电流指令表征如下：

60、

61、其中，并网点负序电压v-即为新能源并网系统电压对称性的评估指标。

62、在一些实施例中，基于无功容量裕度指标、功率振荡指标、电压对称性指标获取新能源场站电压支撑能力综合评估指标，包括：

63、将三个指标进行加权，计算新能源场站电压支撑能力综合评估指标；

64、公式如下：

65、

66、其中，α，β，γ分别为综合评估体系下三个评估指标所占权重，且α+β+γ＝1。

67、根据本技术的第二方面，提供一种非对称故障下新能源场站电压支撑能力评估系统，所述系统包括：

68、评估体系建立模块，配置为建立新能源场站电压支撑能力综合评估体系，所述新能源场站电压支撑能力综合评估体系包括基于无功裕度指标、功率振荡指标、电压对称性指标获取新能源场站电压支撑能力综合评估指标；

69、启动判别模块，配置为基于对并网点电压的监测结果，判别是否启动所述新能源场站电压支撑能力综合评估体系：

70、若并网点电压不合格，启动所述新能源场站电压支撑能力综合评估体系评估非对称故障下新能源场站电压支撑能力；

71、若并电网电压合格，不启动所述新能源场站电压支撑能力综合评估体系。

72、根据本技术的第三方面，提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现以上实施例中任一项所述的非对称故障下新能源场站电压支撑能力评估方法的步骤。

73、根据本技术的第四方面，提供一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现以上实施例中任一项所述的非对称故障下新能源场站电压支撑能力评估方法的步骤。

74、本发明实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：

75、本技术实施例通过考虑低穿期间的逆变器过电流限制与输出功率振荡限制，提出了非对称故障下的无功容量裕度指标和有功功率振荡指标，结合电压对称性指标，建立新能源场站电压支撑能力综合评估体系，在并网点电压不合格的情况下，启动所述新能源场站电压支撑能力综合评估体系，通过基于获取的无功裕度指标、功率振荡指标、电压对称性指标计算得到新能源场站电压支撑能力综合评估指标，实现对新能源并网系统电压支撑能力的综合评估，从而避免了对电压支撑能力的评估仅考虑并网点电压这一单一评价指标；而且可以避免在非对称故障中，由于新能源并网系统的输出功率存在二倍频的振荡，导致新能源机组的出力振荡幅度较大时，因旋转发电装置的惯性以及调度无法及时响应造成的机组损耗以及弃光弃风等现象；同时避免了逆变器在非对称故障下的控制易引起过电流，损坏电力电子器件的现象。

76、本技术以提升并网点电压对称性为目标，结合无功容量裕度指标和功率振荡指标，提出了新能源并网系统非对称故障下的低穿控制方法，使得在满足逆变器过电流限制与功率振荡限制的前提下，逆变器输出的电流指令可使并网点电压更具有对称性，使网侧的负序分量减少，提升了新能源并网系统对网侧的支撑效果。

77、应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本发明。