一种基于谐振稳定性的变流器最大并网容量评估方法

1.本发明涉及电力系统领域，具体的是一种基于谐振稳定性的变流器最大并 网容量评估方法。


背景技术：

2.以光伏发电、力发电和水力发电为代表的可再生能源发电正在快速发展， 在将来的能源组成中必将占据重要的地位。可再生能源的风电和光伏受制于天 气、地域等因素具有明显的分散性和随机性两大特点，这两个特点决定了可再 生能源发电不能像传统的大型火力发电进行集中发电，当前最为理想的选择是 将新能源进行集总式发电，即以集群的方式集中或分散对外供电。在对新能源 发电的实际应用工程中，分布式发电系统可以作为独立运行的电源对负荷进行 供电，也可以通过并入电网参与大电网的运行。
3.新能源集中并网导致谐波交互、谐振、振荡等稳定性问题，会造成设备故 障损坏、生产人员生命安全受到威胁等问题，严重时可能造成电网电压跌落， 导致电网难以稳定运行。
4.当前应对大规模变流器并网产生的振荡，通常采取将新能源机组或场站进 行切除的方法。对于并在大电网运行的新能源场站，其切除会对电网的频率稳 定和电压稳定产生冲击，减小这种冲击的最核心方法是尽可能减小切除机组的 容量，即始终保持最大容量的接入，其对电网的冲击较小且对系统的动态支撑 能力较强。另一方面，面对等待接入的机组，也有必要在保证系统稳定的前提 下，综合考虑已并网机组和待并网机组的稳定特性，选取其中的最大容量组合， 实现对新能源的有效合理利用。综上，针对变流器容易出现的谐振稳定性前提 下对变流器的最大并网容量进行评估是支撑新能源及其消纳电网稳定可靠运行 的关键。


技术实现要素：

5.为解决上述背景技术中提到的不足，本发明的目的在于提供一种基于谐振 稳定性的变流器最大并网容量评估方法。
6.本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
7.一种基于谐振稳定性的变流器最大并网容量评估方法，所述评估方法包括 以下步骤：
8.s1、根据变流器的电流环控制，将变流器化为诺顿等效电路；
9.s2、将待分析的变流器按照容量从大到小的顺序，形成序列s，s表示为如 式(1)所示：
10.s＝{c1,
…ci
,
…cn
}
ꢀꢀ
(1)
11.其中，ci为i个变流器的额定容量，且有c1≥ci≥cn；
12.设序列s对应的变流器等效并联导纳为{y1,
…
,yi,
…
,yn}，序列对应的导纳 为将各个变流器对应的导纳相加，则序列s对应的组合导纳如式(2)所示：
[0013][0014]
其中，ys为序列s对应的组合导纳；
[0015]
对ys进行奈奎斯特稳定性分析，得出其稳定性结论，稳定的组合和被移除 变流器组成的组合如式(3)表示；
[0016][0017]
其中，sj为稳定的组合，s
re
为被移除机组按照从大到小的顺序形成的组合；
[0018]
s3、将序列sj视为一个整体，将s
re
中的机组依次与sj进行组合，根据其组 合导纳进行奈奎斯特稳定性判断。
[0019]
进一步地，所述s1中的具体过程为：将变流器等效为受控电流源并联导纳， 将导纳表示为含拉普拉斯算子s的频域解析式。
[0020]
进一步地，所述s2中的稳定性结论如下：
[0021]
如果序列s构成的变流器组合稳定，则当前序列s即为最大并网容量；
[0022]
如果序列s构成的变流器组合不稳定，则将容量最小的变流器移除，构成 新的序列，并考察新序列对应的组合导纳稳定性；如果新的序列不稳定，则继 续移除当前序列中容量最小的变流器，考察剩余变流器的稳定性，直至找到稳 定的组合，同时被移除的变流器机组重新构成一个序列，稳定的组合和被移除 变流器组成的组合如式(3)表示。
[0023]
进一步地，所述s3中稳定性判断方法如下：
[0024]
对组合{sj,c
j+1+p
}(p＝1,2,
…
,n-j-1)进行稳定性判断，如果组合{sj,c
j+1+p
}稳定， 则将变流器机组c
j+1+p
加入序列sj；
[0025]
如果组合{sj,c
j+1+p
}不稳定，则移除机组c
j+1+p
，序列s
re
中的机组全部完成 了稳定性判断后，得到的序列sj的变流器组合即为最大并网容量组合。
[0026]
本发明的有益效果：
[0027]
本发明解决现有技术中无法保证并网变流器机组为最大容量组合的问题， 通过将容量与谐振稳定性判断相结合，总是对当前的最大容量精细稳定性判断， 在保证判断正确性的前提下减小了稳定性判断的规模，提高了稳定性分析的效 率，加强了大规模新能源电网的稳定性，保证新能源变流器并网或切除都对电 网的冲击最小，提高了电力系统整体的安全运行水平。
附图说明
[0028]
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施 例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领 域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获 得其他的附图；
[0029]
图1是本发明评估方法流程示意图。
具体实施方式
[0030]
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清 楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是 全部的实施例。基于
本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造 性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
[0031]
如图1所示，s
n-1
为移除所有变流器机组中最小容量的机组后形成的序列。 一种基于谐振稳定性的变流器最大并网容量评估方法，具体内容包括：
[0032]
s1、根据变流器的电流环控制，将变流器化为诺顿等效电路，即将变流器 等效为受控电流源并联导纳，将导纳表示为含拉普拉斯算子s的频域解析式；
[0033]
s2、将待分析变流器按照容量从大到小的顺序，形成序列s，s可表示为如 式(1)所示：
[0034]
s＝{c1,
…ci
,
…cn
}
ꢀꢀ
(1)
[0035]
其中，ci为i个变流器的额定容量，且有c1≥ci≥cn。
[0036]
设序列s对应的变流器等效并联导纳为{y1,
…
,yi,
…
,yn}，序列对应的导纳 为将各个变流器对应的导纳相加，则序列s对应的组合导纳如式(2)所示：
[0037][0038]
其中，ys为序列s对应的组合导纳。
[0039]
对ys进行奈奎斯特稳定性分析，得出其稳定性结论。如果序列s构成的变 流器组合稳定，则当前序列s即为最大并网容量。如果序列s构成的变流器组 合不稳定，则将容量最小的变流器移除，构成新的序列，并考察新序列对应的 组合导纳稳定性；如果新的序列不稳定，则继续移除当前序列中容量最小的变 流器，考察剩余变流器的稳定性，直至找到稳定的组合，同时被移除的变流器 机组重新构成一个序列，稳定的组合和被移除变流器组成的组合可如式(3)表 示。
[0040][0041]
其中，sj为稳定的组合，s
re
为被移除机组按照从大到小的顺序形成的组合。
[0042]
s3、将序列sj视为一个整体，将s
re
中的机组依次与sj进行组合，根据其组 合导纳进行奈奎斯特稳定性判断，即对组合{sj,c
j+1+p
}(p＝1,2,
…
,n-j-1)进行稳定性 判断，如果组合{sj,c
j+1+p
}稳定，则将变流器机组c
j+1+p
加入序列sj，如果组合{sj, c
j+1+p
}不稳定，则移除机组c
j+1+p
。序列s
re
中的机组全部完成了稳定性判断后， 得到的序列sj的变流器组合即为最大并网容量组合。
[0043]
本发明构建并网变流器的诺顿等效电路，计算诺顿等效电路导纳频域解析 式。首先针对所有待评估变流器并网情况下进行谐振稳定性分析，如果系统不 稳定，则将序列中最小容量的变流器移除，继续对剩余机组并网情况下的进行 谐振稳定性分析，直到找到稳定的组合，将得到的稳定组合视为一个整体，被 移除的变流器重新按照从大到小的顺序形成新的序列，将前次得到的稳定组合 依次与被移除的组合中的变流器进行组合，并判断组合的稳定性，直到被移除 的变流器组合中的最后一个，最终得到的组合即为所求的变流器最大并网容量 组合，从而实现对变流器最大并网容量的评估。当系统需要接入或切除变流器 时，通过此方法可以减小对系统的冲击，加强系统稳定。
[0044]
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业 的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中 描述的只是说明本
发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明 还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。