串补线路的次同步振荡抑制方法、装置、介质和设备与流程

本发明涉及，尤其是涉及一种串补线路的次同步振荡抑制方法、装置、介质和设备。

背景技术：

1、随着全球能耗持续增加，传统能源已无法满足当今世界可持续发展的需求。为了应对气候变化、能源危机和环境污染，以传统化石能源为主的能源结构逐步向可再生能源为主的能源结构转型，直驱风机因其较高的能量转换效率和较低的维护成本成为了新能源发展的重点。然而我国风能资源和负荷需求出现了明显的逆向分布的特点，大规模、远距离输送成为了我国风力发电外送的主要形式。为了解决电力系统发电端和用电端输电线路长，电能损耗严重问题，将电容器组与交流输电线路串联，能有效提高线路传输功率，但这也引发了直驱风机在并网过程中发生次同步振荡失稳的问题。

2、虽然已有许多控制策略被研究人员测试和验证，但对于实现直驱风电场输电线路次同步振荡的通用、稳定、快速抑制，仍存在很大挑战。例如，常规控制器有时并不能适用于所有的场合，如基于静止无功发生器(svg)控制策略。自抗扰控制策略虽能实现对次同步振荡的快速抑制，但存在参数多，整定困难的问题。

技术实现思路

1、基于此，有必要提供串补线路的次同步振荡抑制方法、装置、介质和设备，以解决现有技术难以实现通用、稳定、快速抑制次同步振荡的问题。

2、一种串补线路的次同步振荡抑制方法，应用于直驱风电场接入串补线路的并网系统，所述直驱风电场经过所述串补线路供电，所述方法包括：

3、获取预先构建的未知系统动态估计器，并基于所述未知系统动态估计器估计所述直驱风电场接入所述串补线路时的扰动估计值；

4、将所述扰动估计值作为附加补偿器叠加到所述控制系统的网侧换流器上；

5、在叠加完成后，基于所述扰动估计值对所述网侧换流器内的电流内环控制器的进行参数设计，以动态减小所述直驱风电场的电流跟踪误差。

6、在其中一个实施例中，所述方法，还包括：

7、基于所述直驱风机接入串补线路产生的扰动电流和电压影响风机网侧换流器输出电流和电压的状态空间表达式，构建当所述直驱风电场接入所述串补线路时，所述直驱风机所输出的变量电流和变量电压与所引起并网系统的扰动实际值之间的第一关系式；

8、获取预设的一阶低通滤波器，基于所述一阶低通滤波器构建第二关系式；其中，所述第二关系式为指示所述一阶低通滤波器将所述变量电流滤波处理为滤波变量电流，及将所述变量电压滤波处理为滤波变量电压的关系式；

9、基于所述第一关系式和所述第二关系式构建所述未知系统动态估计器。

10、在其中一个实施例中，所述直驱风机接入串补线路产生的扰动电流和电压影响风机网侧换流器输出电流和电压的状态空间表达式为：

11、

12、上式中，ugd、ugq、igd、igq指示直驱风机并网连接点在dq轴的输出电压和电流分量；r指示换流器交流侧等效电阻，lg指示网侧换流器侧交流滤波电感；ud、uq指示网侧换流器输出电压在d轴和q轴的分量；f1(δisub-d,δisub-q)、f2(δisub-d,δisub-q)指示次同步电流在d、q轴的扰动分量。

13、所述第一关系式为：

14、

15、上式中，ig-dq＝[igd igq]τ，指示所述变量电流；ug-dq＝[ugd ugq]τ，指示所述变量电压；d为扰动实际值。

16、在其中一个实施例中，所述一阶低通滤波器为：

17、()f＝()/(κs+1)

18、上式中，κ>0，为标量滤波常数；s域指示一阶低通滤波器所滤波的特征；

19、所述第二关系式为：

20、

21、上式中，ip-dqf为所述滤波变量电流，为所述滤波变量电流的时间导数，up-dqf为所述滤波变量电压，为所述滤波变量电压的时间导数。

22、在其中一个实施例中，所述未知系统动态估计器为：

23、

24、上式中，为扰动估计值。

25、在其中一个实施例中，所述基于所述未知系统动态估计器估计所述直驱风电场接入所述串补线路时的扰动估计值，包括：

26、通过调节所述一阶低通滤波器中的标量常数调节所述未知系统动态估计器，以估计所述直驱风电场接入所述串补线路时的扰动估计值。

27、在其中一个实施例中，所述电流内环控制器的参数设计为：

28、

29、上式中，upcc指示直驱风电场接入串补线路后输出的电压，kp指示电流内环控制器的比例增益，ki指示电流内环控制器的积分增益，kp>0、ki>0；为保持所述并网系统稳定性的参数项，为动态减小所述电流跟踪误差的参数项。

30、一种串补线路的次同步振荡抑制装置，应用于直驱风电场接入串补线路的并网系统，所述直驱风电场经过所述串补线路供电，所述装置包括：

31、扰动估计模块，用于获取预先构建的未知系统动态估计器，并基于所述未知系统动态估计器估计所述直驱风电场接入所述串补线路时的扰动估计值；

32、次同步振荡抑制模块，用于将所述扰动估计值作为附加补偿器叠加到所述控制系统的网侧换流器上；在叠加完成后，基于所述扰动估计值对所述网侧换流器内的电流内环控制器的进行参数设计，以动态减小所述直驱风电场的电流跟踪误差。

33、一种计算机可读存储介质，存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时，使得所述处理器执行上述串补线路的次同步振荡抑制方法的步骤。

34、一种串补线路的次同步振荡抑制设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时，使得所述处理器执行上述串补线路的次同步振荡抑制所述方法的步骤。

35、本发明提供了串补线路的次同步振荡抑制方法、装置、介质和设备，首先利用预先构建的未知系统动态估计器估计直驱风电场接入串补线路时的扰动估计值，将估计的扰动值作为附加补偿器叠加到控制系统的网侧换流器上。从而能够实时在线估计和调整未知扰动，实现在不同运行工况条件下对次同步振荡的有效抑制。在叠加完成后，基于扰动估计值对网侧换流器内的电流内环控制器进行参数设计，以动态减小直驱风电场的电流跟踪误差。通过对电流误差进行跟踪响应，能实现对次同步振荡的快速抑制。同时与基于静止同步发生器的控制策略相比结构简单，不会与风机变流器控制系统产生交互作用，抑制效果更为稳定。综上，本发明能通用、稳定、快速抑制次同步振荡。

技术特征：

1.一种串补线路的次同步振荡抑制方法，其特征在于，应用于直驱风电场接入串补线路的并网系统，所述直驱风电场经过所述串补线路供电，所述方法包括：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法，还包括：

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述直驱风机接入串补线路产生的扰动电流和电压影响风机网侧换流器输出电流和电压的状态空间表达式为：

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述一阶低通滤波器为：

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述未知系统动态估计器为：

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述基于所述未知系统动态估计器估计所述直驱风电场接入所述串补线路时的扰动估计值，包括：

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述电流内环控制器的参数设计为：

8.一种串补线路的次同步振荡抑制装置，其特征在于，应用于直驱风电场接入串补线路的并网系统，所述直驱风电场经过所述串补线路供电，所述装置包括：

9.一种计算机可读存储介质，其特征在于，存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时，使得所述处理器执行如权利要求1至7中任一项所述方法的步骤。

10.一种串补线路的次同步振荡抑制设备，其特征在于，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时，使得所述处理器执行如权利要求1至7中任一项所述方法的步骤。

技术总结
本发明公开了一种串补线路的次同步振荡抑制方法、装置、介质和设备，首先利用预先构建的未知系统动态估计器估计直驱风电场接入串补线路时的扰动估计值，将估计的扰动值作为附加补偿器叠加到控制系统的网侧换流器上。从而能够实时在线估计和调整未知扰动，实现在不同运行工况条件下对次同步振荡的有效抑制。在叠加完成后，基于扰动估计值对网侧换流器内的电流内环控制器进行参数设计，以动态减小直驱风电场的电流跟踪误差。通过对电流误差进行跟踪响应，能实现对次同步振荡的快速抑制。同时与基于静止同步发生器的控制策略相比结构简单，不会与风机变流器控制系统产生交互作用，抑制效果更为稳定。综上，本发明能通用、稳定、快速抑制次同步振荡。

技术研发人员：奚鑫泽,邢超,李胜男,覃日升,许守东,徐志
受保护的技术使用者：云南电网有限责任公司电力科学研究院
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13