一种海上风电柔直并网系统宽频振荡稳定判别方法及装置

本发明属于电网并网，尤其涉及一种海上风电柔直并网系统宽频振荡稳定判别方法及装置。

背景技术：

1、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。

2、海上风电具有运行效率高、不占用土地和适合大规模开发等优点，因此在近年来在全球范围内得到了快速发展。截至2021年年底，全球累计海上风电容量达到56gw，同比增长58％。基于模块化多电平换流器(modular multilevel converter,mmc)的柔性直流输电技术具有损耗小、输出电压谐波含量低等优点，适用于大规模、远距离海上风电的输送。

3、mmc的调制信号与子模块电容、桥臂电感等相互作用使mmc呈现多频率耦合特性，致使mmc系统中存在宽频带不稳定的风险，振荡事故频发，危害电力系统安全。

4、目前mmc系统稳定性分析方法主要有动态相量法，谐波状态空间法、基于谐波线性化的阻抗法等。动态相量法将非线性时变系统通过坐标变换转为非线性时不变系统，进而结合线性化及相关经典理论分析判据进行后续系统稳定性分析。对于简单系统建模比较简单，缺点是当存在多频率相互耦合的情况下，不同坐标系的转换较为复杂，不利于一般化工况的建模分析。谐波线性化法在系统的激励中注入某一频率下的小扰动信号，分别推导状态变量中扰动频率所对应的响应，从而获得仅考虑小扰动分量的线性模型。对于简单系统建模比较简单，中间过程包含手工推导部分，当考虑高次谐波时，推导将变得十分繁琐且耗时。

5、综上所述，目前针对海上风电经mmc柔直并网系统的宽频振荡问题，多采用阻抗法或谐波线性化等方法进行分析，忽略了高次谐波间的耦合作用，降低了海上风电经mmc柔直并网系统稳定性分析结果的准确性及速度。

技术实现思路

1、为了解决上述背景技术中存在的技术问题，本发明提供一种海上风电柔直并网系统宽频振荡稳定判别方法及装置，其适用于海上风电经mmc柔直并网系统，利用floquet理论直接对海上风电经mmc柔直并网系统的线性时间周期系统模型进行稳定性分析。

2、为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

3、本发明的第一个方面提供一种海上风电柔直并网系统宽频振荡稳定判别方法。

4、一种海上风电柔直并网系统宽频振荡稳定判别方法，其包括：

5、基于海上风电经mmc柔直并网系统的拓扑结构及相关参数，根据预设等效条件及假设条件，构建出海上风电经mmc柔直并网系统的状态空间方程，在稳态周期轨迹处对海上风电经mmc柔直并网系统的状态空间方程作线性化处理，得到海上风电经mmc柔直并网系统的线性时间周期系统模型；

6、利用floquet理论直接对所述海上风电经mmc柔直并网系统的线性时间周期系统模型的稳定性进行分析，判别出所述海上风电经mmc柔直并网系统的宽频振荡稳定性。

7、作为第一个方面的一种实施方式，在构建海上风电经mmc柔直并网系统的状态空间方程的过程中，预设等效条件为：在预设短时间内认为风电场输出功率恒定，将风力机、发电机和机侧变流器均等效为受控电流源。

8、作为第一个方面的一种实施方式，在构建海上风电经mmc柔直并网系统的状态空间方程的过程中，预设假设条件为：假设电网侧mmc对直流电压控制达到预设要求，风场侧mmc直流电压近似不变，将直流电缆和电网侧mmc用直流恒压源代替。

9、作为第一个方面的一种实施方式，在稳定性进行分析的过程中，求解所述海上风电经mmc柔直并网系统的线性时间周期系统模型所对应的状态转移矩阵，对所述状态转移矩阵求解floquet乘子，当floquet乘子位于单位圆外则系统不稳定，当floquet乘子位于单位圆内则系统稳定。

10、作为第一个方面的一种实施方式，所述海上风电经mmc柔直并网系统的状态空间方程所对应的模型包括mmc主电路模型、海上风电场及互联部分主电路模型、mmc控制系统模型以及风电场控制系统模型。

11、作为第一个方面的一种具体实施方式，所述mmc控制系统模型为：采用同步旋转坐标系下电压外环和电流内环双闭环串级控制模型；所述风电场控制系统模型为：采用电压电流双环控制模型。

12、本发明的第二个方面提供一种海上风电柔直并网系统宽频振荡稳定判别装置。

13、一种海上风电柔直并网系统宽频振荡稳定判别装置，其包括：

14、线性时间周期系统构建模块，其用于基于海上风电经mmc柔直并网系统的拓扑结构及相关参数，根据预设等效条件及假设条件，构建出海上风电经mmc柔直并网系统的状态空间方程，在稳态周期轨迹处对海上风电经mmc柔直并网系统的状态空间方程作线性化处理，得到海上风电经mmc柔直并网系统的线性时间周期系统模型；

15、宽频振荡稳定性判断模块，其用于利用floquet理论直接对所述海上风电经mmc柔直并网系统的线性时间周期系统模型的稳定性进行分析，判别出所述海上风电经mmc柔直并网系统的宽频振荡稳定性。

16、作为第二个方面的一种实施方式，在构建海上风电经mmc柔直并网系统的状态空间方程的过程中，预设等效条件为：在预设短时间内认为风电场输出功率恒定，将风力机、发电机和机侧变流器均等效为受控电流源。

17、作为第二个方面的一种实施方式，在构建海上风电经mmc柔直并网系统的状态空间方程的过程中，预设假设条件为：假设电网侧mmc对直流电压控制达到预设要求，风场侧mmc直流电压近似不变，将直流电缆和电网侧mmc用直流恒压源代替。

18、作为第二个方面的一种实施方式，在稳定性进行分析的过程中，求解所述海上风电经mmc柔直并网系统的线性时间周期系统模型所对应的状态转移矩阵，对所述状态转移矩阵求解floquet乘子，当floquet乘子位于单位圆外则系统不稳定，当floquet乘子位于单位圆内则系统稳定。

19、本发明的第三个方面提供一种计算机可读存储介质。

20、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如上述所述的海上风电柔直并网系统宽频振荡稳定判别方法中的步骤。

21、本发明的第四个方面提供一种电子设备。

22、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如上述所述的海上风电柔直并网系统宽频振荡稳定判别方法中的步骤。

23、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

24、本发明根据预设等效条件及假设条件构建出海上风电经mmc柔直并网系统的状态空间方程，在稳态周期轨迹处对海上风电经mmc柔直并网系统的状态空间方程作线性化处理，保留一阶项并忽略高次项，得到海上风电经mmc柔直并网系统的线性时间周期系统模型，利用floquet理论直接对所述海上风电经mmc柔直并网系统的线性时间周期系统模型的稳定性进行稳定性分析，可以考虑不同频率的周期成分间的耦合作用，解决了现有的海上风电经mmc柔直并网系统的宽频振荡分析的过程中忽略了高次谐波间的耦合作用，而影响稳定性分析结果准确性的问题，避免了推导复杂的lti模型及传递函数，同时具有较高的计算精度，提高了海上风电经mmc柔直并网系统稳定性分析结果的准确性及速度。

25、本发明附加方面的优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。