基于超级电容的电网次同步振荡抑制方法及系统与流程

本发明涉及电网治理，具体为基于超级电容的电网次同步振荡抑制方法及系统。

背景技术：

1、为实现低碳绿色发展，现阶段用电侧电力电子负荷比重不断提升，逐渐替代采用化石能源做为动力的负荷，电网发电侧光伏发电和风电发电占有比率逐渐上升，电能传输侧柔性直流输电技术得到应用。随着电力电子设备增多，电力系统更加复杂，负荷特性的改变使得电力系统稳定性方面出现了新的问题。

2、高比例同类型电力电子变换器接入电网，将使得电网系统的惯性和阻尼减小，出现扰动时易产生低频振荡，出现电网电压大幅度波动和高功率波动，造成变流器脱网、设备损坏、系统停运等问题，威胁电网系统安全稳定运行，影响经济效益和社会效益。

3、因此亟需基于超级电容的电网次同步振荡抑制方法在振荡发生初期有效抑制电网的次同步振荡。

技术实现思路

1、本部分的目的在于概述本发明的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本技术的说明书摘要和发明名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和发明名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本发明的范围。

2、鉴于上述存在的问题，提出了本发明。

3、因此，本发明解决的技术问题是：提出一种电网次同步振荡抑制方法，解决配电网电力电子化带来的供电系统电网电压次同步振荡问题。

4、为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：基于超级电容的电网次同步振荡抑制方法，包括：

5、获取电网电压信号及电网电流信号，变换得到电网电压次同步分量；

6、根据电网电压次同步分量是否超过次同步振荡阈值；

7、根据阈值对电网次同步振荡治理。

8、作为本发明所述的基于超级电容的电网次同步振荡抑制方法的一种优选方案，其中，所述获取电网电压信号及电网电流信号包括：

9、将电网电压信号、电流信号经clark变换和park变换，通过滤波器，得到电压、电流次同步分量，将电流次同步分量经锁相环得到精确振荡电流幅值和相角。

10、作为本发明所述的基于超级电容的电网次同步振荡抑制方法的一种优选方案，其中，所述同步振荡阈值包括：

11、当dq轴次同步电压分量幅值达到正常dq轴电压的k倍且达到持续时间t，则认为dq轴次同步电压分量超过设定的阈值，若超过阈值对电网进行次同步振荡治理，若未超过阈值不进行次同步振荡治理，其中k表示灵敏系数。

12、作为本发明所述的基于超级电容的电网次同步振荡抑制方法的一种优选方案，其中，所述电网次同步振荡治理包括：

13、将采样电网电压信号经clark变换和park变换，得到d轴电压反馈值和q轴电压反馈值，输入次同步振荡抑制器；

14、将和输入滤波器滤波，经过滤波得到dq轴次同步分量和，计算次同步电压模值，其中为d轴次同步分量，为q轴次同步分量；

15、将采样电网电流信号经clark变换和park变换，得到d轴电流反馈值和q轴电流反馈值，输入次同步振荡抑制器；

16、将和输入滤波器，经过滤波得到dq轴次同步分量和，其中为d轴次同步分量，为q轴次同步分量；

17、将和输入次同步锁相环节，得到次同步振荡角度，经补偿后，将和和次同步振荡补偿角度输入反park变换环节，得到次同步电流dq轴阻尼量和，其中为d轴次同步阻尼量，为q轴次同步阻尼量；

18、得到dq轴次同步阻尼量、后，若次同步电压模值大于设定振荡目标值，将dq轴次同步阻尼量加入双向变流补偿发生装置控制环节，抑制电网次同步振荡；

19、当振荡治理完毕后再次检测dq轴次同步电压分量，若未超过阈值结束抑制，若超过阈值对电网进行次同步振荡治理。

20、作为本发明所述的基于超级电容的电网次同步振荡抑制方法的一种优选方案，其中，所述计算次同步电压模值包括：

21、；

22、其中，表示d轴次同步分量，表示q轴次同步分量。

23、本发明的另外一个目的是提供基于超级电容的电网次同步振荡抑制系统其能通过对附加在电网的双向变流补偿发生装置和超级电容器进行控制，从而抑制电网系统次同步振荡，解决了储能设备高比功率和高比能量输出之间的矛盾。

24、为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：基于超级电容的电网次同步振荡抑制系统，包括：

25、次同步振荡抑制模块，超级电容器模块，双向变流补偿模块；

26、所述次同步振荡抑制模块用于判断次同步振荡发生和生成次同步阻尼量；

27、所述超级电容器模块用于作为逆变环节电源；

28、所述双向变流补偿模块用于在双向变流补偿发生装置的逆变控制中加入次同步振荡抑制器生成的次同步阻尼量。

29、作为本发明所述的基于超级电容的电网次同步振荡抑制系统的一种优选方案，其中，所述次同步振荡抑制模块包括：信号处理模块，滤波模块，次同步锁相模块；

30、所述信号处理模块用于通过采样环节实时监测电网状态，获取电网电压信号、电流信号，通过信号处理环节，将得到的三相电压信号、电流信号进行处理，经clark变换和park变换得到dq轴下的电压值和电流值；

31、所述滤波模块用于通过滤波环节，将得到的dq轴电压、电流进行滤波处理，滤除采样信号中的基波含量，提取dq轴电压、电流中的次同步分量；

32、所述次同步锁相模块用于通过次同步锁相环，对次同步电流锁相得到次同步电流振荡幅值和角度，通过反park变换生成作用于双向变流补偿模块发生装置的次同步电流dq轴阻尼量。

33、作为本发明所述的基于超级电容的电网次同步振荡抑制系统的一种优选方案，其中，所述超级电容器模块包括：超级电容模块、等效电阻模块、滤波电感模块和ac/dc双向变换模块；

34、通过线路和双向变流补偿模块发生装置的ac/dc双向变换模块相连，储存能量和电容器两端电压关系满足预设条件，超级电容模块和等效电阻模块连接，等效电阻模块和滤波电感模块连接，滤波电感模块和ac/dc双向变换模块连接；

35、所述电压关系满足，

36、；

37、其中，表示超级电容，表示超级电容侧直流电压值。

38、一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现如上所述方法的步骤。

39、一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如上所述方法的步骤。

40、本发明的有益效果：本发明提供的基于超级电容的电网次同步振荡抑制方法采用电网电压提取次同步振荡信号，判断是否发生次同步振荡现象，相比采用电网电流提取次同步振荡信号判断次同步振荡发生具有更高准确度；将电网电流经坐标变换后采用滤波器提取次同步分量，再经锁相环准确得到振荡电流的幅值和相位，实现准确跟踪振荡频率，进行针对性补偿；采用超级电容器做为储能介质，可快速响应控制，实现短时间高功率输出，在振荡初期进行抑制，减小次同步振荡抑制系统的容量设计；双向变流补偿发生装置能够实现交流与直流之间能量双向流动，且双向变流补偿发生装置直流侧电压变化范围宽，能够满足超级电容器的充放电需要，除用于次同步振荡抑制外，本系统还具有削峰填谷、有功潮流控制，无功电压调节等功能。