一种新能源并网变流器的参数确定方法及装置与流程

本技术涉及新能源场站并网保护，特别涉及一种新能源并网变流器的参数确定方法及装置。

背景技术：

1、随着逆变型分布式电源(inverter interfaced distributed generation，iidg)高比例渗透入配电系统，配电网的故障特性将发生本质变化。但由于厂家控制参数的“黑箱化”，从而影响仿真模型的构建的精准性，进而影响评估的故障特性的真实性，使得仿真波形与现场录波存在较大的差异。新能源并网变流器作为新能源接入电力系统的接口，是决定新能源并网运行特性的关键部分，变流器控制参数的准确性无论在其运行特性分析还是故障保护中都尤为重要。

2、现有的参数确定方法所构建的新能源变流器等效模型只能得到变流器稳定工作状态的模型，无法准确反应新能源电源的故障暂态特性，无法适用于电磁暂态的分析，也使得确定出的变流器参数准确度低。

技术实现思路

1、为了解决现有技术的问题，本技术实施例提供了一种新能源并网变流器的参数确定方法及装置。所述技术方案如下：

2、一方面，提供了一种新能源并网变流器的参数确定方法，应用于新能源并网系统，所述新能源并网系统包括依次连接的新能源电源、变流器、变压器和公共电网系统；所述方法包括：

3、基于预设dq轴电流的指令值、变流器与公共连接点之间的等效储能值、锁相环输出角频率、比例积分控制器参数构建关于dq轴电流和时间的初始二维微分方程；初始二维微分方程中的dq轴电流分量相互耦合；变流器包括比例积分控制器；

4、对初始二维微分方程中的参数进行重构，得到互为共轭的两个变量对应的目标二维微分方程；两个变量是基于对dq轴电流进行复数构建得到的；

5、基于两个变量与dq轴电流之间的线性关系，对目标二维微分方程进行解析处理，得到参数确定模型；参数确定模型表征dq轴电流与锁相环输出角频率、比例积分控制器参数的映射关系；

6、利用粒子群算法对参数确定模型的比例积分控制器参数进行寻优处理，得到目标比例积分控制器参数。

7、于一个示例性的实施方式中，基于两个变量与dq轴电流之间的线性关系，对目标二维微分方程进行解析处理，得到参数确定模型，包括：

8、对目标二维微分方程进行求解，得到两个变量中任意一个变量对应的解析方程；

9、对解析方程中的指数项进行复数重构，得到复数重构后的目标解析方程；

10、基于两个变量与dq轴电流之间的线性关系，对目标解析方程进行解析，得到dq轴电流的时域解析方程；

11、将dq轴电流的时域解析方程确定为参数确定模型。

12、于一个示例性的实施方式中，参数确定模型为如下方程：

13、

14、其中，id(t)表示时间t的d轴电流；iq(t)表示时间t的q轴电流；和分别为故障后d轴电流和q轴电流的指令值；a1＝sqrt((c1r)2+(c1i)2)；

15、a2＝sqrt((c2r)2+(c2i)2)；n1＝arctan(c1i/c1r)；n2＝arctan(c2i/c2r)；c1r，c1i和c2r，c2i表示将故障发生时刻dq轴电流不突变对应的其他参数变量代入参数确定模型得到的参数；m1、m2、α和β均是基于预设dq轴电流的指令值、等效储能值、锁相环输出角频率和比例积分控制器参数确定的参数变量。

16、于一个示例性的实施方式中，利用粒子群算法对参数确定模型的比例积分控制器参数进行寻优处理，得到目标比例积分控制器参数，包括：

17、在变压器与公共电网系统之间存在故障的情况下，确定故障暂态过程对应的目标暂态电性能数据集；目标暂态电性能数据集表征多个采样时间对应的锁相环输出角频率和dq轴电流测量值情况；变压器位于变流器与公共电网系统之间；

18、基于参数确定模型和目标暂态电性能数据集确定目标暂态电性能数据集中每个采样时间对应的dq轴电流计算值；

19、基于目标暂态电性能数据集中各采样时间的dq轴电流测量值和对应的dq轴电流计算值确定出拟合相似度值；拟合相似度值表征各采样时间的dq轴电流测量值与对应的dq轴电流计算值之间的相似程度；

20、利用粒子群算法不断迭代更新参数确定模型中的比例积分控制器参数，直至达到预设迭代次数，并将预设迭代次数中拟合相似度值的收敛值确定为目标拟合相似度值；

21、将目标拟合相似度值对应的比例积分控制器参数确定为目标比例积分控制器参数。

22、于一个示例性的实施方式中，在第k次迭代过程中，若第k次迭代对应的拟合相似度值大于或者等于平均拟合相似度值；则将粒子群算法中的权重系数确定为第一预设权重系数；平均拟合相似度值是基于k次迭代中各迭代次对应的拟合相似度值和k确定的；若第k次迭代对应的拟合相似度值小于平均拟合相似度值；则将粒子群算法中的权重系数确定为第二预设权重系数；k为自然数；

23、第二预设权重系数是基于如下公式确定的：

24、

25、其中，ωmin表示第三预设权重系数；ωmax表示第一预设权重系数；zk表示第k次迭代对应的拟合相似度值；zmin表示k次迭代中的最小拟合相似度值；zavg表示平均拟合相似度值；第一预设权重系数大于第三预设权重系数。

26、于一个示例性的实施方式中，确定采样时间对应的锁相环输出角频率的方法包括：

27、获取采样时间对应的故障前后公共连接点的电压参数、比例积分控制器参数和工频角频率；

28、基于采样时间对应的故障前后公共连接点的电压参数、比例积分控制器参数和工频角频率确定采样时间对应的锁相环输出相角变化值；

29、基于锁相环输出相角变化值、工频角频率和故障后公共连接点的电压相角确定采样时间对应的锁相环输出角频率。

30、于一个示例性的实施方式中，拟合相似度值是基于如下公式计算得到的：

31、

32、其中，n表示粒子数量；n为大于或者等于1的自然数；id_mea(k)和iq_mea(k)分别为第k个d轴电流和q轴电流的测量值，id_cal(k)和iq_cal(k)分别为第k个d轴电流和q轴电流的计算值。

33、于一个示例性的实施方式中，在第n次迭代后，第k个粒子的更新位置可以基于如下公式计算得到：

34、

35、第k个粒子的更新速度可以基于如下公式计算得到：

36、

37、其中，分别表示第n次迭代后的第k个粒子的更新位置，第n-1次迭代后的第k个粒子的更新位置；分别表示第n次迭代后的第k个粒子的更新速度，第n-1次迭代后的第k个粒子的更新速度；ω表示权重系数；c1表示个体学习因子；c2表示集体学习因子；r1和r2为区间[0,1]内的随机数以增加搜索的随机性；为第k个粒子搜索到的最优位置，为群体搜索的最优位置。

38、于一个示例性的实施方式中，初始二维微分方程表示如下：

39、

40、其中，δω＝ω0-ωpll，表示工频角频率与实际电气耦合项的角频率的误差值；id和iq分别表示d轴电流和q轴电流；id*和iq*分别表示d轴电流的指令值和q轴电流的指令值；l表示变流器与公共连接点之间的等效电感，r表示变流器与公共连接点之间的等效电阻；kip、kii分别为电流内环比例积分控制器参数中的比例系数和积分系数。

41、于一个示例性的实施方式中，互为共轭的两个变量可以分别表示为x1和x2；

42、其中，x1＝id+jiq，x2＝id-jiq；id和iq分别表示d轴电流和q轴电流。

43、于一个示例性的实施方式中，目标二维微分方程可以表示如下：

44、

45、其中，m＝(kip+r)/l,n＝δω,l＝kii/l,p＝kii/l×id*，q＝kii/l×iq*，在构建完成后的参数确定模型中均为常数。

46、另一方面，提供了一种新能源并网变流器的参数确定装置，装置包括：

47、构建模块，用于基于预设dq轴电流的指令值、变流器与公共连接点之间的等效储能值、锁相环输出角频率、比例积分控制器参数构建关于dq轴电流和时间的初始二维微分方程；初始二维微分方程中的dq轴电流分量相互耦合；变流器包括比例积分控制器；

48、重构模块，用于对初始二维微分方程中的参数进行重构，得到互为共轭的两个变量对应的目标二维微分方程；两个变量是基于对dq轴电流进行复数构建得到的；

49、解析模块，用于基于两个变量与dq轴电流之间的线性关系，对目标二维微分方程进行解析处理，得到参数确定模型；参数确定模型表征dq轴电流与锁相环输出角频率、比例积分控制器参数的映射关系；

50、处理模块，用于利用粒子群算法对参数确定模型的比例积分控制器参数进行寻优处理，得到目标比例积分控制器参数。

51、另一方面，提供了一种电子设备，包括处理器和存储器，所述存储器中存储有至少一条指令或者至少一段程序，所述至少一条指令或者所述至少一段程序由所述处理器加载并执行以实现上述任一方面的新能源并网变流器的参数确定方法。

52、另一方面，提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质中存储有至少一条指令或者至少一段程序，所述至少一条指令或者所述至少一段程序由处理器加载并执行以实现如上述任一方面的新能源并网变流器的参数确定方法。

53、另一方面，提供了一种计算机程序产品或计算机程序，该计算机程序产品或计算机程序包括计算机指令，该计算机指令存储在计算机可读存储介质中。电子设备的处理器从计算机可读存储介质读取该计算机指令，处理器执行该计算机指令，使得该电子设备执行上述任一方面的新能源并网变流器的参数确定方法。

54、本技术通过充分考虑了锁相环动态特性对参数辨识的影响，建立了精确的参数确定模型，从而提高了对系能源并网变流器的参数辨识的准确性，具体构建过程如下：基于预设dq轴电流的指令值、变流器与公共连接点之间的等效储能值、锁相环输出角频率、比例积分控制器参数构建关于dq轴电流和时间的初始二维微分方程；初始二维微分方程中的dq轴电流分量相互耦合；变流器包括比例积分控制器；对初始二维微分方程中的参数进行重构，得到互为共轭的两个变量对应的目标二维微分方程；两个变量是基于对dq轴电流进行复数构建得到的；基于两个变量与dq轴电流之间的线性关系，对目标二维微分方程进行解析处理，得到参数确定模型；参数确定模型表征dq轴电流与锁相环输出角频率、比例积分控制器参数的映射关系；然后再利用粒子群算法对参数确定模型的比例积分控制器参数进行寻优处理，得到目标比例积分控制器参数，从而实现对比例积分控制器的参数的准确辨识，将其代入参数确定模型，从而得到目标参数确定模型，基于该准确的目标参数确定模型对新能源接入的电网故障特征和继电保护的研究具有重要意义。