一种新能源场站次超同步振荡自适应抑制方法和装置与流程

本发明涉及次/超同步振荡抑制，尤其涉及一种新能源场站次超同步振荡自适应抑制方法和装置。

背景技术：

1、随着风电、光伏等可再生能源发电的迅速发展，并通过电力电子变流器大规模集群接入电网，其参与或引发的新型次同步振荡(sub synchronous oscillation，sso)问题得到广泛关注。

2、由于机理上涉及多变流器、风电机组和交直流电网间的动态相互作用，振荡的频率、阻尼或稳定性受变流器和电网诸多参数，乃至风速等外部条件的影响，影响因素复杂特征，机理及分析手段困难；振荡频率呈现随机时变、范围宽的特性，频率时变会给检测和抑制带来新困难。

3、为了应对频率时变带来的抑制难题，目前抑制策略通常采用宽频带滤波器进行振荡分量提取，但由于滤波器在不同频率点的幅频和相频特性有差异，导致阻尼能力发生变化，抑制效果降低。

技术实现思路

1、本发明提供了一种新能源场站次超同步振荡自适应抑制方法和装置，解决了由于滤波器在不同频率点的幅频和相频特性有差异，导致阻尼能力发生变化，抑制效果降低的技术问题。

2、本发明提供的一种新能源场站次超同步振荡自适应抑制方法，应用于与新能源场站内的并网逆变器控制器通信连接的阻尼控制器，所述阻尼控制器包括滤波器和比例移相器，所述方法包括：

3、获取初始阻尼特性参数，并实时检测控制信号的实时系统频率；

4、对所述实时系统频率进行滑窗fft分解，提取多个特定频次对应的谐波分量；

5、若任一所述谐波分量大于启动阈值，则根据所述谐波分量所属的系统振荡频率和预设的滤波器带宽参数，确定滤波器对应的第一目标参数并校正；

6、根据所述系统振荡频率、所述初始阻尼特性参数和所述第一目标参数，结合预设的阻抗传递函数，确定比例移相器对应的第二目标参数并校正；

7、采用所述滤波器与所述比例移相器对所述控制信号进行调整，生成目标控制信号并输出至所述并网逆变器控制器。

8、可选地，所述对所述实时系统频率进行滑窗fft分解，提取多个特定频次对应的谐波分量的步骤，包括：

9、对所述实时系统频率进行滑窗fft分解，得到各频次分别对应的初始谐波分量曲线；

10、从各所述初始谐波分量曲线中提取多个特定频次对应的谐波分量曲线；

11、按照预设的计算间隔提取所述谐波分量曲线上的预设数量点，计算各所述特定频次对应的谐波分量。

12、可选地，所述若任一所述谐波分量大于启动阈值，则根据所述谐波分量所属的系统振荡频率和预设的滤波器带宽参数，确定滤波器对应的第一目标参数并校正的步骤，包括：

13、若任一所述谐波分量大于启动阈值，则将所述谐波分量所属的系统振荡频率作为中心频率计算实时角频率；

14、计算所述实时角频率与预设的滤波器带宽参数之间的比值，得到滤波器对应的品质因数；

15、采用所述实时角频率和所述品质因数作为第一目标参数并校正所述滤波器内的设置参数。

16、可选地，所述初始阻尼特性参数包括初始幅频特性和初始相频特性；所述根据所述系统振荡频率、所述初始阻尼特性参数和所述第一目标参数，结合预设的阻抗传递函数，确定比例移相器对应的第二目标参数并校正的步骤，包括：

17、将所述第一目标参数代入预设的阻抗传递函数，确定比例移相器在所述系统振荡频率下的目标幅频特性和目标相频特征；

18、计算所述初始幅频特性与所述目标幅频特性之间的比值，得到所述比例移相器在所述系统振荡频率下的目标幅值比；

19、计算所述初始相频特性与所述目标相频特征之间的差值，得到所述比例移相器在所述系统振荡频率下的目标相移；

20、根据所述目标幅值比和所述目标相移确定比例移相器对应的第二目标参数；

21、采用所述第二目标参数对所述比例移相器内的设置参数进行校正；

22、其中，所述阻抗传递函数包括正序阻抗函数和负序阻抗函数；

23、所述正序阻抗函数zp(s)为：

24、

25、所述负序阻抗函数zn(s)为：

26、

27、其中，fb为控制信号的基波角频率，电流内环传递函数hi(s)＝kp+1/(sti)，s为控制信号，kp为电流内环的比例，ti为积分时间常数，udc为并网逆变器直流电压反馈值，l为并网逆变器链接电抗，ω为系统电气角频率，gf(s)为滤波器传递函数的输出，gp(s)为移相器传递函数的输出，j为复数算子。

28、可选地，所述根据所述目标幅值比和所述目标相移确定比例移相器对应的第二目标参数的步骤，包括：

29、将所述目标幅值比和所述目标相移分别代入预设的参数计算公式，得到第二目标参数；所述第二目标参数包括比例系数、移相时间常数和移相系数；

30、所述参数计算公式为：

31、

32、

33、

34、其中，[∠z(f0)-∠z(f1)]为目标相移，∠z(f0)为初始相频特性，∠z(f1)为目标相频特性，f1为系统振荡频率，f0为初始频率，为目标幅值比，|z(f0)|为初始幅频特性，|z(f1)|为目标幅频特性，k为比例系数，t为移相时间常数，a为移相系数。

35、本发明还提供了一种新能源场站次超同步振荡自适应抑制装置，应用于与新能源场站内的并网逆变器控制器通信连接的阻尼控制器，所述阻尼控制器包括滤波器和比例移相器，所述装置包括：

36、数据获取模块，用于获取初始阻尼特性参数，并实时检测控制信号的实时系统频率；

37、谐波分量提取模块，用于对所述实时系统频率进行滑窗fft分解，提取多个特定频次对应的谐波分量；

38、滤波器校正模块，用于若任一所述谐波分量大于启动阈值，则根据所述谐波分量所属的系统振荡频率和预设的滤波器带宽参数，确定滤波器对应的第一目标参数并校正；

39、移相器校正模块，用于根据所述系统振荡频率、所述初始阻尼特性参数和所述第一目标参数，结合预设的阻抗传递函数，确定比例移相器对应的第二目标参数并校正；

40、信号调整模块，用于采用所述滤波器与所述比例移相器对所述控制信号进行调整，生成目标控制信号并输出至所述并网逆变器控制器。

41、可选地，所述谐波分量提取模块具体用于：

42、对所述实时系统频率进行滑窗fft分解，得到各频次分别对应的初始谐波分量曲线；

43、从各所述初始谐波分量曲线中提取多个特定频次对应的谐波分量曲线；

44、按照预设的计算间隔提取所述谐波分量曲线上的预设数量点，计算各所述特定频次对应的谐波分量。

45、可选地，所述滤波器校正模块具体用于：

46、若任一所述谐波分量大于启动阈值，则将所述谐波分量所属的系统振荡频率作为中心频率计算实时角频率；

47、计算所述实时角频率与预设的滤波器带宽参数之间的比值，得到滤波器对应的品质因数；

48、采用所述实时角频率和所述品质因数作为第一目标参数并校正所述滤波器内的设置参数。

49、可选地，所述初始阻尼特性参数包括初始幅频特性和初始相频特性；所述移相器校正模块，包括：

50、目标特性确定子模块，用于将所述第一目标参数代入预设的阻抗传递函数，确定比例移相器在所述系统振荡频率下的目标幅频特性和目标相频特征；

51、目标幅值比子模块，用于计算所述初始幅频特性与所述目标幅频特性之间的比值，得到所述比例移相器在所述系统振荡频率下的目标幅值比；

52、目标相移计算子模块，用于计算所述初始相频特性与所述目标相频特征之间的差值，得到所述比例移相器在所述系统振荡频率下的目标相移；

53、第二目标参数确定子模块，用于根据所述目标幅值比和所述目标相移确定比例移相器对应的第二目标参数；

54、校正子模块，用于采用所述第二目标参数对所述比例移相器内的设置参数进行校正；

55、其中，所述阻抗传递函数包括正序阻抗函数和负序阻抗函数；

56、所述正序阻抗函数zp(s)为：

57、

58、所述负序阻抗函数zn(s)为：

59、

60、其中，fb为控制信号的基波角频率，电流内环传递函数hi(s)＝kp+1/(sti)，s为控制信号，kp为电流内环的比例，ti为积分时间常数，udc为并网逆变器直流电压反馈值，l为并网逆变器链接电抗，ω为系统电气角频率，gf(s)为滤波器传递函数的输出，gp(s)为移相器传递函数的输出，j为复数算子。

61、可选地，所述第二目标参数确定子模块具体用于：

62、将所述目标幅值比和所述目标相移分别代入预设的参数计算公式，得到第二目标参数；所述第二目标参数包括比例系数、移相时间常数和移相系数；

63、所述参数计算公式为：

64、

65、

66、

67、其中，[∠z(f0)-∠z(f1)]为目标相移，∠z(f0)为初始相频特性，∠z(f1)为目标相频特性，f1为系统振荡频率，f0为初始频率，为目标幅值比，|z(f0)|为初始幅频特性，|z(f1)|为目标幅频特性，k为比例系数，t为移相时间常数，a为移相系数。

68、从以上技术方案可以看出，本发明具有以下优点：

69、本发明通过阻尼控制器获取初始阻尼特性参数，并实时检测控制信号的实时系统频率；对实时系统频率进行滑窗fft分解，提取多个特定频次对应的谐波分量；若任一谐波分量大于启动阈值，则根据谐波分量所属的系统振荡频率和预设的滤波器带宽参数，确定滤波器对应的第一目标参数并校正；根据系统振荡频率、初始阻尼特性参数和第一目标参数，结合预设的阻抗传递函数，确定比例移相器对应的第二目标参数并校正；采用滤波器与比例移相器对控制信号进行调整，生成目标控制信号并输出至并网逆变器控制器，从而完成对次超同步振荡自适应抑制，提高抑制灵活度。