变流器的非线性融合同步方法及装置

本申请涉及电力系统分析与控制，特别涉及一种变流器的非线性融合同步方法及装置。

背景技术：

1、在电力系统中，新能源机组经跟网或构网变流器接入电网，会因变流器间、变流器-电网间的复杂控制相互作用引发宽频振荡。宽频振荡会造成新能源机组损坏或脱网、汽轮机组轴系扭裂，乃至引发全局性安全稳定问题，已成为制约新型电力系统发展的重大技术难题之一。

2、为解决宽频振荡对电力系统的影响，相关技术中，可以通过预先评估新能源场站在并网时是否会发生宽频振荡风险，以进行提前预防，还可以在检测到宽频振荡后，通过建立分析模型和搭建仿真平台来分析宽频振荡问题。

3、然而，相关技术中，预先评估宽频振荡风险需要提前预设多种工况，存在工况覆盖不全面的因素，不适用于电力系统灵活多变的情况，而通过建立分析模型和搭建仿真平台来分析宽频振荡问题，需要在振荡发生后进行解析分析，不具备实时性。

4、综上，相关技术不适用于电力系统灵活多变的工况，且不具备实时性，从而难以保证电力系统的安全稳定，有待改进。

技术实现思路

1、本申请提供一种变流器的非线性融合同步方法及装置，以解决相关技术中，不适用于电力系统灵活多变的工况，且不具备实时性，从而难以保证电力系统的安全稳定的技术问题。

2、本申请第一方面实施例提供一种变流器的非线性融合同步方法，包括以下步骤：获取目标电网的并网点电压和并网点电流，并基于所述并网点电压和所述并网点电流识别电网短路比，利用所述电网短路比得到跟网特性比例系数；基于所述并网点电压和所述并网点电流计算所述并网点电压的q轴分量和有功功率，利用所述q轴分量得到并网点频率扰动量，利用所述有功功率得到自同步频率扰动量；对所述跟网特性比例系数、所述并网点频率扰动量和所述自同步频率扰动量进行融合计算，得到变流器同步相角，以在检测到所述跟网特性比例系数变化时，控制变流器基于所述同步相角进行自适应调整。

3、可选地，在本申请的一个实施例中，所述利用所述电网短路比得到跟网特性比例系数，包括：利用非线性滞回特性构建所述电网短路比与所述跟网特性比例系数的数学关系方程，并利用所述数学关系方程计算所述跟网特性比例系数。

4、可选地，在本申请的一个实施例中，所述数学关系方程为：

5、

6、或，

7、

8、其中，scr表示所述电网短路比，δscr表示混合特性短路比范围，α为极坐标系下的自变量，scrhigh表示跟网特性占比为1时对应的电网短路比，scrlow表示跟网特性占比为0时对应的电网短路比，rgfl表示跟网特性比例系数，n、m表示常系数。

9、可选地，在本申请的一个实施例中，所述利用所述电网短路比得到跟网特性比例系数，包括：利用所述电网短路比在预设数学关系对照表中匹配相应的跟网特性比例系数。

10、可选地，在本申请的一个实施例中，所述同步相角的计算公式为：

11、

12、其中，θ表示所述同步相角，表示积分环节的传递函数，s表示传递函数中的复数变量，ω1表示角频率参考值，δωgfl表示并网点频率扰动量，δωgfm表示自同步频率扰动量。

13、本申请第二方面实施例提供一种变流器的非线性融合同步装置，包括：获取模块，用于获取目标电网的并网点电压和并网点电流，并基于所述并网点电压和所述并网点电流识别电网短路比，利用所述电网短路比得到跟网特性比例系数；计算模块，用于基于所述并网点电压和所述并网点电流计算所述并网点电压的q轴分量和有功功率，利用所述q轴分量得到并网点频率扰动量，利用所述有功功率得到自同步频率扰动量；融合模块，用于对所述跟网特性比例系数、所述并网点频率扰动量和所述自同步频率扰动量进行融合计算，得到变流器同步相角，以在检测到所述跟网特性比例系数变化时，控制变流器基于所述同步相角进行自适应调整。

14、可选地，在本申请的一个实施例中，所述获取模块包括：计算单元，用于利用非线性滞回特性构建所述电网短路比与所述跟网特性比例系数的数学关系方程，并利用所述数学关系方程计算所述跟网特性比例系数。

15、可选地，在本申请的一个实施例中，所述数学关系方程为：

16、

17、或，

18、

19、其中，scr表示所述电网短路比，δscr表示混合特性短路比范围，α表示极坐标系下的自变量，scrhigh表示跟网特性占比为1时对应的电网短路比，scrlow表示跟网特性占比为0时对应的电网短路比，rgfl表示跟网特性比例系数，n、m表示常系数。

20、可选地，在本申请的一个实施例中，所述获取模块包括：

21、匹配单元，用于利用所述电网短路比在预设数学关系对照表中匹配相应的跟网特性比例系数。

22、可选地，在本申请的一个实施例中，所述同步相角的计算公式为：

23、

24、其中，θ表示所述同步相角，表示积分环节的传递函数，s表示传递函数中的复数变量，ω1表示角频率参考值，δωgfl表示并网点频率扰动量，δωgfm表示自同步频率扰动量。

25、本申请第三方面实施例提供一种电子设备，包括：存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序，以实现如上述实施例所述的变流器的非线性融合同步方法。

26、本申请第四方面实施例提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储计算机指令，所述计算机指令用于使所述计算机执行如上述实施例所述的变流器的非线性融合同步方法。

27、本申请实施例可以根据目标电网的并网点电压和并网点电流识别电网短路比，从而利用电网短路比得到跟网特性比例系数，基于并网点电压和并网点电流计算并网点电压的q轴分量和有功功率，从而根据q轴分量和有功功率分别得到并网点频率扰动量和自同步频率扰动量，并对跟网特性比例系数、并网点频率扰动量和自同步频率扰动量进行融合计算，得到变流器同步相角，以在检测到跟网特性比例系数变化时，控制变流器基于同步相角进行自适应调整，确保变流器跟网、构网特性能够依据电网短路比自适应调整，确保变流器在不同电网强度下均具有良好的振荡稳定性。由此，解决了相关技术中，不适用于电力系统灵活多变的工况，且不具备实时性，从而难以保证电力系统的安全稳定的技术问题。

28、本申请附加的方面和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，或通过本申请的实践了解到。

技术特征：

1.一种变流器的非线性融合同步方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述利用所述电网短路比得到跟网特性比例系数，包括：利用非线性滞回特性构建所述电网短路比与所述跟网特性比例系数的数学关系方程，并利用所述数学关系方程计算所述跟网特性比例系数。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述数学关系方程为：

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述利用所述电网短路比得到跟网特性比例系数，包括：

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述同步相角的计算公式为：

6.一种变流器的非线性融合同步装置，其特征在于，包括：

7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述获取模块包括：

8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述数学关系方程为：

9.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述获取模块包括：

10.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述同步相角的计算公式为：

11.一种电子设备，其特征在于，包括：存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序，以实现如权利要求1-5任一项所述的变流器的非线性融合同步方法。

12.一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，该程序被处理器执行，以用于实现如权利要求1-5任一项所述的变流器的非线性融合同步方法。

技术总结
本申请涉及一种变流器的非线性融合同步方法及装置，其中，方法包括：获取目标电网的并网点电压和并网点电流，并基于并网点电压和并网点电流识别电网短路比，利用电网短路比得到跟网特性比例系数；基于并网点电压和并网点电流计算并网点电压的q轴分量和有功功率，利用q轴分量得到并网点频率扰动量，利用有功功率得到自同步频率扰动量；对跟网特性比例系数、并网点频率扰动量和自同步频率扰动量进行融合计算，得到变流器同步相角，以在检测到跟网特性比例系数变化时，控制变流器基于同步相角进行自适应调整。由此，解决了相关技术中，不适用于电力系统灵活多变的工况，且不具备实时性，从而难以保证电力系统的安全稳定的技术问题。

技术研发人员：谢小荣,刘朋印
受保护的技术使用者：清华大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15