一种抑制电力系统低频振荡的方法及系统与流程

本发明属于风储联合系统控制，尤其涉及一种抑制电力系统低频振荡的方法及系统。

背景技术：

1、用于电力系统的低频振荡抑制是一项重要的任务，以确保电力系统的稳定运行。在现有研究的基础上，低频振荡可通过功率系统稳定器（pss）、静态无功补偿器（svc）等来抑制。但针对具体的电力系统，如何考虑多种控制策略和装置的协同作用是研究的重点和难点。在风电并网的基础上，传统的稳定器可能无法有效抑制风电并网引发的振荡。在有效抑制的前提下，响应速度也必须考虑，控制策略应快速适应系统的变化和扰动。

2、现有文献在研究新能源并网系统低频振荡时，对风电机组建模、振荡影响因素、阻尼控制器分类、控制策略优缺点的探讨，仍较笼统和模糊。

3、传统上的功率振荡阻尼器在储能响应速度方面较慢，难以保证不同低频振荡情况下系统的频率稳定性。现有研究利用阻尼转矩分析dfig间动态交互如何影响系统低频振荡，其设计的风电机组锁相环对电网稳定存在影响。

4、现有技术中研究了虚拟惯量计算问题，但这些研究仅仅定义了风储系统的虚拟惯量，并未进行进一步的解析求解。此外，对于风储虚拟惯量的特征和影响因素也没有进行探讨。更重要的是，这些研究未能建立储能虚拟惯量与其运行状态和控制参数之间的关联性。这会使储能参与低频振荡稳定的效果不如预期。

5、在算法层面，传统优化算法虽然数学基础完善，但编程难度大，对多个参数的设置不够恰当，难以找到全局最优解。对于高维度问题的搜索效率不足。且易陷入局部最优，不易证明最优性。

技术实现思路

1、本发明提供一种抑制电力系统低频振荡的方法及系统，用于解决现有技术中储能参与低频振荡稳定差的技术问题。

2、第一方面，本发明提供一种抑制电力系统低频振荡的方法，所述电力系统分别与风储系统和同步发电机并联，方法包括：

3、构建风储系统的并网模型，所述并网模型包括风电场并网子模型和储能装置并网子模型；

4、根据功率振荡阻尼器和比例积分控制器分别对风电场并网子模型进行低频振荡调节和对储能装置并网子模型进行频率稳定调节，得到所述风储系统的增益参数和比例参数；

5、基于预设的虚拟惯量补偿控制策略对所述同步发电机进行补偿控制，得到与所述储能装置并网子模型相对应的虚拟惯量；

6、根据所述增益参数、所述比例参数和虚拟惯量构建 pareto最优解集，并基于改进的粒子群算法对所述pareto最优解集进行多目标优化，得到最优增益参数、最优比例参数和最优虚拟惯量；

7、将所述最优增益参数、所述最优比例参数和所述最优虚拟惯量输入至电力系统中，使对所述电力系统进行低频振荡抑制。

8、第二方面，本发明提供一种抑制电力系统低频振荡的系统，所述电力系统分别与风储系统和同步发电机并联，系统包括：

9、构建模块，配置为构建风储系统的并网模型，所述并网模型包括风电场并网子模型和储能装置并网子模型；

10、调节模块，配置为根据功率振荡阻尼器和比例积分控制器分别对风电场并网子模型进行低频振荡调节和对储能装置并网子模型进行频率稳定调节，得到所述风储系统的增益参数和比例参数；

11、补偿控制模块，配置为基于预设的虚拟惯量补偿控制策略对所述同步发电机进行补偿控制，得到与所述储能装置并网子模型相对应的虚拟惯量；

12、优化模块，配置为根据所述增益参数、所述比例参数和虚拟惯量构建 pareto最优解集，并基于改进的粒子群算法对所述pareto最优解集进行多目标优化，得到最优增益参数、最优比例参数和最优虚拟惯量；

13、输入模块，配置为将所述最优增益参数、所述最优比例参数和所述最优虚拟惯量输入至电力系统中，使对所述电力系统进行低频振荡抑制。

14、第三方面，提供一种电子设备，其包括：至少一个处理器，以及与所述至少一个处理器通信连接的存储器，其中，所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行本发明任一实施例的抑制电力系统低频振荡的方法的步骤。

15、第四方面，本发明还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述程序指令被处理器执行时，使所述处理器执行本发明任一实施例的抑制电力系统低频振荡的方法的步骤。

16、本申请的抑制电力系统低频振荡的方法及系统，在储能侧变频器上安装功率振荡阻尼器，并根据频率轨迹规划方法调整频率，提出由惯量补偿目标确定储能虚拟惯量控制参数，通过动态调节控制参数来跟踪惯量补偿目标的策略，使储能装置能够精确的跟踪补偿目标，三种控制方法的协同作用，得到最优增益参数、最优比例参数和最优虚拟惯量。由于传统的粒子群算法中，蓄风输出变化幅度较大，功率波动较明显，平坦的功率波动率较慢。在改进粒子群算法后，快速高效地搜索出全局最优的参数组合，使得蓄风输出变化幅度更小，平缓功率波动速度更快，使得功率振荡阻尼器控制更好地降低振荡振幅，快速恢复功率角的能力更强，从而达到很好的低频振荡抑制效果。

技术特征：

1.一种抑制电力系统低频振荡的方法，所述电力系统分别与风储系统和同步发电机并联，其特征在于，方法包括：

2.根据权利要求1所述的一种抑制电力系统低频振荡的方法，其特征在于，所述基于改进的粒子群算法对所述pareto最优解集进行多目标优化，得到最优增益参数、最优比例参数和最优虚拟惯量包括:

3.根据权利要求1所述的一种抑制电力系统低频振荡的方法，其特征在于，所述构建风储系统的并网模型包括：

4.根据权利要求1所述的一种抑制电力系统低频振荡的方法，其特征在于，其中，所述功率振荡阻尼器中包含依次连接的功率振荡放大器增益单元、隔离链路、引线模块和滞后模块。

5.根据权利要求1所述的一种抑制电力系统低频振荡的方法，其特征在于，所述功率振荡阻尼器的数学表达式为：

6.根据权利要求1所述的一种抑制电力系统低频振荡的方法，其特征在于，所述储能装置并网子模型的线性化状态方程为：

7.根据权利要求1所述的一种抑制电力系统低频振荡的方法，其特征在于，计算与所述储能装置并网子模型相对应的虚拟惯量的表达式为：

8.一种抑制电力系统低频振荡的系统，所述电力系统分别与风储系统和同步发电机并联，其特征在于，系统包括：

9.一种电子设备，其特征在于，包括：至少一个处理器，以及与所述至少一个处理器通信连接的存储器，其中，所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行权利要求1至7任一项所述的方法。

10.一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，所述程序被处理器执行时实现权利要求1至7任一项所述的方法。

技术总结
本发明公开了一种抑制电力系统低频振荡的方法及系统，包括：构建风储系统的并网模型；根据功率振荡阻尼器和比例积分控制器对并网模型分别进行低频振荡调节和频率稳定调节，得到增益参数和比例参数；基于预设的虚拟惯量补偿控制策略对同步发电机进行补偿控制，得到与储能装置并网子模型相对应的虚拟惯量；构建Pareto最优解集，并基于改进的粒子群算法对Pareto最优解集进行多目标优化，得到最优增益参数、最优比例参数和最优虚拟惯量；将最优增益参数、最优比例参数和最优虚拟惯量输入至电力系统中，使对电力系统进行低频振荡抑制。使得功率振荡阻尼器控制更好地降低振荡振幅，快速恢复功率角的能力更强，从而达到很好的低频振荡抑制效果。

技术研发人员：陶翔,苏永春,张帅,陈波,周宁,熊俊杰,周煦光,王凯,邓东,彭强,杜强,文力明,张文斌,张永生,许伟,闵阳,曹磊,刘光辉,王昱丹
受保护的技术使用者：国网江西省电力有限公司电力科学研究院
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15