本发明属于风电场中次同步震荡抑制，具体设计一种基于自适应限波的双馈电风电场时变次同步震荡抑制方法。
背景技术：
1、现有技术中的控制策略在应对dfig和电网系统的时变特性方面存在缺陷。大多数控制策略是基于预先设定的固定参数和模型构建的。以基于固定模型的控制策略为例，当系统运行状态发生变化时，如负载突然增加或减少，电网电压出现波动，dfig的电磁特性和运行参数会相应改变。然而，固定的控制策略无法根据这些变化实时调整自身的参数和控制逻辑。例如，在负载增加时，dfig需要更大的转矩来维持转速稳定，同时次同步震荡的特性也可能发生变化。但固定的控制策略无法适应这种变化，不能有效地调整变频器的参考电流和转矩指令来抑制次同步震荡，从而影响系统的稳定运行。
2、现有技术控制效果评估的不完整性：对于控制策略对次同步震荡的抑制效果评估，现有技术存在不全面的问题。一方面，部分评估方法仅关注次同步震荡幅度的变化。例如，通过比较控制策略实施前后次同步震荡幅度的简单差值来判断抑制效果。然而，次同步震荡的频率变化同样重要。频率的改变可能会影响系统的共振特性以及与其他设备的相互作用。如果仅考虑幅度而忽略频率，可能会错误地评估控制策略的有效性。另一方面，现有技术在评估时往往没有充分考虑系统在不同工况下的稳定性。系统在实际运行中会面临多种工况，如电网故障（单相短路、两相短路、三相短路等）、不同风速条件下的dfig运行等。控制策略不仅要在正常工况下有效抑制次同步震荡，还需要确保系统在各种故障工况下保持稳定。现有技术在这方面的评估不够全面，无法准确判断控制策略在不同工况下的实际效果。
3、为此，我们提出一种基于自适应限波的双馈电风电场时变次同步震荡抑制方法。
技术实现思路
1、根据以上现有技术中的不足，本发明的目的在于通过采用数据采集技术、智能算法和优化的控制策略，旨在解决上述现有技术存在的问题，实现对次同步频率成分的准确监测，制定自适应的限波策略以控制次同步震荡，并通过全面的稳定性分析来验证控制策略的有效性，从而提高风电场的运行稳定性和效率。
2、为了实现以上目的，本
技术实现要素：
采用如下技术方案：
3、基于自适应限波的双馈电风电场时变次同步震荡抑制方法，包括以下步骤：
4、s1.系统建模与分析，建立dfig和电网的状态空间模型，分析故障和次同步震荡(ssr)机理；
5、s2.自适应滤波器设计，设计自适应滤波器，实时监测和分析dfig状态，识别次同步频率成分；
6、s3.限波策略制定，基于自适应滤波器的输出，制定限波策略以控制次同步震荡；
7、s4.控制策略实现，基于s3制定的限波策略，通过调整变频器的参考电流和转矩指令来抑制次同步震荡；
8、s5.稳定性分析，基于控制策略实施后的dfig和电网响应，通过小扰动稳定性分析和时域仿真来验证控制策略的有效性。
9、进一步地，所述s1包括：
10、s11.收集dfig和电网的参数，参数包括电气参数、机械参数以及电网的拓扑结构、阻抗等信息；
11、s12.基于收集的参数，建立dfig和电网的状态空间模型，建立模型时，需要考虑dfig的电磁特性、机械特性以及电网的相互作用，以准确描述dfig和电网的动态特性；状态空间模型为：
12、；
13、其中，为状态变量向量；表示状态变量向量对时间的导数；、为定子电流的d、q轴的分量，、为转子电流的d、q轴的分量，为转子转速；为输入变量向量，、为电网电压的d、q轴的分量；为输出变量向量，根据需要定义，包括定子电流、转子电流、功率等；、、、为系数矩阵，由dfig和电网的参数确定；
14、s13.应用park变换将dfig和电网的状态空间模型转换为两相dq坐标系，使得模型在旋转坐标系下进行分析和控制，在dq坐标系下，电压、电流等变量表示为直流量和交流量的组合，便于对模型进行控制和分析；park变换的公式为：
15、；
16、其中，、为dq坐标系下的变量，、为坐标系下的变量，为park变换的角度，与转子位置或转速相关；
17、在dq坐标系下，定子电压方程表示为：
18、；
19、在dq坐标系下，转子电压方程为：
20、；
21、在dq坐标系下，定子电流为：
22、；
23、在dq坐标系下，转子电流为：
24、；
25、其中，、为定子电压在dq坐标系下的分量；为定子电阻，为定子电感；为转差率；为电角速度；为转子磁链在定子绕组中产生的磁链；、为dq坐标系下的定子电流分量；、为坐标系下的定子电流分量；为park变换的角度；、为转子电压在dq坐标系下的分量；为转子电阻，为转子电感；、为dq坐标系下的转子电流分量；、分别为坐标系下的转子电流分量；
26、s14.基于模型分析的结果获得在不同运行条件下导致次同步震荡（ssr）的故障类型；
27、对模型进行各种运行条件的分析，包括不同的负载水平、电网电压变化、发电机出力调整等，观察系统在这些条件下的响应，特别是电压和电流的波动情况；然后，分析这些波动是否呈现出次同步震荡的特征，如特定频率的振荡、相位关系等；根据分析结果，确定导致ssr的故障类型，故障类型包括但不限于：电网短路故障，如单相短路、两相短路或三相短路；线路切换操作，断路器的开合；电力系统中的元件故障，如变压器故障、电容器故障等；负载的突然变化，如大型电动机的启动或停止。
28、进一步地，所述s2包括：
29、s21.选择递归最小二乘（rls）自适应滤波器算法，rls算法能够快速跟踪信号的变化，适用于dfig和电网系统中次同步频率成分的跟踪，因为它可以根据信号的变化及时调整滤波器的权重，从而准确地识别次同步频率成分；
30、s22.确定滤波器的参数，滤波器的参数包括滤波器阶数、步长等，根据dfig和电网的特性，选择合适的滤波器阶数和步长，以确保滤波器能够快速准确地跟踪次同步频率成分的变化；
31、s23.实时采集dfig的电流、电压等信号，作为滤波器的输入；
32、s24.通过rls算法不断更新滤波器的权重来适应信号的变化，在每一个采样时刻，根据输入信号和期望输出，计算滤波器的权重更新量；
33、s25.对滤波器的输出信号进行频谱分析，提取出次同步频率成分的幅值、相位等信息，为后续的限波策略制定提供依据。
34、进一步地，所述滤波器阶数选择方法：如果次同步频率成分主要集中在较低频率范围内，选择较低阶数的滤波器；如果系统中存在较多的高频干扰，则需要选择较高阶数的滤波器来抑制干扰。
35、进一步地，所述滤波器步长的选择方法：如果电网系统的动态变化较快，选择较大的遗忘因子来提高收敛速度；如果电网系统的稳定性要求较高，选择较小的遗忘因子来提高跟踪性能。
36、进一步地，所述s24中，调整滤波器权重的方法包括：
37、s241.根据当前的输入信号和前一时刻的滤波器权重，计算预测输出；
38、s242.计算误差，其中为期望输出；
39、s243.根据误差和输入信号，计算增益向量，并更新滤波器的权重；
40、其中：
41、；
42、；
43、;
44、公式中，为逆相关矩阵；为遗忘因子；为单位矩阵；为输入信号的转置；为输入信号的前一时刻逆相关矩阵。
45、进一步地，所述s3包括：
46、s31.分析自适应滤波器输出的次同步频率成分信息，确定次同步震荡的强度和频率范围，通过对滤波器输出的次同步频率成分的幅值和相位信息进行分析，计算次同步震荡的强度指标；振幅 m表示为：，其中 a和 b分别为次同步频率成分的实部和虚部，频率范围通过频谱分析确定；
47、s32.根据次同步频率成分的幅值和相位信息，评估次同步震荡的严重程度；设定阈值，当幅值时，认为次同步震荡较为严重；
48、s33.根据次同步震荡的严重程度，制定相应的限波策略，设置阈值来限制次同步电流或电压的幅值，当次同步电流或电压超过阈值时，采取相应的控制措施；表示为：当或时，调整变频器的参数或改变dfig的控制模式，其中，表示次同步电流阈值，表示次同步电压阈值。
49、进一步地，所述s4包括：
50、s41.基于s3制定的限波策略，确定变频器的参考电流和转矩指令的调整方式，根据次同步震荡的强度和频率，计算出参考电流和转矩指令的调整量；
51、对于参考电流的调整量，根据以下公式计算：
52、；
53、其中，为参考电流调整量；为电流调整系数；为次同步电流幅值；为设定的限制幅值；
54、对于转矩指令的调整量，根据以下公式计算：
55、；
56、其中，为转矩指令调整量；为次同步电流幅值；为次同步相位；、和为根据dfig和电网特性确定的系数；
57、s42.通过通信接口将计算得到的参考电流调整量和转矩指令调整量传输给变频器，实现对参考电流和转矩指令的调整；
58、s43.在调整过程中，实时监测dfig的电流、电压、转速等运行数据，并将这些运行数据传输到控制系统中进行分析，且运行数据满足dfig在dq坐标系下的相关方程，相关方程包括定子电压方程以及转子电压方程；
59、s44.根据dfig状态的变化，相应地调整参考电流和转矩指令；
60、参考电流调整量更新为：；
61、转矩指令调整量更新为：；
62、式中，为参考电流调整量；为转矩指令调整量；为更新后的参考电流调整量；为更新后的转矩指令调整量；是与转速调整相关的系数；是dfig转速的变化量；是与转速调整相关的转矩系数，它体现了dfig转速变化对转矩指令调整量的影响程度。
63、进一步地，所述s5包括：
64、s51.特征根计算与稳定性判断，基于s1中建立的状态空间模型计算模型的特征根，根据特征根的分布情况判断系统在小扰动下的稳定性；
65、其中，特征根通过求解特征方程：得到，其中为特征根，为单位矩阵；为系数矩阵，基于dfig和电网的动态模型建立的；
66、s52.根据特征根的实部来判断dfig和电网在小扰动下的稳定性，如果对于所有的特征根，都有特征根的实部，则说明dfig和电网在小扰动下是稳定的；反之，如果存在特征根的实部大于等于0，则系统存在不稳定的情况；
67、s53.时域仿真与效果评估，模拟不同工况下dfig和电网的运行情况，并设置相应的工况条件；通过计算次同步震荡幅度的衰减率和频率的变化率，估计控制策略对次同步震荡的抑制效果；
68、次同步震荡幅度的衰减率： ；
69、次同步震荡幅度的频率：；
70、为控制策略实施前次同步震荡的幅度；为控制策略实施后次同步震荡的幅度；为控制策略实施前次同步震荡的频率；为控制策略实施后次同步震荡的频率；
71、s54.控制策略验证与优化，根据稳定性分析和时域仿真的结果验证控制策略的有效性，根据验证的结果对控制策略进行进一步的优化和改进；
72、验证有效性：
73、根据小扰动稳定性分析和时域仿真的结果来验证控制策略的有效性。如果在小扰动稳定性分析中系统是稳定的，并且在时域仿真中次同步震荡幅度的衰减率和频率的变化率满足预定的要求，则认为控制策略是有效的；
74、如果控制策略不满足有效性要求，则需要对控制策略进行进一步的优化和改进；
75、优化和改进：
76、对优化后的控制策略进行再次验证，确保系统在各种运行条件下都能保持稳定，需要反复进行小扰动稳定性分析和时域仿真，不断调整控制策略中的相关参数，直到系统满足稳定性和抑制效果的要求。
77、综上所述，由于采用了上述技术方案，发明内容的有益技术效果是：
78、1. 准确监测次同步频率成分：
79、自适应滤波器优势：通过采用递归最小二乘（rls）自适应滤波器算法，能够实时跟踪信号的变化。与传统固定滤波器不同，它可以根据dfig和电网系统的实时状态，及时调整滤波器的权重。当系统受到风速变化、电网故障等因素影响，次同步频率成分发生偏移时，自适应滤波器能够准确地识别次同步频率成分的幅值和相位等信息，为后续的控制策略制定提供了准确依据。
80、提高监测准确性对整体的影响：准确的监测使得对次同步震荡的认识更加全面和精确，有助于更有针对性地制定控制措施，从而提高整个系统抑制次同步震荡的能力。
81、2. 自适应的控制策略：
82、根据系统变化调整指令：基于自适应滤波器的输出制定限波策略，并据此调整变频器的参考电流和转矩指令。当系统运行状态改变，如负载变化或电网电压波动时，能够实时计算出合适的参考电流和转矩指令调整量。在负载增加时，通过调整参考电流和转矩指令，使dfig能够适应新的负载需求，同时有效抑制次同步震荡。这种自适应能力确保了系统在各种工况下都能保持稳定运行，提高了系统的可靠性和适应性。
83、对不同工况的适应性优势：无论是正常运行工况还是面临电网故障（单相短路、两相短路、三相短路等）、不同风速条件等复杂工况，本技术方案都能通过动态调整控制策略来维持系统的稳定。相比现有固定参数的控制策略，能更好地应对实际运行中复杂多变的情况，减少次同步震荡对系统的影响。
84、3. 全面的控制效果评估：
85、综合考虑幅度和频率变化：在评估控制策略对次同步震荡的抑制效果时，不仅考虑了震荡幅度的衰减率，还计算了频率的变化率。通过对这两个关键指标的综合分析，能够更全面地了解控制策略的有效性。如果仅关注幅度变化，可能会忽略频率改变对系统共振特性的影响。而本技术方案通过同时考虑幅度和频率，能更准确地判断控制策略是否真正有效地抑制了次同步震荡。
86、不同工况下稳定性评估：通过小扰动稳定性分析和时域仿真，对系统在各种工况下的稳定性进行评估。确保控制策略在不同工况下都能使系统保持稳定，包括电网故障、负载变化等情况。这种全面的稳定性评估使得技术方案更加可靠，能够满足实际工程应用的需求，避免因控制策略不当导致系统在某些工况下出现不稳定现象。
87、综上所述，本技术方案通过先进的数据采集技术、智能算法和优化的控制策略，有效解决了现有技术在次同步震荡抑制方面的不足，提高了风电场的运行稳定性和效率。
1.一种基于自适应限波的双馈电风电场时变次同步震荡抑制方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的基于自适应限波的双馈电风电场时变次同步震荡抑制方法，其特征在于，s1包括：
3.根据权利要求1所述的基于自适应限波的双馈电风电场时变次同步震荡抑制方法，其特征在于，所述s2包括：
4.根据权利要求3所述的基于自适应限波的双馈电风电场时变次同步震荡抑制方法，其特征在于，所述s22中，滤波器阶数选择方法：
5.根据权利要求3所述的基于自适应限波的双馈电风电场时变次同步震荡抑制方法，其特征在于，所述s22中，滤波器步长的选择方法：
6.根据权利要求3所述的基于自适应限波的双馈电风电场时变次同步震荡抑制方法，其特征在于，所述s24中，调整滤波器权重的方法包括：
7.根据权利要求1所述的基于自适应限波的双馈电风电场时变次同步震荡抑制方法，其特征在于，所述s3包括：
8.根据权利要求1所述的基于自适应限波的双馈电风电场时变次同步震荡抑制方法，其特征在于，所述s4包括：
9.根据权利要求1所述的基于自适应限波的双馈电风电场时变次同步震荡抑制方法，其特征在于，所述s5包括：
