一种变流器并网系统暂态稳定性的评估方法、装置、终端设备及存储介质与流程

    专利查询2026-05-05  2


    本发明涉及电力系统评估,尤其涉及一种变流器并网系统暂态稳定性的评估方法、装置、终端设备及存储介质。


    背景技术:

    1、随着目前风机和光伏等新能源发电技术快速发展,其在电力系统中的应用日益广泛。为了实现新能源设备的高效并网,随网型三相电压源型变换器(vsc)被广泛采用,以实现电能的有效转换和控制。然而,由于控制环路的高度复杂性和多时间尺度下的控制环节相互耦合,使得系统的同步结构和传统同步机组存在显著差异,系统的暂态稳定分析更为复杂。此外,变流器并网系统的低惯量特性要求在发生故障时能够快速评估系统的暂态稳定性。

    2、目前,变流器并网系统的暂态稳定性评估方法在直流电压时间尺度下,系统状态方程呈现出高维非线性特征,直接求取稳定域较为复杂,尤其是在存在弱阻尼振荡模式的系统中,有非稳极限环主导稳定域边界的情形,此时的稳定域边界为非稳极限环的稳定流形构成的点集,而求解稳定域边界缺乏有效的手段,从而增加了系统暂态稳定性评估的复杂性。

    3、因此,如何快速对变流器并网系统的暂态稳定性进行评估,降低系统暂态稳定性评估的复杂性,成为一个亟须解决的问题。


    技术实现思路

    1、本发明实施例提供一种变流器并网系统暂态稳定性的评估方法、装置、终端设备及存储介质,能有效解决现有技术缺乏求解稳定域边界的有效手段,从而导致变流器并网系统暂态稳定性评估的复杂性的问题。

    2、本发明一实施例提供一种变流器并网系统暂态稳定性的评估方法,包括:

    3、获取待评估变流器并网系统的系统状态变量以及切除故障时刻的系统状态点;其中,所述系统状态变量包括:锁相环角度与无穷大母线电压角度的差值、锁相环角频率与无穷大母线电压角频率的差值、q轴电流、d轴电流以及直流电容电压;

    4、根据所述系统状态变量对待评估变流器并网系统进行坐标线性变换,得到线性变换后的待评估变流器并网系统的系统状态方程组;

    5、根据所述系统状态方程组以及所述系统状态变量,基于中心流形理论计算得到用于表示待评估变流器并网系统稳定域边界的极限环;

    6、将所述系统状态点进行坐标线性变换,得到用于表示与所述极限环处于同一坐标平面的映射点;

    7、根据所述映射点以及所述极限环,对待评估变流器并网系统的暂态稳定性进行评估。

    8、进一步地,根据所述系统状态变量对待评估变流器并网系统进行坐标线性变换,得到线性变换后的待评估变流器并网系统的系统状态方程组,包括:

    9、根据所述系统状态变量,计算得到待评估变流器并网系统的稳定平衡点;

    10、根据所述稳定平衡点,确定待评估变流器并网系统的雅可比矩阵;

    11、根据所述稳定平衡点以及所述雅可比矩阵进行坐标线性变换,将所述稳定平衡点平移至原点,并将所述雅可比矩阵进行对角化,得到变换后的待评估变流器并网系统的系统状态方程组。

    12、进一步地,根据所述系统状态方程组以及所述系统状态变量,基于中心流形理论计算得到用于表示待评估变流器并网系统稳定域边界的极限环,包括:

    13、根据所述系统状态变量,将所述系统状态变量分为中心流形变量以及非中心流形变量;

    14、根据所述系统状态方程组、所述中心流形变量以及所述非中心流形变量进行化简计算,得到分歧方程;

    15、根据所述分歧方程进行时标变换,得到用于表示待评估变流器并网系统稳定域边界的极限环。

    16、进一步地,将所述系统状态点进行坐标线性变换,得到用于表示与所述极限环处于同一坐标平面的映射点,包括:

    17、根据所述极限环,确定线性变换后的待评估变流器并网系统所对应的新坐标系;

    18、根据所述极限环以及所述新坐标系,计算得到线性变换矩阵;

    19、根据所述线性变换矩阵以及所述系统状态点,计算得到用于表示与所述极限环处于同一坐标平面的映射点。

    20、进一步地,根据所述映射点以及所述极限环,对待评估变流器并网系统的暂态稳定性进行评估,包括:

    21、根据所述映射点以及所述极限环的位置关系,判断所述映射点是否在所述极限环内;

    22、若是,则待评估变流器并网系统的评估结果为暂态稳定;

    23、若否,则待评估变流器并网系统的评估结果为暂态失稳。

    24、作为上述方案的改进,本发明另一实施例对应提供了一种变流器并网系统暂态稳定性的评估装置,包括:

    25、系统数据获取模块,用于获取待评估变流器并网系统的系统状态变量以及切除故障时刻的系统状态点;其中,所述系统状态变量包括:锁相环角度与无穷大母线电压角度的差值、锁相环角频率与无穷大母线电压角频率的差值、q轴电流、d轴电流以及直流电容电压;

    26、系统线性变换模块,用于根据所述系统状态变量对待评估变流器并网系统进行坐标线性变换,得到线性变换后的待评估变流器并网系统的系统状态方程组;

    27、极限环计算模块,用于根据所述系统状态方程组以及所述系统状态变量,基于中心流形理论计算得到用于表示待评估变流器并网系统稳定域边界的极限环;

    28、映射点计算模块,用于将所述系统状态点进行坐标线性变换,得到用于表示与所述极限环处于同一坐标平面的映射点;

    29、暂态稳定评估模块,用于根据所述映射点以及所述极限环,对待评估变流器并网系统的暂态稳定性进行评估。

    30、进一步地,所述系统线性变换模块,用于根据所述系统状态变量对待评估变流器并网系统进行坐标线性变换,得到线性变换后的待评估变流器并网系统的系统状态方程组,包括:

    31、平衡点计算单元,用于根据所述系统状态变量,计算得到待评估变流器并网系统的稳定平衡点;

    32、雅可比矩阵确定单元,用于根据所述稳定平衡点,确定待评估变流器并网系统的雅可比矩阵;

    33、平移及对角化单元,用于根据所述稳定平衡点以及所述雅可比矩阵进行坐标线性变换,将所述稳定平衡点平移至原点,并将所述雅可比矩阵进行对角化,得到变换后的待评估变流器并网系统的系统状态方程组。

    34、进一步地,所述极限环计算模块,用于根据所述系统状态方程组以及所述系统状态变量,基于中心流形理论计算得到用于表示待评估变流器并网系统稳定域边界的极限环,包括:

    35、系统状态变量分类单元,用于根据所述系统状态变量,将所述系统状态变量分为中心流形变量以及非中心流形变量;

    36、分歧方程化简单元,根据所述系统状态方程组、所述中心流形变量以及所述非中心流形变量进行化简计算,得到分歧方程;

    37、极限环确定单元,用于根据所述分歧方程进行时标变换,得到用于表示待评估变流器并网系统稳定域边界的极限环。

    38、本发明另一实施例提供了一种终端设备,包括处理器、存储器以及存储在所述存储器中且被配置为由所述处理器执行的计算机程序,所述处理器执行所述计算机程序时实现如上述实施例中所述的一种变流器并网系统暂态稳定性的评估方法。

    39、本发明另一实施例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包括存储的计算机程序,其中,在所述计算机程序运行时控制所述计算机可读存储介质所在设备执行上述实施例所述的一种变流器并网系统暂态稳定性的评估方法。

    40、通过实施本发明,至少具有如下有益效果:

    41、本发明提供一种变流器并网系统暂态稳定性的评估方法、装置、终端设备及存储介质,其方法能够获取待评估变流器并网系统的系统状态变量以及切除故障时刻的系统状态点;其中,所述系统状态变量包括:锁相环角度与无穷大母线电压角度的差值、锁相环角频率与无穷大母线电压角频率差值、q轴电流、d轴电流以及直流电容电压;根据所述系统状态变量对待评估变流器并网系统进行坐标线性变换,得到线性变换后的待评估变流器并网系统的系统状态方程组;根据所述系统状态方程组以及所述系统状态变量,基于中心流形理论计算得到用于表示待评估变流器并网系统稳定域边界的极限环;将所述系统状态点进行坐标线性变换,得到用于表示与所述极限环处于同一坐标平面的映射点;根据所述映射点以及所述极限环,对待评估变流器并网系统的暂态稳定性进行评估。基于中心流形理论计算得到的极限环,准确地描述了系统稳定域边界,针对变流器并网系统提出了快速有效的稳定域边界求解手段,从而根据极限环和映射点的位置关系,快速评估变流器并网系统的暂态稳定性,降低了系统暂态稳定性评估的复杂性。


    技术特征:

    1.一种变流器并网系统暂态稳定性的评估方法,其特征在于,包括:

    2.如权利要求1所述的一种变流器并网系统暂态稳定性的评估方法,其特征在于,根据所述系统状态变量对待评估变流器并网系统进行坐标线性变换,得到线性变换后的待评估变流器并网系统的系统状态方程组,包括:

    3.如权利要求1所述的一种变流器并网系统暂态稳定性的评估方法,其特征在于,根据所述系统状态方程组以及所述系统状态变量,基于中心流形理论计算得到用于表示待评估变流器并网系统稳定域边界的极限环,包括:

    4.如权利要求1所述的一种变流器并网系统暂态稳定性的评估方法,其特征在于,将所述系统状态点进行坐标线性变换,得到用于表示与所述极限环处于同一坐标平面的映射点,包括:

    5.如权利要求1所述的一种变流器并网系统暂态稳定性的评估方法,其特征在于,根据所述映射点以及所述极限环,对待评估变流器并网系统的暂态稳定性进行评估,包括:

    6.一种变流器并网系统暂态稳定性的评估装置,其特征在于,包括:

    7.如权利要求6所述的一种变流器并网系统暂态稳定性的评估装置,其特征在于,所述系统线性变换模块,用于根据所述系统状态变量对待评估变流器并网系统进行坐标线性变换,得到线性变换后的待评估变流器并网系统的系统状态方程组,包括:

    8.如权利要求6所述的一种变流器并网系统暂态稳定性的评估装置,其特征在于,所述极限环计算模块,用于根据所述系统状态方程组以及所述系统状态变量,基于中心流形理论计算得到用于表示待评估变流器并网系统稳定域边界的极限环,包括:

    9.一种终端设备,其特征在于,包括处理器、存储器以及存储在所述存储器中且被配置为由所述处理器执行的计算机程序,所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1至5中任意一项所述的一种变流器并网系统暂态稳定性的评估方法。

    10.一种计算机可读存储介质,其特征在于,所述计算机可读存储介质包括存储的计算机程序,其中,在所述计算机程序运行时控制所述计算机可读存储介质所在设备执行如权利要求1至5中任意一项所述的一种变流器并网系统暂态稳定性的评估方法。


    技术总结
    本发明公开了一种变流器并网系统暂态稳定性的评估方法、装置、终端设备及存储介质,方法包括:获取待评估变流器并网系统的系统状态变量以及切除故障时刻的系统状态点;根据所述系统状态变量对待评估变流器并网系统进行坐标线性变换,得到线性变换后的待评估变流器并网系统的系统状态方程组;根据所述系统状态方程组以及所述系统状态变量,基于中心流形理论计算得到用于表示待评估变流器并网系统稳定域边界的极限环;将所述系统状态点进行坐标线性变换,得到用于表示与所述极限环处于同一坐标平面的映射点;根据所述映射点以及所述极限环,对待评估变流器并网系统的暂态稳定性进行评估。通过实施本发明,降低了系统暂态稳定性评估的复杂性。

    技术研发人员:付聪,徐登科,包博,占萌,张水平,张亚耀,潮铸,韩淼,杨韵,许洪胜,李顺,涂炼,栾添瑞,苗璐,左剑,樊玮,易杨,陈奕兴,段秦尉,谢祥中
    受保护的技术使用者:广东电网有限责任公司电力调度控制中心
    技术研发日:
    技术公布日:2024/11/26
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