本發(fā)明涉及電力，特別是涉及一種保守的虛擬同步發(fā)電機(jī)阻抗整定方法、裝置及介質(zhì)。

背景技術(shù)：

1、新能源的大量接入，使得電力電子換流器型電源占比不斷提升；同時(shí)，構(gòu)網(wǎng)型換流器因其可在電力系統(tǒng)需要時(shí)自發(fā)提供慣性或頻率支撐，所以比網(wǎng)型轉(zhuǎn)換器更受歡迎，但是構(gòu)網(wǎng)型換流器耐受電流能力有限，需要采用額外的限流措施來保障換流器安全運(yùn)行。在傳統(tǒng)限流措施中，虛擬阻抗法和飽和電流法是針對(duì)構(gòu)網(wǎng)型換流器限流的兩種主要方法，分別通過模擬阻抗元件和利用元件的飽和特性來實(shí)現(xiàn)對(duì)構(gòu)網(wǎng)型換流器的限流保護(hù)，以確保其安全運(yùn)行。

2、然而，傳統(tǒng)的虛擬阻抗法控制模式較為復(fù)雜，并且其整定的虛擬阻抗容易導(dǎo)致?lián)Q流器故障電流在淺度故障下被過度限制，進(jìn)而影響換流器在故障下的功率送出，導(dǎo)致其不滿足低電壓穿越要求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明提供一種保守的虛擬同步發(fā)電機(jī)阻抗整定方法、裝置及介質(zhì)，以解決難以通過簡(jiǎn)便的虛擬阻抗整定方式對(duì)構(gòu)網(wǎng)型換流器進(jìn)行限流，以提高換流器整體性能的問題。

2、獲取構(gòu)網(wǎng)型換流器的控制數(shù)據(jù)；

3、根據(jù)所述控制數(shù)據(jù)，通過建立開環(huán)電壓控制模型，得到第一電壓參考值；

4、基于所述開環(huán)電壓控制模型，通過加入虛擬阻抗的電阻和電感，建立第二電壓參考值；

5、當(dāng)發(fā)生故障導(dǎo)致流經(jīng)所述構(gòu)網(wǎng)型換流器的電流小于電流限幅時(shí)，將所述構(gòu)網(wǎng)型換流器的電壓調(diào)整為所述第一電壓參考值，否則，將所述電壓調(diào)整為所述第二電壓參考值；

6、控制所述虛擬阻抗的電阻和電感在保守可行域內(nèi)；其中，所述保守可行域是基于虛擬阻抗電阻和虛擬阻抗電感可行域，根據(jù)電網(wǎng)側(cè)電壓跌落時(shí)公共耦合點(diǎn)的電壓而建立；

7、其中，所述虛擬阻抗電阻和虛擬阻抗電感可行域?yàn)椋?/p>

8、

9、其中，up是公共耦合點(diǎn)在穩(wěn)態(tài)時(shí)的電壓模值，和是在電網(wǎng)側(cè)電壓u?s跌落時(shí)公共耦合點(diǎn)分別在d軸和在q軸上的電壓，rν和lν分別是虛擬阻抗的電阻和電感，ω是角頻率，imax是電流的預(yù)設(shè)最大閾值。

10、本發(fā)明通過建立開環(huán)電壓控制模型，可以得到第一電壓參考值，該第一電壓參考值主要反映了換流器內(nèi)部參數(shù)對(duì)電壓參考值的影響，因此當(dāng)檢測(cè)到流經(jīng)構(gòu)網(wǎng)型換流器的電流小于電流限幅時(shí)，這意味著系統(tǒng)可能正在經(jīng)歷某種故障或異常情況，但尚未達(dá)到嚴(yán)重的過載狀態(tài)；此時(shí)，通過快速調(diào)整電壓至第一電壓參考值，可以確保輸出電壓的波動(dòng)在可接受的范圍內(nèi)。通過加入虛擬阻抗的電阻和電感，第二電壓參考值更加全面地考慮了系統(tǒng)整體的電阻和電感對(duì)電壓參考值的影響，可以更好地適應(yīng)電網(wǎng)的特性，減少與電網(wǎng)之間的不匹配和沖突；因此當(dāng)檢測(cè)到流經(jīng)構(gòu)網(wǎng)型換流器的電流大于或等于電流限幅時(shí)，這意味著系統(tǒng)可能正在經(jīng)歷某種故障或異常情況，并已經(jīng)達(dá)到嚴(yán)重的過載狀態(tài)，因此需要考慮系統(tǒng)整體對(duì)換流器電壓控制的影響，此時(shí)，通過快速調(diào)整電壓至第二電壓參考值，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)換流器電壓輸出的定制化控制，提高系統(tǒng)的整體性能和效率。此外，保守可行域的設(shè)定基于電網(wǎng)側(cè)電壓跌落的極端情況，通過限制虛擬阻抗的電阻和電感在這一范圍內(nèi)，可以確保換流器在電網(wǎng)電壓波動(dòng)或故障時(shí)仍能保持穩(wěn)定的輸出電壓和電流，從而避免系統(tǒng)失穩(wěn)或崩潰。

11、相比于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明按照流經(jīng)構(gòu)網(wǎng)型換流器的電流數(shù)值大小，對(duì)構(gòu)網(wǎng)型換流器的電壓進(jìn)行對(duì)應(yīng)調(diào)整，這種靈活且簡(jiǎn)便的故障響應(yīng)機(jī)制確保了系統(tǒng)在不同工況下的穩(wěn)定性和可靠性；通過限制虛擬阻抗的參數(shù)在預(yù)設(shè)范圍內(nèi)變化，可以確保換流器在各種電網(wǎng)條件下都能穩(wěn)定運(yùn)行，同時(shí)實(shí)現(xiàn)有效的限流，因此能夠解決難以通過簡(jiǎn)便的虛擬阻抗整定方式對(duì)構(gòu)網(wǎng)型換流器進(jìn)行限流，以提高換流器整體性能的問題。

12、作為優(yōu)選方案，根據(jù)所述控制數(shù)據(jù)，通過建立開環(huán)電壓控制模型，得到第一電壓參考值，具體為：

13、在所述構(gòu)網(wǎng)型換流器中，基于所述控制數(shù)據(jù)，通過將公共耦合點(diǎn)的右側(cè)電路等效為一個(gè)無窮大電壓源和串聯(lián)電抗組成的等效電路，建立系統(tǒng)模型；其中，所述系統(tǒng)模型表示所述構(gòu)網(wǎng)型換流器的輸出電壓與所述公共耦合點(diǎn)處電壓之間的差異；

14、基于所述系統(tǒng)模型，通過控制所述公共耦合點(diǎn)的電壓與d軸平行，建立所述開環(huán)電壓控制模型，并根據(jù)所述開環(huán)電壓控制模型得到所述第一電壓參考值。

15、本優(yōu)選方案通過將復(fù)雜的電力系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)簡(jiǎn)化為一個(gè)等效的電壓源和串聯(lián)電抗，可以大大降低系統(tǒng)模型的復(fù)雜度，這種簡(jiǎn)化方式不僅減少了計(jì)算量，還提高了系統(tǒng)的可理解性和可控性。在構(gòu)網(wǎng)型換流器的控制中，通過將電壓控制目標(biāo)設(shè)定為與d軸平行，即在同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的直軸分量，可以更有效地保持公共耦合點(diǎn)電壓的穩(wěn)定。

16、作為優(yōu)選方案，所述保守可行域是基于虛擬阻抗電阻和虛擬阻抗電感可行域，根據(jù)電網(wǎng)側(cè)電壓跌落時(shí)公共耦合點(diǎn)的電壓而建立，具體為：

17、在電網(wǎng)側(cè)電壓跌落時(shí)，建立所述公共耦合點(diǎn)處的電壓方程；

18、結(jié)合所述第二電壓參考值和所述電壓方程，通過將發(fā)生故障時(shí)的電壓和電流代替所述第二電壓參考值中的電壓和電流，建立電流方程；

19、通過限制所述電流方程中的電流不超過預(yù)設(shè)最大閾值，建立能夠滿足限流條件的所述虛擬阻抗電阻和虛擬阻抗電感可行域；

20、基于所述虛擬阻抗電阻和虛擬阻抗電感可行域，根據(jù)電網(wǎng)側(cè)電壓跌落時(shí)公共耦合點(diǎn)的電壓，建立所述保守可行域。

21、本優(yōu)選方案中，當(dāng)電網(wǎng)側(cè)電壓發(fā)生跌落時(shí)，通過建立電壓方程和電流方程，可以實(shí)時(shí)評(píng)估并應(yīng)對(duì)電網(wǎng)故障。通過將發(fā)生故障時(shí)的電壓和電流代入電流方程，并結(jié)合限制電流不超過預(yù)設(shè)最大閾值的條件，可以精確計(jì)算出滿足限流條件的虛擬阻抗電阻和電感值可行范圍。并且，保守可行域的建立不僅考慮了限流條件，還結(jié)合了電網(wǎng)側(cè)電壓跌落時(shí)公共耦合點(diǎn)的電壓情況。這種綜合考慮有助于在保障系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的前提下，優(yōu)化系統(tǒng)的運(yùn)行效率和性能。

22、作為優(yōu)選方案，基于所述虛擬阻抗電阻和虛擬阻抗電感可行域，根據(jù)電網(wǎng)側(cè)電壓跌落時(shí)公共耦合點(diǎn)的電壓，建立所述保守可行域，具體為：

23、在電網(wǎng)側(cè)電壓跌落時(shí)，通過控制所述公共耦合點(diǎn)的電壓不高于所述公共耦合點(diǎn)在穩(wěn)態(tài)時(shí)的電壓模值，建立第一電壓限制方程；

24、通過將電網(wǎng)側(cè)電壓跌落時(shí)所述公共耦合點(diǎn)在d軸的電壓定義為所述電壓模值的負(fù)值，對(duì)所述第一電壓限制方程進(jìn)行計(jì)算，得到第二電壓限制方程；

25、根據(jù)所述虛擬阻抗電阻和虛擬阻抗電感可行域，以及所述第二電壓限制方程，建立所述保守可行域。

26、本優(yōu)選方案通過控制公共耦合點(diǎn)的電壓不高于其在穩(wěn)態(tài)時(shí)的電壓模值，可以確保在電網(wǎng)側(cè)電壓跌落時(shí)，換流器輸出電壓的波動(dòng)被限制在可控范圍內(nèi)，從而增強(qiáng)了電壓的穩(wěn)定性。

27、作為優(yōu)選方案，根據(jù)所述虛擬阻抗電阻和虛擬阻抗電感可行域，以及所述第二電壓限制方程，建立所述保守可行域，具體為：

28、將所述第二電壓限制方程中虛擬阻抗電阻和虛擬阻抗電感的綜合計(jì)算結(jié)果最大值，定義為所述虛擬阻抗電阻和虛擬阻抗電感可行域中虛擬阻抗電阻和虛擬阻抗電感的綜合計(jì)算結(jié)果最小值，得到初始保守可行域；

29、將所述初始保守可行域中的頻率替換為所述構(gòu)網(wǎng)型換流器的頻率最小值，得到所述保守可行域。

30、本優(yōu)選方案通過定義第二電壓限制方程的參數(shù)極大值為虛擬阻抗電阻和虛擬阻抗電感可行域中的參數(shù)最小邊界，可以確保在電壓跌落等極端工況下，系統(tǒng)的電壓和電流仍然被限制在安全范圍內(nèi)，有助于保證系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。并且，將虛擬阻抗電阻和虛擬阻抗電感的關(guān)系式與電壓限制方程相結(jié)合，可以得到一個(gè)既滿足電壓限制又考慮電流控制的初始保守可行域。通過將初始保守可行域中的頻率替換為換流器的頻率最小值，可以確保換流器在最低頻率下仍然能夠穩(wěn)定運(yùn)行，有助于優(yōu)化換流器的性能，減少因頻率波動(dòng)對(duì)系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響。

31、作為優(yōu)選方案，所述保守可行域，具體為：

32、

33、其中，rv是虛擬阻抗電阻，lv是虛擬阻抗電感，ωmin是所述構(gòu)網(wǎng)型換流器的頻率最小值，up是電壓模值，imax是預(yù)設(shè)的電流最大閾值。

34、本發(fā)明還提供了一種保守的虛擬同步發(fā)電機(jī)阻抗整定裝置，包括數(shù)據(jù)模塊、模型模塊、參數(shù)模塊、調(diào)整模塊和控制模塊；

35、其中，所述數(shù)據(jù)模塊，用于獲取構(gòu)網(wǎng)型換流器的控制數(shù)據(jù)；

36、所述模型模塊，用于根據(jù)所述控制數(shù)據(jù)，通過建立開環(huán)電壓控制模型，得到第一電壓參考值；

37、所述參數(shù)模塊，用于基于所述開環(huán)電壓控制模型，通過加入虛擬阻抗的電阻和電感，建立第二電壓參考值；

38、所述調(diào)整模塊，用于當(dāng)發(fā)生故障導(dǎo)致流經(jīng)所述構(gòu)網(wǎng)型換流器的電流小于電流限幅時(shí)，將所述構(gòu)網(wǎng)型換流器的電壓調(diào)整為所述第一電壓參考值，否則，將所述電壓調(diào)整為所述第二電壓參考值；

39、所述控制模塊，用于控制所述虛擬阻抗的電阻和電感在保守可行域內(nèi)；其中，所述保守可行域是基于虛擬阻抗電阻和虛擬阻抗電感可行域，根據(jù)電網(wǎng)側(cè)電壓跌落時(shí)公共耦合點(diǎn)的電壓而建立；

40、其中，所述虛擬阻抗電阻和虛擬阻抗電感可行域?yàn)椋?/p>

41、

42、其中，up是公共耦合點(diǎn)在穩(wěn)態(tài)時(shí)的電壓模值，和是在電網(wǎng)側(cè)電壓u?s跌落時(shí)公共耦合點(diǎn)分別在d軸和在q軸上的電壓，rν和lν分別是虛擬阻抗的電阻和電感，ω是角頻率，imax是電流的預(yù)設(shè)最大閾值。

43、作為優(yōu)選方案，所述模型模塊包括模型單元和數(shù)值單元；

44、其中，所述模型單元，用于在所述構(gòu)網(wǎng)型換流器中，基于所述控制數(shù)據(jù)，通過將公共耦合點(diǎn)的右側(cè)電路等效為一個(gè)無窮大電壓源和串聯(lián)電抗組成的等效電路，建立系統(tǒng)模型；其中，所述系統(tǒng)模型表示所述構(gòu)網(wǎng)型換流器的輸出電壓與所述公共耦合點(diǎn)處電壓之間的差異；

45、所述數(shù)值單元，用于基于所述系統(tǒng)模型，通過控制所述公共耦合點(diǎn)的電壓與d軸平行，建立所述開環(huán)電壓控制模型，并根據(jù)所述開環(huán)電壓控制模型得到所述第一電壓參考值。

46、作為優(yōu)選方案，所述控制模塊包括電壓?jiǎn)卧?、電流單元、?gòu)建單元和閾值單元；

47、其中，所述電壓?jiǎn)卧?，用于在電網(wǎng)側(cè)電壓跌落時(shí)，建立所述公共耦合點(diǎn)處的電壓方程；

48、所述電流單元，用于結(jié)合所述第二電壓參考值和所述電壓方程，通過將發(fā)生故障時(shí)的電壓和電流代替所述第二電壓參考值中的電壓和電流，建立電流方程；

49、所述構(gòu)建單元，用于通過限制所述電流方程中的電流不超過預(yù)設(shè)最大閾值，建立能夠滿足限流條件的所述虛擬阻抗電阻和虛擬阻抗電感可行域；

50、所述閾值單元，用于基于所述虛擬阻抗電阻和虛擬阻抗電感可行域，根據(jù)電網(wǎng)側(cè)電壓跌落時(shí)公共耦合點(diǎn)的電壓，建立所述保守可行域。

51、作為優(yōu)選方案，所述閾值單元包括電壓子單元、限制子單元和閾值子單元；

52、其中，所述電壓子單元，用于在電網(wǎng)側(cè)電壓跌落時(shí)，通過控制所述公共耦合點(diǎn)的電壓不高于所述公共耦合點(diǎn)在穩(wěn)態(tài)時(shí)的電壓模值，建立第一電壓限制方程；

53、所述限制子單元，用于通過將電網(wǎng)側(cè)電壓跌落時(shí)所述公共耦合點(diǎn)在d軸的電壓定義為所述電壓模值的負(fù)值，對(duì)所述第一電壓限制方程進(jìn)行計(jì)算，得到第二電壓限制方程；

54、所述閾值子單元，用于根據(jù)所述虛擬阻抗電阻和虛擬阻抗電感可行域，以及所述第二電壓限制方程，建立所述保守可行域。

55、作為優(yōu)選方案，所述閾值子單元，具體為：

56、將所述第二電壓限制方程中虛擬阻抗電阻和虛擬阻抗電感的綜合計(jì)算結(jié)果最大值，定義為所述虛擬阻抗電阻和虛擬阻抗電感可行域中虛擬阻抗電阻和虛擬阻抗電感的綜合計(jì)算結(jié)果最小值，得到初始保守可行域；

57、將所述初始保守可行域中的頻率替換為所述構(gòu)網(wǎng)型換流器的頻率最小值，得到所述保守可行域。

58、作為優(yōu)選方案，所述保守可行域，具體為：

59、

60、其中，rv是虛擬阻抗電阻，lv是虛擬阻抗電感，ωmin是所述構(gòu)網(wǎng)型換流器的頻率最小值，up是電壓模值，imax是預(yù)設(shè)的電流最大閾值。

61、本技術(shù)還提供了一種存儲(chǔ)介質(zhì)，所述存儲(chǔ)介質(zhì)上存儲(chǔ)有計(jì)算機(jī)程序，所述計(jì)算機(jī)程序被計(jì)算機(jī)調(diào)用并執(zhí)行，實(shí)現(xiàn)如上所述一種保守的虛擬同步發(fā)電機(jī)阻抗整定方法。