【技術實現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術涉及風光場站的電壓源控制、穩(wěn)定控制以及振蕩抑制，具體地，涉及一種主力電源型風光場站的在線阻尼控制系統(tǒng)及方法。
技術介紹
1、目前風光場站主要工作與并網發(fā)電模式，可適應的運行工況少，多場景靈活運行能力不足。早期的風光電源并網控制方法主要基于對并網點電壓的被動跟蹤，且以功率快速響應為主要目標，難以應對風光占比大幅提升下的電網支撐需求。自同步電壓源控制因其固有的電網主動支撐、弱電網穩(wěn)定、黑啟動能力，成為拓展風光場站多場景運行能力、使其作為主體電源運行的關鍵技術。
2、然而，自同步電壓源控制在提升場站構網能力的同時，也加強了各機組之間的功率聯(lián)系，在源端輸入波動(如風速、光照波動等)、電網強度變化等時變參數的影響下，存在發(fā)生功率振蕩的風險，亟需考慮多機交互特性的場站阻尼控制及穩(wěn)定提升方法。
技術實現(xiàn)思路
1、針對現(xiàn)有技術中的缺陷，本專利技術的目的是提供一種主力電源型風光場站的在線阻尼控制系統(tǒng)及方法。
2、根據本專利技術提供的一種主力電源型風光場站的在線阻尼控制系統(tǒng)，包括：
3、控制算法軟件和控制器硬件；
4、所述控制算法軟件包括：
5、風光場站的阻尼協(xié)同控制模塊，用于多機穩(wěn)定分析和阻尼參數分配；
6、靜止同步機的主動阻尼控制模塊，用于阻抗測量、振蕩檢測和虛擬電阻控制；
7、所述控制器硬件包括：
8、風光發(fā)電單元控制器，搭載自同步電壓源并網控制算法，接收阻尼參數調控指令，發(fā)送當前風光發(fā)電單
9、靜止同步機控制器，部署于高壓直掛儲能，搭載自同步電壓源并網控制算法，接收振蕩頻率檢測值和阻尼注入指令，發(fā)送當前靜止同步機的并網有功/無功、電壓有效值和阻尼參數；
10、場站算法服務器，搭載在線阻尼控制算法，接收各風光發(fā)電單元和靜止同步機的并網有功/無功、電壓有效值、阻尼參數以及場站升壓變高壓側的三相電壓、電流瞬時值和整場風光發(fā)電單元在運臺數；發(fā)送各風光發(fā)電單元的阻尼參數調控指令、振蕩頻率檢測值、電網短路比辨識值、阻尼注入指令和擾動信號注入信息；
11、能管系統(tǒng)服務器，用于數據中轉站，接收并發(fā)送場站算法服務器的控制指令、風光發(fā)電單元、靜止同步機的工作點信息以及場站升壓變高壓側的三相電壓和電流測量值；
12、上位機，設置風光場站和靜止同步阻尼控制的配置參數，顯示控制指令值和系統(tǒng)瞬時電氣量；
13、控制算法軟件和控制器硬件間的實時數據傳輸基于以太網交換機和光纖完成。
14、優(yōu)選的，所述風光場站的阻尼協(xié)同控制模塊包括多機穩(wěn)定分析模塊和阻尼參數分配模塊；
15、所述多機穩(wěn)定分析模塊包括計算風光場站特征模式，構建多機動態(tài)聚合模型；代入各發(fā)電單元的實時工作點和電網短路比，計算動態(tài)聚合模型的特征多項式及其特征模式，實現(xiàn)對系統(tǒng)穩(wěn)定性的定量評估；
16、所述阻尼參數分配模塊包括整定各機組的阻尼參數；根據得到的特征模式確定風光發(fā)電單元中的關鍵阻尼參數，進一步計算聚合阻尼參數對于特征模式實部的牽引性，根據實部提升量計算阻尼參數調整量：
17、
18、式中，kpf(λ,ρ)代表聚合阻尼參數ρd對于特征模式的控制牽引性，δσref代表設定的實部提升量，ζ為聚合阻尼參數調整量；
19、根據各機組的出力水平，計算各機組對應的阻尼參數調整量：
20、
21、式中，ζ機,j代表第j臺機組的阻尼參數調整量，p機,j代表其出力水平。
22、優(yōu)選的，所述靜止同步機的主動阻尼控制模塊包括振蕩頻率在線檢測模塊、虛擬電阻控制模塊和電網短路比測量模塊；
23、所述振蕩頻率在線檢測模塊包括提供起振信息及其主振頻率；基于場站升壓變高壓側的三相電壓、電流瞬時值的測量值，通過快速傅里葉變換得到系統(tǒng)的頻譜分布；根據設定的閾值判定系統(tǒng)是否起振，若起振，則提取主導頻率；
24、所述虛擬電阻控制模塊包括提升振蕩頻率處的系統(tǒng)阻尼；基于得到的起振信息，在靜止同步機的原有控制環(huán)路上附加虛擬電阻環(huán)路，基于主振頻率動態(tài)調整虛擬電阻環(huán)路的諧振頻率；
25、所述電網短路比測量模塊包括監(jiān)測電網強度；根據設定的測量頻段，生成注入擾動信號并疊加到靜止同步機內部控制環(huán)路的控制參考上，基于升壓變高壓側的三相電壓、電流測量值，通過信號分析提取擾動注入分量及其反饋分量，進一步通過曲線擬合得到電網的等效電阻r和電感參數l：
26、
27、式中，ωp為擾動頻率，v、i分別為電壓、電流擾動分量。
28、優(yōu)選的，所述構建多機動態(tài)聚合模型包括：
29、基于容量等值聚合原則，根據場站發(fā)電單元數量和各自容量，得到各機組主電路參數的聚合參數；對各控制器的控制參數進行標幺，根據聚合容量進行反標幺，得到各控制參數的聚合參數；
30、對于一臺風光發(fā)電單元，采用阻抗建模方法建立交流側阻抗模型，代入聚合參數得到場站單機聚合頻域模型：
31、
32、其中，n∑代表場站風光單元在運臺數，p∑代表聚合容量，代表發(fā)電單元參數；
33、基于能量守恒原則，計算場站集電網絡的等效總阻抗zline(s)，由此得到風光場站的聚合頻域模型zf(s)：
34、
35、優(yōu)選的，所述計算動態(tài)聚合模型的特征多項式及其特征模式包括：
36、忽略實部，代入s＝jω將多機頻域聚合模型由符號矩陣zf(s)轉化為數值矩陣：
37、zf(jω),ω∈[2πf1,2πf2]；
38、其中，f1、f2分別代表所考慮頻段的起始范圍；
39、對zf(jω)進行特征分解，得到模態(tài)阻抗關于ω的軌跡，確定模態(tài)阻抗的諧振峰，確定系統(tǒng)的潛在振蕩頻率；
40、計算行列式倒數的零點，得到特征模式：
41、
42、其中，σ代表特征模式的實部，ω代表特征模式的虛部。
43、優(yōu)選的，所述計算聚合阻尼參數對于特征模式實部的牽引性包括：
44、基于得到的特征模式，提取對應的模式實部：
45、
46、將上述模式代入動態(tài)聚合模型zf(s)中，通過頻域模態(tài)分解得到該數值矩陣的左右特征向量信息，基于左右特征向量形成特征靈敏度矩陣，進一步根據阻抗矩陣元素對阻尼參數的偏導數，計算得到阻尼參數對于模式實部的靈敏度，以此作為阻尼參數模式牽引性的定量刻畫依據。
47、根據本專利技術提供的一種主力電源型風光場站的在線阻尼控制方法，包括：
48、步驟s1：調整控制算法軟件的參數；
49、步驟s2：基于控制算法軟件，令多機穩(wěn)定分析模塊計算風光場站的特征模式；
50、步驟s3：根據特征模式計算各控制參數的模式牽引性，基于模式牽引性計算阻尼參數的標幺調整量；基于該標幺化參數，根據各機組的出力水平進行反標幺，得到對應各機組的本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種主力電源型風光場站的在線阻尼控制系統(tǒng)，其特征在于，包括：
2.根據權利要求1所述的主力電源型風光場站的在線阻尼控制系統(tǒng)，其特征在于，所述風光場站的阻尼協(xié)同控制模塊包括多機穩(wěn)定分析模塊和阻尼參數分配模塊；
3.根據權利要求2所述的主力電源型風光場站的在線阻尼控制系統(tǒng)，其特征在于，所述靜止同步機的主動阻尼控制模塊包括振蕩頻率在線檢測模塊、虛擬電阻控制模塊和電網短路比測量模塊；
4.根據權利要求2所述的主力電源型風光場站的在線阻尼控制系統(tǒng)，其特征在于，所述構建多機動態(tài)聚合模型包括：
5.根據權利要求4所述的主力電源型風光場站的在線阻尼控制系統(tǒng)，其特征在于，所述計算動態(tài)聚合模型的特征多項式及其特征模式包括：
6.根據權利要求5所述的主力電源型風光場站的在線阻尼控制系統(tǒng)，其特征在于，所述計算聚合阻尼參數對于特征模式實部的牽引性包括：
7.一種主力電源型風光場站的在線阻尼控制方法，基于權利要求1-6任一項所述的主力電源型風光場站的在線阻尼控制系統(tǒng)，其特征在于，包括：
8.根據權利要求7所述的主力電源型
9.根據權利要求8所述的主力電源型風光場站的在線阻尼控制方法，其特征在于，所述步驟S3包括根據得到的特征模式確定風光發(fā)電單元中的關鍵阻尼參數，進一步計算聚合阻尼參數對于特征模式實部的牽引性，根據實部提升量計算阻尼參數調整量：
10.根據權利要求8所述的主力電源型風光場站的在線阻尼控制方法，其特征在于，所述構建多機動態(tài)聚合模型包括：
...【技術特征摘要】
1.一種主力電源型風光場站的在線阻尼控制系統(tǒng)，其特征在于，包括：
2.根據權利要求1所述的主力電源型風光場站的在線阻尼控制系統(tǒng)，其特征在于，所述風光場站的阻尼協(xié)同控制模塊包括多機穩(wěn)定分析模塊和阻尼參數分配模塊；
3.根據權利要求2所述的主力電源型風光場站的在線阻尼控制系統(tǒng)，其特征在于，所述靜止同步機的主動阻尼控制模塊包括振蕩頻率在線檢測模塊、虛擬電阻控制模塊和電網短路比測量模塊；
4.根據權利要求2所述的主力電源型風光場站的在線阻尼控制系統(tǒng)，其特征在于，所述構建多機動態(tài)聚合模型包括：
5.根據權利要求4所述的主力電源型風光場站的在線阻尼控制系統(tǒng)，其特征在于，所述計算動態(tài)聚合模型的特征多項式及其特征模式包括：
6.根據權利要求5所述的主力電源型風光場站的在線阻尼控制系統(tǒng)，其特征在于，所述計算聚合阻尼參數...
【專利技術屬性】
技術研發(fā)人員：蔡旭，宗皓翔，張琛，張宇，王富文，曹云峰，
申請(專利權)人：上海交通大學，
類型：發(fā)明
國別省市：
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