【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本申請(qǐng)涉及電網(wǎng)動(dòng)態(tài)分析，特別涉及一種構(gòu)網(wǎng)變流設(shè)備的頻率-電壓耦合建模方法及裝置。
技術(shù)介紹
1、為實(shí)現(xiàn)“碳達(dá)峰、碳中和”目標(biāo)，新能源電源裝機(jī)容量不斷上升，電網(wǎng)呈現(xiàn)高比例新能源、高比例電力電子的“雙高”特性。其中，跟網(wǎng)型變流設(shè)備依賴鎖相環(huán)并網(wǎng)，在弱電網(wǎng)情況下穩(wěn)定性差，所能提供的頻率、電壓支撐能力有限。為提升弱電網(wǎng)穩(wěn)定性，構(gòu)網(wǎng)型變流設(shè)備得到越來(lái)越多的應(yīng)用。
2、相關(guān)技術(shù)，為了分析構(gòu)網(wǎng)型變流設(shè)備的頻率、電壓支撐及有功、無(wú)功響應(yīng)，可以通過(guò)忽略耦合效應(yīng)的構(gòu)網(wǎng)型儲(chǔ)能系統(tǒng)的機(jī)電暫態(tài)進(jìn)行建模，也可以通過(guò)一致微分無(wú)源的構(gòu)網(wǎng)型逆變器下垂控制進(jìn)行穩(wěn)定性分析，而對(duì)于變流器主導(dǎo)電力系統(tǒng)，可以通過(guò)考慮耦合的阻抗匹配構(gòu)網(wǎng)型變換器暫態(tài)穩(wěn)定性進(jìn)行分析，也可以通過(guò)考慮虛擬阻抗作用的暫態(tài)穩(wěn)定進(jìn)行分析。
3、然而，相關(guān)技術(shù)中，沒有考慮接入電網(wǎng)電壓動(dòng)態(tài)對(duì)頻率響應(yīng)的影響，而且相關(guān)技術(shù)分析也沒有考慮構(gòu)網(wǎng)型變流設(shè)備的電流內(nèi)環(huán)影響，進(jìn)而使得分析的結(jié)果過(guò)于樂觀，不符合實(shí)際情況，亟需改進(jìn)。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、本申請(qǐng)?zhí)峁┮环N構(gòu)網(wǎng)變流設(shè)備的頻率-電壓耦合建模方法及裝置，以解決相關(guān)技術(shù)中，沒有考慮接入電網(wǎng)電壓動(dòng)態(tài)對(duì)頻率響應(yīng)的影響，也沒有考慮構(gòu)網(wǎng)型變流設(shè)備的電流內(nèi)環(huán)影響，進(jìn)而使得分析的結(jié)果過(guò)于樂觀，不符合實(shí)際情況等問(wèn)題。
2、本申請(qǐng)第一方面實(shí)施例提供一種構(gòu)網(wǎng)變流設(shè)備的頻率-電壓耦合建模方法，包括以下步驟：獲取目標(biāo)電力系統(tǒng)中計(jì)及電流內(nèi)環(huán)的構(gòu)網(wǎng)變流設(shè)備數(shù)據(jù)，并基于所述構(gòu)網(wǎng)變流設(shè)備數(shù)據(jù)建立構(gòu)網(wǎng)變流設(shè)備的穩(wěn)態(tài)功率方
3、可選地，在本申請(qǐng)的一個(gè)實(shí)施例中，所述獲取目標(biāo)電力系統(tǒng)中計(jì)及電流內(nèi)環(huán)的構(gòu)網(wǎng)變流設(shè)備數(shù)據(jù)，并基于所述構(gòu)網(wǎng)變流設(shè)備數(shù)據(jù)建立構(gòu)網(wǎng)變流設(shè)備的穩(wěn)態(tài)功率方程和穩(wěn)態(tài)電壓方程，包括：基于所述目標(biāo)電力系統(tǒng)和所述構(gòu)網(wǎng)變流設(shè)備數(shù)據(jù)，得到所述目標(biāo)電力系統(tǒng)和所述構(gòu)網(wǎng)變流設(shè)備的電壓關(guān)系；基于所述電壓關(guān)系，獲取所述構(gòu)網(wǎng)變流設(shè)備的穩(wěn)態(tài)d、q軸電流方程；利用所述穩(wěn)態(tài)d、q軸電流方程得到所述構(gòu)網(wǎng)變流設(shè)備的穩(wěn)態(tài)功率方程和穩(wěn)態(tài)電壓方程。
4、可選地，在本申請(qǐng)的一個(gè)實(shí)施例中，其中，所述穩(wěn)態(tài)功率方程的表達(dá)式可以但不限于為：
5、
6、其中，usys為電網(wǎng)d軸的電壓幅值，ω0為電網(wǎng)額定角頻率，s為復(fù)頻率，kp、ki為電流內(nèi)環(huán)比例積分參數(shù)，rv、lv分別為虛擬阻抗環(huán)節(jié)的虛擬電阻、虛擬電感，vpoi為構(gòu)網(wǎng)變流設(shè)備接入電網(wǎng)點(diǎn)的電壓測(cè)量值，eref為虛擬同步機(jī)環(huán)節(jié)生成的電壓參考值，δ為虛擬同步機(jī)環(huán)節(jié)生成的構(gòu)網(wǎng)變流設(shè)備相角參考值θref與電網(wǎng)實(shí)際相角θsys之差，pe、qe為構(gòu)網(wǎng)設(shè)備輸出的有功功率、無(wú)功功率，z為系統(tǒng)潮流及參數(shù)矩陣；
7、所述穩(wěn)態(tài)電壓方程的表達(dá)式可以但不限于為：
8、
9、其中，vref為構(gòu)網(wǎng)變流設(shè)備端口參考電壓幅值，zv為虛擬阻抗的阻抗值。
10、可選地，在本申請(qǐng)的一個(gè)實(shí)施例中，所述功率-頻率-電壓耦合矩陣的表達(dá)式可以但不限于為：
11、
12、其中，δpe、δqe分別為擾動(dòng)后構(gòu)網(wǎng)變流設(shè)備的有功功率、無(wú)功功率變化量，δδ為擾動(dòng)后構(gòu)網(wǎng)變流設(shè)備相角參考值與電網(wǎng)相角之差的變化量，δvref為構(gòu)網(wǎng)變流設(shè)備端口電壓幅值變化量，m為耦合矩陣，包括了mpδ(s)、mpv(s)、mqδ(s)、mqv(s)四個(gè)有功-相角、有功-電壓、無(wú)功-相角、無(wú)功-電壓耦合函數(shù)。
13、可選地，在本申請(qǐng)的一個(gè)實(shí)施例中，所述頻率-電壓耦合模型閉式解的表達(dá)式可以但不限于為：
14、
15、其中，δfsys為電網(wǎng)頻率變化，δpd為電網(wǎng)擾動(dòng)功率，hsys、dsys分別為電網(wǎng)等值慣量與等值阻尼，tj、dp為虛擬同步機(jī)控制中的虛擬慣量、阻尼系數(shù)，ξ(s)為中間函數(shù)，fv(s)為δvref與δqe的對(duì)應(yīng)關(guān)系函數(shù)。
16、本申請(qǐng)第二方面實(shí)施例提供一種構(gòu)網(wǎng)變流設(shè)備的頻率-電壓耦合建模裝置，包括：建立模塊，用于獲取目標(biāo)電力系統(tǒng)中計(jì)及電流內(nèi)環(huán)的構(gòu)網(wǎng)變流設(shè)備數(shù)據(jù)，并基于所述構(gòu)網(wǎng)變流設(shè)備數(shù)據(jù)建立構(gòu)網(wǎng)變流設(shè)備的穩(wěn)態(tài)功率方程和穩(wěn)態(tài)電壓方程；構(gòu)建模塊，用于基于所述穩(wěn)態(tài)功率方程和所述穩(wěn)態(tài)電壓方程，構(gòu)建所述構(gòu)網(wǎng)變流設(shè)備的功率-頻率-電壓耦合矩陣；確定模塊，用于基于所述功率-頻率-電壓耦合矩陣，確定所述構(gòu)網(wǎng)變流設(shè)備接入所述目標(biāo)電力系統(tǒng)后的擾動(dòng)-響應(yīng)關(guān)系；生成模塊，用于根據(jù)所述擾動(dòng)-響應(yīng)關(guān)系得到用于獲取所述構(gòu)網(wǎng)變流設(shè)備接入所述目標(biāo)電力系統(tǒng)后擾動(dòng)結(jié)果的頻率-電壓耦合模型。
17、可選地，在本申請(qǐng)的一個(gè)實(shí)施例中，所述建立模塊，包括：生成單元，用于基于所述目標(biāo)電力系統(tǒng)和所述構(gòu)網(wǎng)變流設(shè)備數(shù)據(jù)，得到所述目標(biāo)電力系統(tǒng)和所述構(gòu)網(wǎng)變流設(shè)備的電壓關(guān)系；獲取單元，用于基于所述電壓關(guān)系，獲取所述構(gòu)網(wǎng)變流設(shè)備的穩(wěn)態(tài)d、q軸電流方程；建立單元，用于利用所述穩(wěn)態(tài)d、q軸電流方程得到所述構(gòu)網(wǎng)變流設(shè)備的穩(wěn)態(tài)功率方程和穩(wěn)態(tài)電壓方程。
18、可選地，在本申請(qǐng)的一個(gè)實(shí)施例中，其中，所述穩(wěn)態(tài)功率方程的表達(dá)式可以但不限于為：
19、
20、其中，usys為電網(wǎng)d軸的電壓幅值，ω0為電網(wǎng)額定角頻率，s為復(fù)頻率，kp、ki為電流內(nèi)環(huán)比例積分參數(shù)，rv、lv分別為虛擬阻抗環(huán)節(jié)的虛擬電阻、虛擬電感，vpoi為構(gòu)網(wǎng)變流設(shè)備接入電網(wǎng)點(diǎn)的電壓測(cè)量值，eref為虛擬同步機(jī)環(huán)節(jié)生成的電壓參考值，δ為虛擬同步機(jī)環(huán)節(jié)生成的構(gòu)網(wǎng)變流設(shè)備相角參考值θref與電網(wǎng)實(shí)際相角θsys之差，pe、qe為構(gòu)網(wǎng)設(shè)備輸出的有功功率、無(wú)功功率，z為系統(tǒng)潮流及參數(shù)矩陣；
21、所述穩(wěn)態(tài)電壓方程的表達(dá)式可以但不限于為：
22、
23、其中，vref為構(gòu)網(wǎng)變流設(shè)備端口參考電壓幅值，zv為虛擬阻抗的阻抗值。
24、可選地，在本申請(qǐng)的一個(gè)實(shí)施例中，所述功率-頻率-電壓耦合矩陣的表達(dá)式可以但不限于為：
25、
26、其中，δpe、δqe分別為擾動(dòng)后構(gòu)網(wǎng)變流設(shè)備的有功功率、無(wú)功功率變化量，δδ為擾動(dòng)后構(gòu)網(wǎng)變流設(shè)備相角參考值與電網(wǎng)相角之差的變化量，δvref為構(gòu)網(wǎng)變流設(shè)備端口電壓幅值變化量，m為耦合矩陣，包括了mpδ(s)、mpv(s)、mqδ(s)、mqv(s)四個(gè)有功-相角、有功-電壓、無(wú)功-相角、無(wú)功-電壓耦合函數(shù)。
27、可選地，在本申請(qǐng)的一個(gè)實(shí)施例中，所述頻率-電壓耦合模型閉式解的表達(dá)式可以但不限于為：
28、
29、其中，δfsys為電網(wǎng)頻率變化，δpd為電網(wǎng)發(fā)生功率為，hsys、dsys分別為電網(wǎng)等值慣量與等值阻尼，tj、dp為虛擬同步機(jī)控制中的虛擬慣量、阻尼系數(shù)，ξ(s)為中間函數(shù)，fv(s)為δvref本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
1.一種構(gòu)網(wǎng)變流設(shè)備的頻率-電壓耦合建模方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述獲取目標(biāo)電力系統(tǒng)中計(jì)及電流內(nèi)環(huán)的構(gòu)網(wǎng)變流設(shè)備數(shù)據(jù)，并基于所述構(gòu)網(wǎng)變流設(shè)備數(shù)據(jù)建立構(gòu)網(wǎng)變流設(shè)備的穩(wěn)態(tài)功率方程和穩(wěn)態(tài)電壓方程，包括：
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，其中，
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述功率-頻率-電壓耦合矩陣的表達(dá)式為：
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述頻率-電壓耦合模型閉式解的表達(dá)式為：
6.一種構(gòu)網(wǎng)變流設(shè)備的頻率-電壓耦合建模裝置，其特征在于，包括：
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的裝置，其特征在于，所述建立模塊，包括：
8.一種電子設(shè)備，其特征在于，包括：存儲(chǔ)器、處理器及存儲(chǔ)在所述存儲(chǔ)器上并可在所述處理器上運(yùn)行的計(jì)算機(jī)程序，所述處理器執(zhí)行所述程序，以實(shí)現(xiàn)如權(quán)利要求1-5任一項(xiàng)所述的構(gòu)網(wǎng)變流設(shè)備的頻率-電壓耦合建模方法。
9.一種計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，其上存儲(chǔ)有計(jì)算機(jī)程序，其特征在于，該程序被處理器執(zhí)行，以用于實(shí)現(xiàn)如權(quán)
10.一種計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，其特征在于，包括計(jì)算機(jī)程序，該程序被執(zhí)行時(shí)，以用于實(shí)現(xiàn)如權(quán)利要求1-5任一項(xiàng)所述的構(gòu)網(wǎng)變流設(shè)備的頻率-電壓耦合建模方法。
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種構(gòu)網(wǎng)變流設(shè)備的頻率-電壓耦合建模方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述獲取目標(biāo)電力系統(tǒng)中計(jì)及電流內(nèi)環(huán)的構(gòu)網(wǎng)變流設(shè)備數(shù)據(jù)，并基于所述構(gòu)網(wǎng)變流設(shè)備數(shù)據(jù)建立構(gòu)網(wǎng)變流設(shè)備的穩(wěn)態(tài)功率方程和穩(wěn)態(tài)電壓方程，包括：
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，其中，
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述功率-頻率-電壓耦合矩陣的表達(dá)式為：
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述頻率-電壓耦合模型閉式解的表達(dá)式為：
6.一種構(gòu)網(wǎng)變流設(shè)備的頻率-電壓耦合建模裝置，其特征在于，包括：
7...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：謝小榮，劉輝，蘇開元，王耀函，龔振，孫大衛(wèi)，黃明俊，劉京波，劉昊忱，于思奇，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：清華大學(xué)，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：
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