基于阶段敏感的风电系统稳定风险评估方法、系统及介质与流程

本发明涉及风电系统建模与小扰动稳定分析，尤其涉及一种基于阶段敏感的风电系统稳定风险评估方法、系统及介质。

背景技术：

1、随着风电机组大规模接入电网，风电变流器控制参数的准确性直接影响并网系统的动态分析和仿真校核，而实际控制参数通常难以直接获取，需要根据扰动过程中的外部可测响应进行辨识。现有技术cn116227320a通过筛选响应特征并利用循环神经网络与优化算法辨识双馈风机控制参数，cn118199031a通过时域拟合和算法拟合分别获得锁相环及变流器控制参数。

2、然而，现有技术通常将完整响应或相关特征直接用于辨识，未能充分表征控制参数敏感信息在扰动及恢复阶段中的非均匀分布，导致正常并网弱扰动条件下的有效响应信息容易被低敏感数据削弱，进而难以准确同步辨识风电变流器的多个控制环参数。

3、控制参数辨识结果用于并网稳定分析时，还需将其与风电机组及电网的物理方程相结合，并在与评估工况一致的运行点获得闭环动态模型。参数回代响应满足校核条件，表明该参数组在校核条件下能够复现相应响应，但仍需通过闭环稳定分析确定该模型的衰减裕度和振荡阻尼，避免仅凭响应拟合结果判断并网系统的小扰动稳定风险。

4、公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本公开总体背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成本领域技术人员所公知的现有技术。

技术实现思路

1、本发明提供了一种基于阶段敏感的风电系统稳定风险评估方法、系统及介质，可有效解决背景技术中的问题。

2、为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：

3、一种基于阶段敏感的风电系统稳定风险评估方法，所述方法包括：

4、获取风电变流器在保持正常并网控制模式下的扰动作用及恢复过程中的外部响应数据；

5、将所述外部响应数据划分为多个响应阶段，分别构建各所述响应阶段的响应子序列，并根据各所述响应阶段的阶段统计特征组成多阶段响应序列；

6、计算各所述响应阶段的阶段贡献信息，校核所述响应阶段的有效性，并由有效响应阶段的所述阶段统计特征按照原演化顺序构建阶段敏感响应序列；

7、沿扰动演化方向和恢复约束方向，分别提取所述阶段敏感响应序列的正向阶段关联特征和反向阶段关联特征；

8、按照待辨识控制参数所属的锁相环控制组、网侧变流器控制组和转子侧变流器控制组，将所述阶段贡献信息分别转换为各控制环组的阶段先验和有效阶段掩码，并利用所述阶段先验和所述有效阶段掩码引导各控制环组的阶段权重重分配，获得各控制环组对应的目标阶段特征；

9、根据各控制环组对应的所述目标阶段特征，通过各控制环组的专属输出分支同步获得多个控制环的控制参数辨识结果；

10、将所述控制参数辨识结果代入风电系统物理模型进行响应回代校核，利用通过校核的控制参数建立指定运行点和电网参数下的闭环小扰动模型，计算所述闭环小扰动模型的完整特征值，并根据所述完整特征值确定稳定风险指标，输出所述指定运行点和电网参数下的小扰动稳定风险评估结果。

11、进一步地，所述扰动作用为未触发所述风电变流器的低电压穿越、限流或保护逻辑的弱电压扰动。

12、进一步地，所述多个响应阶段包括作为扰动前稳态阶段的第一响应阶段、作为扰动初始响应阶段的第二响应阶段、作为扰动保持阶段的第三响应阶段、作为恢复衰减阶段的第四响应阶段以及作为扰动后稳态阶段的第五响应阶段。

13、进一步地，所述风电变流器为双馈风电机组变流器，所述外部响应数据包括三相定子电压、三相定子电流、定子侧有功功率、定子侧无功功率、并网点电压有效值及直流母线电压，所述阶段统计特征为各所述响应阶段内的所述外部响应数据对应的统计特征。

14、进一步地，所述阶段贡献信息的确定，包括：

15、对各所述待辨识控制参数施加参数微扰，并根据所述参数微扰前后的外部响应变化计算所述响应灵敏度；

16、根据控制参数尺度和响应数据尺度对所述响应灵敏度进行归一化，并根据归一化后的所述响应灵敏度在各所述响应阶段内的能量占比确定所述阶段贡献信息。

17、进一步地，根据各所述待辨识控制参数对应的所述阶段贡献信息，按照所述待辨识控制参数所属的控制环组确定各所述控制环组对应的阶段先验，并基于所述阶段先验生成阶段权重重分配过程中的注意力偏置信息；根据各所述响应阶段的有效性校核结果生成有效阶段掩码，以在所述阶段权重重分配过程中屏蔽无效响应阶段。

18、进一步地，所述正向阶段关联特征和所述反向阶段关联特征分别通过正向门控循环单元和反向门控循环单元提取，同一响应阶段对应的所述正向阶段关联特征和所述反向阶段关联特征经拼接形成阶段关联特征；将所述阶段关联特征输入多头注意力机制，并将所述注意力偏置信息和所述有效阶段掩码加入所述多头注意力机制的注意力得分，以屏蔽无效响应阶段并对各所述响应阶段进行阶段权重重分配，得到所述目标阶段特征。

19、进一步地，所述多个控制环包括锁相环、网侧变流器直流电压外环、网侧变流器电流内环、转子侧变流器转速外环及转子侧变流器电流内环，所述控制参数辨识结果包括各所述控制环对应的比例控制参数和积分控制参数。

20、进一步地，所述风电变流器为双馈风电机组变流器时，所述小扰动稳定风险评估包括：将通过响应回代校核并具有有效标志的控制参数辨识结果，写入包含双馈感应发电机、转子侧变流器、网侧变流器、直流母线、锁相环及电网的物理模型；根据指定运行点和电网参数求取满足动态平衡及网络约束的平衡状态，在该平衡状态对所述物理模型线性化，在代数约束关于代数变量的雅可比矩阵可逆时消去代数变量，得到保留所述物理模型全部独立动态状态的闭环小扰动模型；计算所述闭环小扰动模型的全部特征值，以特征值实部的最大值作为谱横坐标，并在存在振荡模态时计算各振荡模态的阻尼比及其中的最小值；根据所述谱横坐标、所述最小阻尼比与预先设定的风险评估阈值输出所述指定运行点和电网参数下的稳定风险结果，在不存在振荡模态时将阻尼比指标标记为不适用，并依据谱横坐标进行判定，在参数回代校核未通过、平衡状态求取失败、所述雅可比矩阵不可逆或结果处于判定边界时输出复核标志。

21、一种基于阶段敏感响应的风电系统稳定风险评估系统，系统包括：

22、外部响应获取模块，获取风电变流器在保持正常并网控制模式下的扰动作用及恢复过程中的外部响应数据；

23、阶段响应构建模块，将外部响应数据划分为多个响应阶段，分别构建各响应阶段的响应子序列，并根据各响应阶段的阶段统计特征组成多阶段响应序列；

24、阶段贡献校核模块，计算各响应阶段的阶段贡献信息，校核响应阶段的有效性，并由有效响应阶段的阶段统计特征按照原演化顺序构建阶段敏感响应序列；

25、双向关联提取模块，沿扰动演化方向和恢复约束方向，分别提取阶段敏感响应序列的正向阶段关联特征和反向阶段关联特征；

26、阶段权重分配模块，按照待辨识控制参数所属的锁相环控制组、网侧变流器控制组和转子侧变流器控制组，将阶段贡献信息分别转换为各控制环组的阶段先验和有效阶段掩码，并利用阶段先验和有效阶段掩码引导各控制环组的阶段权重重分配，获得各控制环组对应的目标阶段特征；

27、控制参数辨识模块，根据各控制环组对应的目标阶段特征，通过各控制环组的专属输出分支同步获得多个控制环的控制参数辨识结果；

28、建模与稳定风险评估模块，将控制参数辨识模块输出的控制参数辨识结果代入风电系统物理模型进行响应回代校核，利用通过校核的控制参数建立指定运行点和电网参数下的闭环小扰动模型，计算完整闭环特征值及稳定风险指标，输出所述指定运行点和电网参数下的小扰动稳定风险评估结果。

29、一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序包括程序指令，所述程序指令当被处理器执行时可实现所述的基于阶段敏感的风电系统稳定风险评估方法。

30、通过本发明的技术方案，可实现以下技术效果：

31、通过获取风电变流器正常并网扰动及恢复过程中的外部响应数据，构建阶段响应序列并结合响应灵敏度校核阶段有效性，再提取扰动与恢复方向的双向阶段关联特征，并结合由阶段灵敏度贡献信息表征的阶段重要程度进行阶段权重重分配，从而同步辨识多个控制环参数，有效解决了风电变流器在正常并网弱扰动条件下因控制参数敏感信息在不同响应阶段分布不均而难以准确同步辨识多个控制环参数的问题。

32、本发明还将阶段敏感响应所得到的控制参数与风电系统物理模型衔接，使辨识结果用于指定运行条件下的闭环小扰动分析；通过同时检查全部特征值实部和振荡模态阻尼，区分失稳、衰减裕度不足及振荡阻尼不足的情形，并通过参数有效性与模型求解条件约束评估结果的使用范围，为相应运行条件下的稳定风险复核提供依据。

33、上述说明仅是本技术技术方案的概述，为了能够更清楚了解本技术的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本技术的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本技术的具体实施方式。