一种电网故障工况下跟网型与构网型变流器混合系统的功率电流重塑方法及装置与流程

本发明涉及新能源发电，具体涉及一种电网故障工况下跟网型与构网型变流器混合系统的功率电流重塑方法及装置。

背景技术：

1、跟网型变流器在强电网下具有电能质量高、响应速度快等优点，但在弱电网下存在振荡失稳风险。相比之下，构网型变流器在弱电网下能够保持稳定运行，但在强电网下反而易发生失稳。考虑到两类变流器在不同电网强度下具有良好的稳态运行互补特性，因此可构成混合系统以适应宽范围电网强度变化。然而，在电网故障期间，多变流器间的暂态交互作用易导致系统发生级联失稳，进而引发大规模脱网事故。

2、针对上述问题，有必要提出一种电网故障工况下跟网型与构网型变流器混合系统的功率电流重塑方法，根据电网故障程度自适应调节跟网型变流器的电流参考值以及构网型变流器的有功功率参考值，从而有效抑制混合系统的暂态失稳风险。

技术实现思路

1、为了克服上述缺陷，本发明提出了一种电网故障工况下跟网型与构网型变流器混合系统的功率电流重塑方法及装置。

2、第一方面，提供一种电网故障工况下跟网型与构网型变流器混合系统的功率电流重塑方法，所述电网故障工况下跟网型与构网型变流器混合系统的功率电流重塑方法包括：

3、对正常工况下跟网型与构网型变流器混合系统平衡点方程进行迭代求解，得到正常工况下跟网型与构网型变流器的稳态功角；

4、基于所述正常工况下跟网型与构网型变流器的稳态功角对故障期间跟网型与构网型变流器混合系统平衡点方程进行迭代求解，得到故障期间各跟网型变流器的电流相角和各构网型变流器的输出电压；

5、基于所述跟网型与构网型变流器的稳态功角、各跟网型变流器的电流相角和各构网型变流器的输出电压调节跟网型变流器的有功/无功电流参考值和构网型变流器的有功功率参考值。

6、优选的，所述正常工况下跟网型与构网型变流器混合系统平衡点方程如下：

7、

8、

9、上式中，令k∈[1，m]，

l∈[1，n]，m为跟网型变流器总数量，n为构网型变流器总数量，为正常工况下跟网型与构网型变流器混合系统平衡点方程输入向量，为第k个跟网型变流器的功角，为第

l个构网型变流器的功角，为第

l个构网型变流器的输出电压，为转置符号，为正常工况下跟网型与构网型变流器混合系统平衡点方程输出向量，为第k个跟网型变流器的电压方程，为第

l个构网型变流器的有功功率方程，为第

l个构网型变流器的无功功率方程。

10、进一步的，所述第k个跟网型变流器的电压方程如下：

11、

12、所述第

l个构网型变流器的有功功率方程如下：

13、

14、所述第

l个构网型变流器的无功功率方程如下：

15、

16、上式中，为第k个跟网型变流器自耦合阻抗系数幅值，为第k个跟网型变流器的输出电流，为第k个跟网型变流器自耦合阻抗系数相角，为第k个跟网型变流器的电流相角，为电网至跟网型变流器互耦系数幅值，为三相电网电压，为电网至跟网型变流器互耦系数相角，为跟网型变流器端口互耦系数幅值，为第i个跟网型变流器的输出电流，为跟网型变流器端口互耦系数相角，为第i个跟网型变流器与第k个跟网型变流器的功角差，为第i个跟网型变流器的电流相角，为第

j个构网型变流器至跟网型变流器端口互耦系数幅值，为第

j个构网型变流器输出电压，为第

j个构网型变流器至跟网型变流器端口互耦系数相角，为第

j个构网型变流器的功角，为有功功率参考值，为电网至构网型变流器互耦系数幅值，为电网至构网型变流器互耦系数相角，为第

l个构网型变流器的等效电导，为第

j个构网型变流器端口互耦系数幅值，为第

j个构网型变流器输出电压，为第

l个构网型变流器与第

j个构网型变流器的功角差，为第

j个构网型变流器端口互耦系数相角，为跟网型变流器至构网型变流器端口互耦系数幅值，为跟网型变流器至构网型变流器端口互耦系数相角，为第

l个构网型变流器的无功功率的下垂系数，为无功功率参考值，为第

l个构网型变流器的等效电纳，

v0为电压额定值，为第i个跟网型变流器的功角。

17、进一步的，所述对正常工况下跟网型与构网型变流器混合系统平衡点方程进行迭代求解，得到正常工况下跟网型与构网型变流器的稳态功角，包括：

18、步骤a初始化正常工况下跟网型与构网型变流器混合系统平衡点方程输入向量；

19、步骤b将正常工况下跟网型与构网型变流器混合系统平衡点方程输出向量代入正常工况下跟网型与构网型变流器混合系统平衡点方程，计算得到正常工况下跟网型与构网型变流器混合系统平衡点方程输出向量；

20、步骤c构建当前跟网型与构网型变流器混合系统的雅可比矩阵，并基于所述雅可比矩阵确定第一输入向量增量；

21、步骤d基于所述输入向量增量更新正常工况下跟网型与构网型变流器混合系统平衡点方程输入向量；

22、步骤e判断正常工况下跟网型与构网型变流器混合系统平衡点方程输入向量是否满足max(|

x|)小于0.0001，若是，则将正常工况下跟网型与构网型变流器混合系统平衡点方程输入向量中跟网型与构网型变流器的功角作为稳态功角，否则，返回所述步骤b。

23、进一步的，所述正常工况下跟网型与构网型变流器混合系统平衡点方程输入向量的初始值为[0,…,0,0,…0,

v0,…,

v0]。

24、进一步的，所述步骤c中构建的当前跟网型与构网型变流器混合系统的雅可比矩阵如下：

25、

26、上式中，为所述步骤c中构建的当前跟网型与构网型变流器混合系统的雅可比矩阵，至为第一至九子矩阵。

27、进一步的，所述第一子矩阵中第k行第i列元素，所述第一子矩阵中第k行第k列元素，所述第二子矩阵中第k行第j列元素，所述第三子矩阵中第k行第j列元素，所述第四子矩阵中第

l行第i列元素，所述第五子矩阵中第

l行第j列元素，所述第五子矩阵中第

l行第

l列元素，所述第六子矩阵中第

l行第j列元素，所述第六子矩阵中第

l行第

l列元素，所述第七子矩阵中第

l行第i列元素，所述第八子矩阵中第

l行第j列元素，所述第八子矩阵中第

l行第

l列元素，所述第九子矩阵中第

l行第j列元素，所述第九子矩阵中第

l行第

l列元素。

28、进一步的，所述第k个跟网型变流器自耦合阻抗系数幅值和相角满足：

29、

30、所述电网至跟网型变流器互耦系数幅值和相角满足：

31、

32、所述跟网型变流器端口互耦系数幅值和相角满足：

33、

34、所述第

j个构网型变流器至跟网型变流器端口互耦系数幅值和相角满足：

35、

36、所述电网至构网型变流器互耦系数幅值和相角满足：

37、

38、所述第

j个构网型变流器端口互耦系数幅值和相角满足：

39、

40、所述跟网型变流器至构网型变流器端口互耦系数幅值和相角满足：

41、

42、所述为第

l个构网型变流器的等效电导和等效电纳满足：

43、

44、上式中，为第

k个跟网型变流器连接至公共耦合点的线路阻抗，为并网等效阻抗的倒数，为第

j个构网型变流器至公共耦合点的线路阻抗的倒数，为第

l个构网型变流器连接至公共耦合点的线路阻抗的倒数。

45、进一步的，所述第一输入向量增量如下：

46、

47、上式中，为第一输入向量增量；

48、进一步的，基于所述输入向量增量将正常工况下跟网型与构网型变流器混合系统平衡点方程输入向量更新为。

49、进一步的，所述故障期间跟网型与构网型变流器混合系统平衡点方程如下：

50、

51、

52、上式中，令k∈[1，m]，

l∈[1，n]，m为跟网型变流器总数量，n为构网型变流器总数量，为故障期间跟网型与构网型变流器混合系统平衡点方程输入向量，为故障期间跟网型与构网型变流器混合系统平衡点方程输出向量，为第k个跟网型变流器的电压稳态方程；

53、进一步的，将所述中跟网型变流器的与构网型变流器的功角替换为所述正常工况下跟网型与构网型变流器的稳态功角得到所述，将所述中跟网型变流器的与构网型变流器的功角替换为所述正常工况下跟网型与构网型变流器的稳态功角得到所述。

54、进一步的，所述基于所述正常工况下跟网型与构网型变流器的稳态功角对故障期间跟网型与构网型变流器混合系统平衡点方程进行迭代求解，得到故障期间各跟网型变流器的电流相角和各构网型变流器的输出电压，包括：

55、步骤f初始化故障期间跟网型与构网型变流器混合系统平衡点方程输入向量；

56、步骤g将故障期间跟网型与构网型变流器混合系统平衡点方程输出向量代入故障期间跟网型与构网型变流器混合系统平衡点方程，计算得到故障期间跟网型与构网型变流器混合系统平衡点方程输出向量；

57、步骤h构建当前跟网型与构网型变流器混合系统的雅可比矩阵，并基于所述雅可比矩阵确定第二输入向量增量；

58、步骤i基于所述输入向量增量更新故障期间跟网型与构网型变流器混合系统平衡点方程输入向量；

59、步骤k判断故障期间跟网型与构网型变流器混合系统平衡点方程输入向量是否满足max(|

u|)小于0.0001，若是，则获取故障期间跟网型与构网型变流器混合系统平衡点方程输入向量中各跟网型变流器的电流相角和各构网型变流器的输出电压，否则，返回所述步骤g。

60、进一步的，所述故障期间跟网型与构网型变流器混合系统平衡点方程输入向量的初始值为[0,…,0,

v0,…,

v0]。

61、进一步的，所述步骤h中构建的当前跟网型与构网型变流器混合系统的雅可比矩阵如下：

62、

63、上式中，为所述步骤h中构建的当前跟网型与构网型变流器混合系统的雅可比矩阵，、为第一、二子单元矩阵。

64、进一步的，所述第一子单元矩阵中第k行第i列元素，所述第一子单元矩阵中第k行第k列元素，所述第二子单元矩阵中第k行第i列元素。

65、进一步的，所述第二输入向量增量如下：

66、

67、上式中，为输入向量增量；

68、进一步的，基于所述输入向量增量将故障期间跟网型与构网型变流器混合系统平衡点方程输入向量更新为。

69、进一步的，按下式调节跟网型变流器的有功/无功电流参考值和构网型变流器的有功功率参考值：

70、

71、

72、

73、上式中，为跟网型变流器的有功电流参考值，为第k个跟网型变流器的输出电压，为跟网型变流器的无功电流参考值，为第k个跟网型变流器的电流相角，为构网型变流器的有功功率参考值，为第

l个构网型变流器的输出电压，为第

l个构网型变流器的稳态功角，为第

j个构网型变流器的输出电压，为第

j个构网型变流器的稳态功角，为第i个跟网型变流器的稳态功角，为第i个跟网型变流器的电流相角。

74、第二方面，提供一种电网故障工况下跟网型与构网型变流器混合系统的功率电流重塑装置，所述电网故障工况下跟网型与构网型变流器混合系统的功率电流重塑装置包括：

75、第一分析模块，用于对正常工况下跟网型与构网型变流器混合系统平衡点方程进行迭代求解，得到正常工况下跟网型与构网型变流器的稳态功角；

76、第二分析模块，用于基于所述正常工况下跟网型与构网型变流器的稳态功角对故障期间跟网型与构网型变流器混合系统平衡点方程进行迭代求解，得到故障期间各跟网型变流器的电流相角和各构网型变流器的输出电压；

77、调节模块，用于基于所述跟网型与构网型变流器的稳态功角、各跟网型变流器的电流相角和各构网型变流器的输出电压调节跟网型变流器的有功/无功电流参考值和构网型变流器的有功功率参考值。

78、第三方面，提供一种计算机设备，包括：一个或多个处理器；

79、所述处理器，用于存储一个或多个程序；

80、当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行时，实现所述的电网故障工况下跟网型与构网型变流器混合系统的功率电流重塑方法。

81、第四方面，提供一种计算机可读存储介质，其上存有计算机程序，所述计算机程序被执行时，实现所述的电网故障工况下跟网型与构网型变流器混合系统的功率电流重塑方法。

82、本发明上述一个或多个技术方案，至少具有如下一种或多种有益效果：

83、本发明提供了一种电网故障工况下跟网型与构网型变流器混合系统的功率电流重塑方法及装置，包括：对正常工况下跟网型与构网型变流器混合系统平衡点方程进行迭代求解，得到正常工况下跟网型与构网型变流器的稳态功角；基于所述正常工况下跟网型与构网型变流器的稳态功角对故障期间跟网型与构网型变流器混合系统平衡点方程进行迭代求解，得到故障期间各跟网型变流器的电流相角和各构网型变流器的输出电压；基于所述跟网型与构网型变流器的稳态功角、各跟网型变流器的电流相角和各构网型变流器的输出电压调节跟网型变流器的有功/无功电流参考值和构网型变流器的有功功率参考值。本发明提供的技术方案，针对跟网型与构网型变流器构成的混合系统，在电网故障期间同时对跟网型变流器的电流参考值和构网型变流器的有功功率参考值进行协同重塑，通过协调两类变流器的暂态响应过程，从而提升混合系统的暂态稳定性。