新能源电力系统的分散式稳定性能提升方法及装置

本技术涉及新能源电力系统，特别涉及一种新能源电力系统的分散式稳定性能提升方法及装置。

背景技术：

1、目前，电力系统正逐步从同步发电机主导的传统形态向新能源高比例接入的新型电力系统形态转型。新能源通常需要借助电力电子变流器实现并网，其动态特性主要由控制结构、控制参数及并网条件共同决定。随着新能源装机比例不断提升，系统等效惯量、阻尼支撑能力以及动态调节特性发生显著变化，电力系统小信号稳定问题日益突出，表现为低频振荡、宽频振荡等多种形式。因此，如何有效分析新能源电力系统的小信号稳定性，并提升稳定性能，是当前学术界和工业界关注的重要技术问题。

2、相关技术中，多采用集中式分析方法分析新能源电力系统的小信号稳定性，如求解闭环系统特征值、通过构造系统闭环极点分布约束的方式保障系统振荡阻尼，集中式分析在系统规模较小、模型结构清晰且全局信息可获得的场景下具有较好的适用性。同时，分散式分析框架为解决大规模新能源电力系统小信号稳定分析问题提供了可行思路。

3、然而，相关技术中，由于集中式分析方法依赖完整系统模型和全局运行信息，在新能源设备数量增多、控制类型多样化、运行工况频繁变化的场景下，计算复杂度较高，可拓展性较差，导致难以满足大规模新能源接入场景下快速、灵活、可扩展的小信号稳定分析需求，而分散式分析方法侧重于给出系统稳定性的定性判据，无法明确、定量地表征和保障系统小信号稳定性能指标，亟待改善。

技术实现思路

1、本技术提供一种新能源电力系统的分散式稳定性能提升方法及装置，以解决相关技术中，由于集中式分析方法依赖完整系统模型和全局运行信息，使得计算复杂度较高，可拓展性较差，导致难以满足大规模新能源接入场景下快速、灵活、可扩展的小信号稳定分析需求，而分散式分析方法无法明确、定量地表征和保障系统小信号稳定性能指标等问题。

2、本技术第一方面实施例提供一种新能源电力系统的分散式稳定性能提升方法，包括以下步骤：确定新能源电力系统中新能源设备与其并网点处电网之间的动态交互增益；建立满足预设小信号稳定性能要求的本地增益条件及其边界条件；利用所述本地增益条件及其边界条件约束每个新能源设备与其并网点处电网之间约束的动态交互增益，以使闭环极点避开复平面右半平面及不满足所述预设稳定性能要求的区域。

3、通过上述技术手段，本技术实施例可以通过分散式地确定各新能源设备与电网间的动态交互增益，并建立满足预设小信号稳定性能的本地增益条件与边界条件，对各设备的动态交互增益进行独立约束，使闭环极点避开复平面右半平面以及不满足预设稳定性能要求的区域，从而在不依赖完整系统全局模型的条件下，实现对新能源电力系统小信号稳定特性的分散式分析，具有更强的可拓展性和工程适用性，并提升系统满足小信号稳定性能，将系统层面的小信号稳定性能要求转化为设备侧的本地增益约束，进而能够为新能源控制结构设计、控制参数整定以及并网稳定性评估提供可量化的分散式约束条件。

4、可选地，在本技术的一个实施例中，所述确定新能源电力系统中新能源设备与其并网点处电网之间的动态交互增益，包括：确定所述新能源设备与其并网点处电网之间的动态交互关系；根据所述动态交互关系确定所述新能源电力系统中新能源设备与其并网点处电网之间的动态交互增益。

5、通过上述技术手段，本技术实施例可以从新能源设备与其并网点处电网之间的动态交互关系出发，确定新能源设备侧动态与电网侧等效动态之间的交互增益，从而在无需系统全局信息的前提下，揭示新能源设备与其并网点处电网之间的动态交互增益与系统闭环极点分布之间的内在关联机理。

6、可选地，在本技术的一个实施例中，所述本地增益条件的表达式为：

7、，

8、其中，为第

i台新能源设备与其并网点处电网之间的本地增益，为所述新能源设备的动态逆，为网络矩阵的第

i个对角元，γ为复平面禁止域；

9、所述边界条件为：

10、，

11、其中，b为所述复平面禁止域的有限边界。

12、通过上述技术手段，本技术实施例可以构建满足预设小信号稳定性能要求的本地增益条件，以约束每个新能源设备与其并网点处电网之间的动态交互增益大小，从而实现对系统闭环极点分布的有效约束，并构建边界条件将区域内验证问题转化为边界验证问题，进而提高工程可实施性。

13、可选地，在本技术的一个实施例中，所述利用所述本地增益条件及其边界条件约束每个新能源设备与其并网点处电网之间的所述动态交互增益，包括：根据所述新能源电力系统的系统运行工况、稳定性标准或工程设计要求中的至少之一，确定小信号稳定性能指标，并根据所述小信号稳定性能指标定义复平面禁止域及其有限边界；根据所述新能源电力系统的网络拓扑、线路参数及运行点信息中的至少之一计算或辨识网络矩阵，以提取每个并网节点对应的本地网络参数；基于所述本地网络参数，将设备动态模型代入所述本地增益条件和所述边界条件，以得到关于设备动态的不等式约束；对每台新能源设备分别求解满足所述不等式约束。

14、通过上述技术手段，本技术实施例可以根据小信号稳定性标准将小信号稳定性能指标映射为复平面禁止域的有限边界，再结合本地网络参数，将设备动态模型代入边界条件，生成不等式约束，并对每台设备分别求解满足该约束，使得每个新能源设备仅需获取本地网络参数和自身动态模型即可独立求解满足稳定性能要求的控制参数范围，无需依赖全局系统模型和运行信息，降低了计算复杂度和通信需求，同时，可以通过实时更新本地网络参数和禁止域定义，以适应系统运行工况的动态变化，提升了灵活性和可扩展性。

15、可选地，在本技术的一个实施例中，还包括：若任一新能源设备的当前动态不满足所述本地增益条件和所述边界条件，则调整所述任一新能源设备的控制结构或控制参数，直至所有设备均满足所述不等式约束。

16、通过上述技术手段，本技术实施例可以在设备动态不满足本地增益条件及其边界条件时，可仅针对该设备调整控制结构或参数，而不影响其余设备，从而以局部修正实现整体系统稳定性的恢复与优化，显著增强了系统的自适应能力和鲁棒性，有效保障了大规模新能源接入场景下电力系统的小信号稳定性。

17、本技术第二方面实施例提供一种新能源电力系统的分散式稳定性能提升装置，包括：确定模块，用于确定新能源电力系统中新能源设备与其并网点处电网之间的动态交互增益；建立模块，用于建立满足预设小信号稳定性能要求的本地增益条件及其边界条件；提升模块，用于利用所述本地增益条件及其边界条件约束每个新能源设备与其并网点处电网之间的所述动态交互增益，以使闭环极点避开复平面右半平面及不满足所述预设稳定性能要求的区域。

18、通过上述技术手段，本技术实施例可以通过分散式地确定各新能源设备与电网间的动态交互增益，并建立满足预设小信号稳定性能的本地增益条件与边界条件，对各设备的动态交互增益进行独立约束，使闭环极点避开复平面右半平面以及不满足预设稳定性能要求的区域，从而在不依赖完整系统全局模型的条件下，实现对新能源电力系统小信号稳定特性的分散式分析，具有更强的可拓展性和工程适用性，并提升系统满足小信号稳定性能，将系统层面的小信号稳定性能要求转化为设备侧的本地增益约束，进而能够为新能源控制结构设计、控制参数整定以及并网稳定性评估提供可量化的分散式约束条件。

19、可选地，在本技术的一个实施例中，所述确定模块包括：第一确定单元，用于确定所述新能源设备与其并网点处电网之间的动态交互关系；第二确定单元，用于根据所述动态交互关系确定所述新能源电力系统中新能源设备与其并网点处电网之间的动态交互增益。

20、通过上述技术手段，本技术实施例可以从新能源设备与其并网点处电网之间的动态交互关系出发，确定新能源设备侧动态与电网侧等效动态之间的交互增益，从而在无需系统全局信息的前提下，揭示新能源设备与其并网点处电网之间的动态交互增益与系统闭环极点分布之间的内在关联机理。

21、可选地，在本技术的一个实施例中，所述本地增益条件的表达式为：

22、，

23、其中，为第

i台新能源设备与其并网点处电网之间的本地增益，为所述新能源设备的动态逆，为网络矩阵的第

i个对角元，γ为复平面禁止域；

24、所述边界条件为：

25、，

26、其中，b为所述复平面禁止域的有限边界。

27、通过上述技术手段，本技术实施例可以构建满足预设小信号稳定性能要求的本地增益条件，以约束每个新能源设备与其并网点处电网之间的动态交互增益大小，从而实现对系统闭环极点分布的有效约束，并构建边界条件将区域内验证问题转化为边界验证问题，进而提高工程可实施性。

28、可选地，在本技术的一个实施例中，所述提升模块包括：第三确定单元，用于根据所述新能源电力系统的系统运行工况、稳定性标准或工程设计要求中的至少之一，确定小信号稳定性能指标，并根据所述小信号稳定性能指标定义复平面禁止域及其有限边界；提取单元，用于根据所述新能源电力系统的网络拓扑、线路参数及运行点信息中的至少之一计算或辨识网络矩阵，以提取每个并网节点对应的本地网络参数；第四确定单元，用于基于所述本地网络参数，将设备动态模型代入所述本地增益条件和所述边界条件，以得到关于设备动态的不等式约束；求解单元，用于对每台新能源设备分别求解满足所述不等式约束。

29、通过上述技术手段，本技术实施例可以根据小信号稳定性标准将小信号稳定性能指标映射为复平面禁止域的有限边界，再结合本地网络参数，将设备动态模型代入边界条件，生成不等式约束，并对每台设备分别求解满足该约束，使得每个新能源设备仅需获取本地网络参数和自身动态模型即可独立求解满足稳定性能要求的控制参数范围，无需依赖全局系统模型和运行信息，降低了计算复杂度和通信需求，同时，可以通过实时更新本地网络参数和禁止域定义，以适应系统运行工况的动态变化，提升了灵活性和可扩展性。

30、可选地，在本技术的一个实施例中，所述提升模块还包括：调整单元，用于若任一新能源设备的当前动态不满足所述本地增益条件和所述边界条件，则调整所述任一新能源设备的控制结构或控制参数，直至所有设备均满足所述不等式约束。

31、通过上述技术手段，本技术实施例可以在设备动态不满足本地增益条件及其边界条件时，可仅针对该设备调整控制结构或参数，而不影响其余设备，从而以局部修正实现整体系统稳定性的恢复与优化，显著增强了系统的自适应能力和鲁棒性，有效保障了大规模新能源接入场景下电力系统的小信号稳定性。

32、本技术第三方面实施例提供一种电子设备，包括：存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序，以实现如上述实施例所述的新能源电力系统的分散式稳定性能提升方法。

33、本技术第四方面实施例提供一种非易失性计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储计算机程序，该程序被处理器执行时实现如上的新能源电力系统的分散式稳定性能提升方法。

34、本技术第五方面实施例提供一种计算机程序产品，所述计算机程序产品存储计算机程序，该程序被处理器执行时实现如上的新能源电力系统的分散式稳定性能提升方法。

35、本技术实施例可以通过分散式地确定各新能源设备与电网间的动态交互增益，并建立满足预设小信号稳定性能的本地增益条件与边界条件，对各设备的动态交互增益进行独立约束，使闭环极点避开复平面右半平面以及不满足预设稳定性能要求的区域，从而在不依赖完整系统全局模型的条件下，实现对新能源电力系统小信号稳定特性的分散式分析，具有更强的可拓展性和工程适用性，并提升系统满足小信号稳定性能，将系统层面的小信号稳定性能要求转化为设备侧的本地增益约束，进而能够为新能源控制结构设计、控制参数整定以及并网稳定性评估提供可量化的分散式约束条件。由此，解决了相关技术中，由于集中式分析方法依赖完整系统模型和全局运行信息，使得计算复杂度较高，可拓展性较差，导致难以满足大规模新能源接入场景下快速、灵活、可扩展的小信号稳定分析需求，而分散式分析方法无法明确、定量地表征和保障系统小信号稳定性能指标等问题。

36、本技术附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本技术的实践了解到。