分析SVG对双馈并网系统的影响的方法及装置

技术领域

本发明涉及双馈并网系统稳定性分析领域，具体而言，涉及一种分析SVG对双馈并网系统的影响的方法及装置。

背景技术

双馈设备如双馈抽蓄设备和双馈风电机组等，存在多时间尺度控制环节及电力电子驱动设备的快速控制特性，并且随着双馈设备的广泛使用，使得集群双馈设备与电网之间以及与邻近电力电子驱动设备之间的运行控制相互耦合和影响突出，双馈设备通过变流器与主干系统网架相连，系统电压稳定问题突出，变流器并网系统的振荡问题一般可从小干扰角度进行分析，方法主要有两类：基于状态空间的特征根分析方法以及基于频域理论的阻抗分析方法。特征根分析方法依赖变流器及电网的详细模型和参数，难以适应于大规模的双馈设备并网分析。相比而言，阻抗分析方法将变流器和电网看作两个独立的子系统，再根据两个子系统的阻抗矩阵是否满足奈奎斯特稳定性判据来判断系统的稳定性。由于阻抗法所用到的阻抗矩阵可以通过测量获得，即通过测量变流器和电网的端口外特性即可定量分析系统的稳定性，因此引起了广泛的关注。

采用SVG(静止无功发生器)可以对双馈并网系统进行无功补偿，从而可以为系统提供电压支撑，SVG具有可调节能力强、响应速度快和可靠性高的特点。目前使用的SVG(静止无功发生器)的控制策略主要采用定无功控制或定交流电压控制。但目前尚没有明确的方法针对双馈设备机组和SVG的并网系统进行稳定性分析。此外，也没有理论分析和解释SVG对双馈设备并网系统的影响，从而难以评估双馈设备和SVG交互系统的小干扰稳定性。

发明内容

本发明为了解决上述背景技术中的至少一个技术问题，提出了一种分析SVG对双馈并网系统的影响的方法及装置。

为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种分析SVG对双馈并网系统的影响的方法，该方法包括：

获取SVG与双馈并网系统交互的等效模型；

将所述等效模型简化为单输入单输出等效复电路模型；

根据所述单输入单输出等效复电路模型得到SVG附加阻抗对系统振荡模态的影响因子指标；

根据所述影响因子指标确定SVG对双馈并网系统的影响。

可选的，所述等效模型为通过小干扰稳定分析中广义阻抗和等效原-对偶复电路的分析方法构建的。

可选的，所述根据所述影响因子指标确定SVG对双馈并网系统的影响，包括：

根据所述影响因子指标确定SVG对双馈并网系统的稳定性以及振荡频率的影响。

可选的，所述根据所述影响因子指标确定SVG对双馈并网系统的稳定性以及振荡频率的影响，包括：

若所述影响因子指标的实部为正，则确定加入SVG使双馈并网系统的稳定性降低；

若所述影响因子指标的实部为负，则确定加入SVG使双馈并网系统的稳定性提高。

可选的，所述根据所述影响因子指标确定SVG对双馈并网系统的稳定性以及振荡频率的影响，包括：

若所述影响因子指标的虚部为正，则确定加入SVG使双馈并网系统的振荡频率提高；

若所述影响因子指标的虚部为负，则确定加入SVG使双馈并网系统的振荡频率降低。

可选的，所述单输入单输出等效复电路模型的谐振零点为所述等效模型的特征根。

为了实现上述目的，根据本发明的另一方面，提供了一种分析SVG对双馈并网系统的影响的装置，该装置包括：

等效模型获取单元，用于获取SVG与双馈并网系统交互的等效模型；

模型变换单元，用于将所述等效模型简化为单输入单输出等效复电路模型；

影响因子指标确定单元，用于根据所述单输入单输出等效复电路模型得到SVG附加阻抗对系统振荡模态的影响因子指标；

影响分析单元，用于根据所述影响因子指标确定SVG对双馈并网系统的影响。

为了实现上述目的，根据本发明的另一方面，还提供了一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述分析SVG对双馈并网系统的影响的方法中的步骤。

为了实现上述目的，根据本发明的另一方面，还提供了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，所述计算机程序在计算机处理器中执行时实现上述分析SVG对双馈并网系统的影响的方法中的步骤。

本发明的有益效果为：本发明通过将所述等效模型简化为单输入单输出等效复电路模型，进而根据所述单输入单输出等效复电路模型得到SVG附加阻抗对系统振荡模态的影响因子指标，最后可以根据所述影响因子指标确定SVG对双馈并网系统的影响，实现了有效的分析SVG对双馈并网系统的影响。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。在附图中：

图1是本发明实施例分析SVG对双馈并网系统的影响的方法的流程图；

图2是本发明实施例确定SVG对双馈并网系统的稳定性的影响的流程图；

图3是本发明实施例确定SVG对双馈并网系统的振荡频率的影响的流程图；

图4是本发明实施例分析SVG对双馈并网系统的影响的装置的结构框图；

图5是本发明SVG与双馈并网系统交互的等效原-对偶复电路；

图6是本发明实施例仿真验证中变流器与SVG交互系统戴维南等效图；

图7是本发明实施例计算机设备示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

本发明提出了一种基于复电路模态功率的分析SVG对双馈并网系统的影响的方法，用于分析SVG对双馈并网系统的稳定性及振荡模态的影响。

图1是本发明实施例分析SVG对双馈并网系统的影响的方法的流程图，如图1所示，本实施例的分析SVG对双馈并网系统的影响的方法包括步骤S101至步骤S104。

步骤S101，获取SVG与双馈并网系统交互的等效模型。

在本发明实施例中，双馈并网系统由双馈设备、变流器以及交流电网组成，双馈设备可以为双馈抽蓄设备或者双馈风电机组等，双馈设备通过变流器与交流电网相连形成双馈并网系统。

SVG(静止无功发生器)可以对双馈并网系统进行无功补偿，从而可以为系统提供电压支撑，SVG具有可调节能力强、响应速度快和可靠性高的特点。目前使用的SVG(静止无功发生器)的控制策略主要采用定无功控制或定交流电压控制。

在本发明一个实施例中，所述等效模型为通过小干扰稳定分析中广义阻抗和等效原-对偶复电路的分析方法构建的。

步骤S102，将所述等效模型简化为单输入单输出等效复电路模型。

在本发明一个实施例中，本步骤具体可以通过线性变换将所述等效模型简化为单输入单输出等效复电路模型。

在本发明一个实施例中本发明的单输入单输出等效复电路模型(等效复电路)可以如图5所示，该等效复电路能够表征变流器与SVG交互系统的稳定性，系统等效复电路中增加的并联广义阻抗可以视为SVG对原变流器并网系统的附加阻抗，经过等效后的复电路，与原双馈和SVG交互系统具有稳定性等价性，即所述单输入单输出等效复电路模型的谐振零点为所述等效模型的特征根。

在图5中，Y

其中：

步骤S103，根据所述单输入单输出等效复电路模型得到SVG附加阻抗对双馈并网系统振荡模态的影响因子指标。

在本发明一个实施例中，本步骤具体可以针对所述单输入单输出等效复电路模型，利用复电路模态功率分析方法，得到SVG附加阻抗对双馈并网系统振荡模态的影响因子指标。

在本发明一个实施例中，SVG附加阻抗对双馈并网系统振荡模态的影响因子指标用μ

在本发明一个实施例中，本发明中评估SVG对双馈并网系统稳定性和振荡模态的影响具体采用如下公式：

其中，k

其中：

U为满足YU＝0的电压向量，即矩阵Y的右特征向量。

在本发明一个具体实施例中，所述影响因子指标为根据双馈并网系统中的双馈设备和交流电网的广义导纳，以及双馈并网系统加入SVG后所引入的附加导纳计算出的。

步骤S104，根据所述影响因子指标确定SVG对双馈并网系统的影响。

在本发明一个实施例中，上述步骤S104的根据所述影响因子指标确定SVG对双馈并网系统的影响，具体为根据所述影响因子指标确定SVG对双馈并网系统的稳定性以及振荡频率的影响。

图2是本发明实施例确定SVG对双馈并网系统的稳定性的影响的流程图，如图2所示，在本发明一个可选实施例中，确定SVG对双馈并网系统的稳定性的影响的流程包括步骤S201和步骤S202。

步骤S201，若所述影响因子指标的实部为正，则确定加入SVG使双馈并网系统的稳定性降低。

步骤S202，若所述影响因子指标的实部为负，则确定加入SVG使双馈并网系统的稳定性提高。

图3是本发明实施例确定SVG对双馈并网系统的振荡频率的影响的流程图，如图3所示，在本发明一个可选实施例中，确定SVG对双馈并网系统的振荡频率的影响的流程包括步骤S301和步骤S302。

步骤S301，若所述影响因子指标的虚部为正，则确定加入SVG使双馈并网系统的振荡频率提高。

步骤S302，若所述影响因子指标的虚部为负，则确定加入SVG使双馈并网系统的振荡频率降低。

在本发明实施例中，μ

由此可见，本发明能将SVG接入双馈并网系统的稳定性问题，转化为单输入单输出(SISO)等效电路的稳定问题，并且系统的SISO等效复电路中不存在移相器等难以分析的元件。所提方法物理机理明确及对系统小干扰稳定性刻画准确，可应用分析SVG对双馈设备振荡模态的影响和SVG的控制结构和参数对系统稳定性的影响。

下面结合附图及具体实例对本发明作进一步详细说明。

本发明根据建立的双馈和SVG交互系统等效原-对偶复电路，选择双馈设备及交流电网的广义导纳和双馈并网系统加入SVG后所引入的附加导纳计算影响因子指标μ

本发明的具体实施例如下：

采用图6所示变流器和SVG交互系统结构，其中变流器采用恒直流电压外环的控制方式，在Matlab/Simulink中搭建系统的频域和时域模型对理论分析进行验证。由于双馈设备并网系统可能发生中频段和低频段两类振荡问题，因此需要分别进行仿真，分别采用表1所示的两组参数进行讨论分析，系统及设备控制参数如表1和表2所示。图6中，L

表1变流器并网系统参数

表2并网SVG控制参数

建立该工况下的系统阻抗模型，以电流流入双馈设备为正，双馈设备网侧变流器的动态模型为:

其中：

式中，下标0表示各个变量的稳态值，G

双馈设备机组转子侧变流器的动态模型为：

其中：

式中，

SVG的极坐标阻抗模型为：

对于交流电压外环控制方式，阻抗表达式为：

对于无功外环控制方式，阻抗表达式为：

其中：L

式中：

将变流器与SVG的端口外部的设备及电网视为网络系统，得到的系统动态方程为：

式中，

模态功率可以表征复电路中各个广义导纳对振荡模态的参与程度，因此根据模态功率的大小可以得到引起系统振荡的广义导纳。双馈设备组并网系统加入SVG后，在复电路中引入的附加导纳为ΔY

引入SVG后，双馈设备并网系统稳定性的变化如表3所示。对于中频段双馈设备的振荡模式1，加入SVG后系统的稳定性略有降低。而对于低频段的振荡模式2，在加入SVG后系统的稳定性有所提高。

表3双馈设备不同振荡模式加入SVG的影响情况

因此，本发明可应用于分析和评估SVG对双馈并网设备振荡模态的影响，降低双馈并网系统因引入SVG而发生振荡的风险。

需要说明的是，在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行，并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。

基于同一发明构思，本发明实施例还提供了一种分析SVG对双馈并网系统的影响的装置，可以用于实现上述实施例所描述的分析SVG对双馈并网系统的影响的方法，如下面的实施例所述。由于分析SVG对双馈并网系统的影响的装置解决问题的原理与分析SVG对双馈并网系统的影响的方法相似，因此分析SVG对双馈并网系统的影响的装置的实施例可以参见分析SVG对双馈并网系统的影响的方法的实施例，重复之处不再赘述。以下所使用的，术语“单元”或者“模块”可以实现预定功能的软件和/或硬件的组合。尽管以下实施例所描述的装置较佳地以软件来实现，但是硬件，或者软件和硬件的组合的实现也是可能并被构想的。

图4是本发明实施例分析SVG对双馈并网系统的影响的装置的结构框图，如图4所示，本发明实施例分析SVG对双馈并网系统的影响的装置包括：

等效模型获取单元1，用于获取SVG与双馈并网系统交互的等效模型；

模型变换单元2，用于将所述等效模型简化为单输入单输出等效复电路模型；

影响因子指标确定单元3，用于根据所述单输入单输出等效复电路模型得到SVG附加阻抗对系统振荡模态的影响因子指标；

影响分析单元4，用于根据所述影响因子指标确定SVG对双馈并网系统的影响。

在本发明一个实施例中，模型变换单元2可以通过线性变换将所述等效模型简化为单输入单输出等效复电路模型。

在本发明一个实施例中，影响因子指标确定单元3可以针对所述单输入单输出等效复电路模型，利用复电路模态功率分析方法，得到SVG附加阻抗对系统振荡模态的影响因子指标。

在本发明一个实施例中，所述影响分析单元4，具体用于根据所述影响因子指标确定SVG对双馈并网系统的稳定性以及振荡频率的影响。

在本发明一个实施例中，所述影响分析单元4包括：

第一分析模块，用于若所述影响因子指标的实部为正，则确定加入SVG使双馈并网系统的稳定性降低；

第二分析模块，用于若所述影响因子指标的实部为负，则确定加入SVG使双馈并网系统的稳定性提高。

在本发明一个实施例中，所述影响分析单元4还包括：

第三分析模块，用于若所述影响因子指标的虚部为正，则确定加入SVG使双馈并网系统的振荡频率提高；

第四分析模块，用于若所述影响因子指标的虚部为负，则确定加入SVG使双馈并网系统的振荡频率降低。

为了实现上述目的，根据本申请的另一方面，还提供了一种计算机设备。如图7所示，该计算机设备包括存储器、处理器、通信接口以及通信总线，在存储器上存储有可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述实施例方法中的步骤。

处理器可以为中央处理器(Central Processing Unit，CPU)。处理器还可以为其他通用处理器、数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现场可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等芯片，或者上述各类芯片的组合。

存储器作为一种非暂态计算机可读存储介质，可用于存储非暂态软件程序、非暂态计算机可执行程序以及单元，如本发明上述方法实施例中对应的程序单元。处理器通过运行存储在存储器中的非暂态软件程序、指令以及模块，从而执行处理器的各种功能应用以及作品数据处理，即实现上述方法实施例中的方法。

存储器可以包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需要的应用程序；存储数据区可存储处理器所创建的数据等。此外，存储器可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非暂态存储器，例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他非暂态固态存储器件。在一些实施例中，存储器可选包括相对于处理器远程设置的存储器，这些远程存储器可以通过网络连接至处理器。上述网络的实例包括但不限于互联网、企业内部网、局域网、移动通信网及其组合。

所述一个或者多个单元存储在所述存储器中，当被所述处理器执行时，执行上述实施例中的方法。

上述计算机设备具体细节可以对应参阅上述实施例中对应的相关描述和效果进行理解，此处不再赘述。

为了实现上述目的，根据本申请的另一方面，还提供了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，所述计算机程序在计算机处理器中执行时实现上述分析SVG对双馈并网系统的影响的方法中的步骤。本领域技术人员可以理解，实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，所述存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(Read-Only Memory，ROM)、随机存储记忆体(RandomAccessMemory，RAM)、快闪存储器(Flash Memory)、硬盘(Hard Disk Drive，缩写：HDD)或固态硬盘(Solid-State Drive，SSD)等；所述存储介质还可以包括上述种类的存储器的组合。

显然，本领域的技术人员应该明白，上述的本发明的各模块或各步骤可以用通用的计算装置来实现，它们可以集中在单个的计算装置上，或者分布在多个计算装置所组成的网络上，可选地，它们可以用计算装置可执行的程序代码来实现，从而，可以将它们存储在存储装置中由计算装置来执行，或者将它们分别制作成各个集成电路模块，或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。这样，本发明不限制于任何特定的硬件和软件结合。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。