基于瞬时功率的风电并网系统次同步振荡定位方法和平台

本发明涉及电力系统及其自动化，特别涉及一种基于瞬时功率的风电并网系统次同步振荡定位方法和平台。

背景技术：

1、大规模风电并网系统已引发次同步振荡，各地量测的瞬时电压电流谐波频率已基本覆盖次同步频段，同时次同步振荡传播范围广，给电网安全及稳定运行带来严重威胁。抑制强迫振荡最重要的方法是振荡发生后及时定位并切除振荡源。

2、随着wams量测系统的广泛应用，基于数据的振荡源定位方法逐步成熟。现有基于量测数据的振荡源定位方法大致可以概括为机器学习方法、能量流方法和次同步功率方法。以机器学习为主的人工智能方法通过输入海量数据，学习振荡特征与振荡源位置的连接关系，实现振荡源定位。但机器学习计算过程可解释性较差，物理意义不明。同时振荡事件的海量数据获取受限，系统完全可观测的要求难以达到，在实际电力系统中的适应性、准确性有待研究。能量流方法首先利用模态分解等信号处理方法过滤得到次同步频率范围内相关信号，进一步计算耗散能量的符号和大小来识别振荡源。但该方法无法区分振荡源机组与仅贡献负阻尼的机组，其理论基础需要进一步完善。

3、相比于其他方法，基于瞬时功率的次同步功率方法物理意义清晰，同时数据获取简单易于测量，满足振荡在线实时监测需求。但是风电并网系统中次同步频率的电压电流会在锁相环、下垂控制等相位产生环节中产生扰动，进一步地反作用于电压电流，产生多模态的谐波分量，使得瞬时功率各频率分量发生变化。此外，次同步功率中存在相角扰动额外产生的工频电压电流相关项，潮流或有功下垂系数较大时会在非振荡源机组中产生较大的工频电压电流项，抵消真实的次同步功率，从而导致振荡源的误判。

技术实现思路

1、为了能够解决上述现有技术中的问题，本发明提供了一种定位精准、计算简单且时间短、工作量小、适用性强的基于瞬时功率的风电并网系统次同步振荡定位方法。

2、为了实现上述发明目的，本发明提供了一种基于瞬时功率的风电并网系统次同步振荡源定位方法，包括以下步骤：

3、发生次同步振荡扰动时，检测风电并网点的瞬时电压和瞬时电流；

4、根据所述瞬时电压、所述瞬时电流，获得所述风电并网点的瞬时功率；

5、根据所述瞬时功率获得次同步周期；

6、根据所述次同步周期和所述瞬时功率获得受扰后的直流分量和受扰后的二次项交流分量；

7、根据所述次同步周期、所述受扰后的直流分量和所述受扰后的二次项交流分量获得次同步功率；

8、根据所述次同步功率判断所述风电机组是否为次同步振荡源。

9、进一步地，所述次同步功率为：

10、

11、式中，k为次同步功率，w1为受扰后的直流分量，w2为受扰后的二次项交流分量，ts为次同步周期，p0为稳态有功功率；

12、当k>0时，所述风电机组是次同步振荡源；

13、当k<0时，所述风电机组不是次同步振荡源。

14、进一步地，所述受扰后的直流分量为：

15、

16、式中，w1为受扰后的直流分量，为瞬时有功功率在t到t+ts时间段内的积分，p为瞬时功率，ts为次同步周期。

17、进一步地，所述受扰后的二次项交流分量为：

18、

19、式中，w2为受扰后的二次项交流分量，ts为次同步周期，t为时间，p(t)为时间t时的瞬时功率，p(t+ts/4)为时间(t+ts/4)时的瞬时功率，p((t+ts/2))为时间(t+ts/2)时的瞬时功率，p((t+3ts/4))为时间(t+3ts/4)时的瞬时功率。

20、进一步地，获得所述次同步周期的步骤为：

21、根据所述瞬时功率构建瞬时功率差绝对平均值模型；

22、根据所述瞬时功率差绝对平均值模型获得瞬时功率差绝对平均值的最小值；

23、根据所述最小值获得所述次同步周期。

24、进一步地，所述瞬时功率差绝对平均值模型为；

25、

26、式中，aavipd(ω)为角频率为ω时的瞬时功率差绝对平均值，t为采样周期，t＝2π/ω，t0为瞬时功率起始时间，tend为瞬时功率结束时间，p(ti+t)为采样时间为(ti+t)时的瞬时功率，p(ti)为采样时间为ti时的瞬时功率，ω为角频率，tj为第i次采样的时间。

27、进一步地，获得所述采样周期的步骤为：

28、获得所述第i次采样的时间、所述瞬时功率起始时间和所述瞬时功率结束时间并输入至所述瞬时功率差绝对平均值模型；

29、运行所述瞬时功率差绝对平均值模型获得所述最小值；

30、根据所述最小值和所述瞬时功率差绝对平均值模型获得所述最小值对应的采样周期；

31、根据所述最小值对应的采样周期获得所述次同步周期。

32、进一步地，根据所述最小值对应的采样周期获得所述次同步周期的公式为：

33、ts＝tmin；

34、式中，ts为次同步周期，tmin为瞬时功率差绝对平均值的最小值对应的采样周期。

35、进一步地，获得所述次同步周期后，根据次同步频率计算公式获得次同步频率。

36、进一步地，所述次同步频率计算公式为：

37、

38、式中，fs为次同步频率，ts为次同步周期。

39、一种平台，包括处理器和存储器，所述存储器中存储有计算机可读指令，所述处理器用于运行所述计算机可读指令，所述计算机可读指令运行时执行所述基于瞬时功率的风电并网系统次同步振荡定位方法。

40、一种设备，包括处理器和存储器，所述存储器中存储有计算机可读指令，所述处理器用于运行所述计算机可读指令，所述计算机可读指令运行时执行所述基于瞬时功率的风电并网系统次同步振荡定位方法。

41、本发明的有益效果是：

42、1.本发明提出了一种基于瞬时功率频率分量的风电并网系统次同步振荡源的精准定位判据，为实时监控和有效抑制次同步振荡提供了支持。所提出的方法可在宽频测量系统中直接利用瞬时电压和瞬时电流的测量值。

43、2.本发明提出的方法完全基于量测数据，无需风电机组内部参数和输电线路参数，利用瞬时功率特性规避了时频转换计算量，满足次同步振荡在线监测需求，在实际系统在线应用中具有良好的可行性，对新型电力系统安全稳定运行具有重要意义。

44、3.本发明中次同步频率可通过基本算术计算实现，无需滤波器等辅助元件。同时，该次同步振荡源判据即次同步功率的计算简单明了，从而大大减少了计算时间和工作量，在不同并网控制方式下的电力系统中体现出了良好的实用性。

45、4.与现有的次同步振荡定位方法相比，本发明提出的方法可防止对次同步振荡源的误判，在实际电力系统中具有重要的工程应用价值。

1.一种基于瞬时功率的风电并网系统次同步振荡定位方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的基于瞬时功率的风电并网系统次同步振荡定位方法，其特征在于，所述次同步功率为：

3.根据权利要求1或2所述的基于瞬时功率的风电并网系统次同步振荡定位方法，其特征在于，所述受扰后的直流分量为：

4.根据权利要求1-3任一项所述的基于瞬时功率的风电并网系统次同步振荡定位方法，其特征在于，所述受扰后的二次项交流分量为：

5.根据权利要求1-4任一项所述的基于瞬时功率的风电并网系统次同步振荡定位方法，其特征在于，获得所述次同步周期的步骤为：

6.根据权利要求5所述的基于瞬时功率的风电并网系统次同步振荡定位方法，其特征在于，所述瞬时功率差绝对平均值模型为；

7.根据权利要求6所述的基于瞬时功率的风电并网系统次同步振荡定位方法，其特征在于，获得所述采样周期的步骤为：

8.根据权利要求7所述的基于瞬时功率的风电并网系统次同步振荡定位方法，其特征在于，根据所述最小值对应的采样周期获得所述次同步周期的公式为：

9.根据权利要求1-8任一项所述的基于瞬时功率的风电并网系统次同步振荡定位方法，其特征在于，获得所述次同步周期后，根据次同步频率计算公式获得次同步频率。

10.一种平台，包括处理器和存储器，其特征在于，所述存储器中存储有计算机可读指令，所述处理器用于运行所述计算机可读指令，所述计算机可读指令运行时执行如权利要求1-9任一项所述的基于瞬时功率的风电并网系统次同步振荡定位方法。