[发明专利]基于状态反馈解耦控制的风电入网阻尼控制方法及装置

说明书

本发明提供一种基于状态反馈解耦控制的风电入网阻尼控制方法及装置，该方法包括确定电力系统的第一状态空间模型以及风电系统的传递函数矩阵和第二状态空间模型；利用所述第一状态空间模型、所述传递函数矩阵和所述第二状态空间模型确定解耦后阻尼力对应角速度、功角和阻抗的耦合系数的关系式；基于阻尼比ζ与衰减阻尼比m的预设关系以及所述关系式，确定耦合系数值；利用所述耦合系数值控制所述风电系统，以实现调节阻尼系数提高阻尼比并抑制同步发电机角速度、功角和阻抗偏差变量变化引起公共节点的节点电压幅值的变化，提高系统阻尼比，能够对风电并网低频振荡进行有效抑制，减少发生低频振荡的风险。

技术领域

本发明涉及电网技术领域，尤其涉及一种基于状态反馈解耦控制的风电入网阻尼控制方法及装置。

背景技术

能源转型已成为当下炙手可热的研究问题，风能、太阳能、光伏发电等新能源是我国能源转型的关键指标，风电在新能源发电中占重要比例，风电并网低频振荡依然是研究风电系统稳定性的问题。

现大多数技术均有给出提到阻尼控制对风电并网低频振荡有效抑制，但并没有考虑风电接入电网引起电力系统角速度偏差变化、功角变化和阻抗变化以及三者之间的耦合作用对低频振荡的影响。尤其双馈感应发电机(DFIG)由于内部阻尼转矩不足，导致风电接入电力系统后抑制低频振荡的能力十分有限，大规模DFIG机组接入电力系统时会在一定程度上导致系统阻尼降低，增加发生低频振荡的风险。

因此如何提供一种风电入网阻尼控制方案，能够对风电并网低频振荡进行有效抑制，减少发生低频振荡的风险是本领域技术人员亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明提供一种基于状态反馈解耦控制的风电入网阻尼控制方法及装置，能够对风电并网低频振荡进行有效抑制，减少发生低频振荡的风险。

第一方面，本发明提供一种基于状态反馈解耦控制的风电入网阻尼控制方法，包括：

确定电力系统的第一状态空间模型以及风电系统的传递函数矩阵和第二状态空间模型；

利用所述第一状态空间模型、所述传递函数矩阵和所述第二状态空间模型确定解耦后阻尼力对应角速度、功角和阻抗的耦合系数的关系式；

基于阻尼比ζ与衰减阻尼比m的预设关系以及所述关系式，确定耦合系数值；

利用所述耦合系数值控制所述风电系统，以实现调节阻尼系数提高阻尼比并抑制同步发电机角速度、功角和阻抗偏差变量变化引起公共节点的节点电压幅值的变化。

进一步地，所述确定电力系统的第一状态空间模型以及风电系统的传递函数矩阵和第二状态空间模型包括：

获取电力系统状态空间模型∑[A b C]作为第一状态空间模型；

获取DFIG的传递函数阵模型G_ωP(s)和G_ωQ(s)，并根据所述传递函数阵数学模型确定第二状态空间模型。

进一步地，所述利用所述第一状态空间模型、所述传递函数矩阵和所述第二状态空间模型确定解耦后阻尼力对应角速度、功角和阻抗的耦合系数的关系式包括：

通过输入变换阵F和状态反馈阵K将DFIG传递函数阵化为非奇异对角矩阵，以将对所述电力系统注入DFIG的角速度、功角和阻抗的偏差变量解耦控制并将系统变为单输入单输出系统；

基于所述非奇异对角矩阵确定解耦后阻尼力矩对应角速度、功角和阻抗的风电系统闭环传递函数；

基于所述风电系统闭环传递函数确定阻尼比与耦合系数的关系式。

进一步地，所述基于所述风电系统闭环传递函数确定阻尼比与耦合系数的关系式包括：

确定阻尼力矩ΔT对应角速度的整个风电系统的第一闭环传递函数Φ_δ(s)；