永磁直驅風機的接入電力系統的振蕩風險評估方法及裝置與流程

2023-07-04 12:05:21

本發明涉及電力系統動態
技術領域：
，特別涉及一種永磁直驅風機的接入電力系統的振蕩風險評估方法及裝置。
背景技術：
：近年來，我國風電併網發電裝機飛速增長，成為世界範圍內風電併網發電容量增長最快的國家之一。隨著風電規模的不斷擴大，風電接入電力系統後引發的技術問題也日益凸顯。與雙饋風機相比，永磁直驅風機無需齒輪箱，同時具有高效率、高功率密度和高可靠性等優點，因此近年來越發受到市場重視。永磁直驅風機雖然具有上述優點，但由於其變流器中採用了電力電子裝置，其控制會與電力系統產生交互作用，從而存在振蕩風險，尤其是當永磁直驅風機接入短路容量較低的電力系統時，振蕩風險顯著提高，工程運行中也已經出現了振蕩現象。目前為止，現有技術中還沒有涉及關於永磁直驅風機與電力系統的振蕩風險評估。需要繼續解決這一現狀。技術實現要素：為解決現有技術的問題，本發明提出一種永磁直驅風機的接入電力系統的振蕩風險評估方法及裝置，實現永磁直驅風機與電力系統的振蕩現象的精確評估。為實現上述目的，本發明提供了一種永磁直驅風機的接入電力系統的振蕩風險評估方法，包括：獲取永磁直驅風機的接入電力系統的線路電阻RLine和線路電感LLine；在永磁直驅風機的接入電力系統的併網點，對所述永磁直驅風機進行掃頻，得到永磁直驅風機在頻率fmin至頻率fmax之間的阻抗特性；利用線路電阻RLine、線路電感LLine和永磁直驅風機的阻抗特性，求得頻率fmin至頻率fmax之間線路電抗和永磁直驅風機電抗之和為0時所對應的頻率fzi；其中，頻率fzi組成頻率序列fZero＝{fz1,fz2,...,fzM}；利用頻率序列fZero＝{fz1,fz2,…,fzM}對永磁直驅風機的接入電力系統的振蕩風險進行評估。優選地，所述對永磁直驅風機的接入電力系統的振蕩風險進行評估的步驟包括：如果頻率序列fZero＝{fz1,fz2,...,fzM}為空，則所述接入電力系統在頻率fmin至頻率fmax之間沒有振蕩風險。優選地，所述對永磁直驅風機的接入電力系統的振蕩風險進行評估的步驟包括：如果頻率序列fZero＝{fz1,fz2,...,fzM}為非空，則對頻率序列fZero＝{fz1,fz2,...,fzM}中的每個頻率點fzi，計算所述頻率點fzi對應的線路電阻與永磁直驅風機的電阻RPMSG之和，得到電阻序列RSum＝{Rz1,Rz2,…,RzM}；利用電阻序列RSum＝{Rz1,Rz2,...,RzM}對永磁直驅風機的接入電力系統的振蕩風險進行評估。優選地，所述利用電阻序列RSum＝{Rz1,Rz2,…,RzM}對永磁直驅風機的接入電力系統的振蕩風險進行評估的步驟包括：如果所述電阻序列RSum＝{Rz1,Rz2,...,RzM}中所有電阻均大於0，則所述接入電力系統在頻率fmin至頻率fmax之間沒有振蕩風險。優選地，所述利用電阻序列RSum＝{Rz1,Rz2,...,RzM}對永磁直驅風機的接入電力系統的振蕩風險進行評估的步驟包括：如果所述電阻序列RSum＝{Rz1,Rz2,...,RzM}中至少一個電阻值小於等於0，則所述接入電力系統在頻率fmin至頻率fmax之間存在振蕩風險。優選地，對所述永磁直驅風機進行掃頻的步驟包括：在頻率fmin至頻率fmax之間每隔Δf取一個頻率點fi，得到頻率序列fSeq＝{fmin,f1,f2,...fN,fmax}；其中，在風機併網點上注入頻率為fi的電流，測量達到穩態後風機併網點的電壓及流入風機的電流，利用傅立葉分析得到所述風機併網點的電壓及流入風機的電流在頻率fi上的分量；利用所述風機併網點的電壓及流入風機的電流在頻率fi上的分量獲得所述永磁直驅風機在頻率fi上的阻抗特性。優選地，所述永磁直驅風機在頻率fi上的阻抗特性包括：電阻序列和電抗序列。為實現上述目的，本發明還提供了一種永磁直驅風機的接入電力系統的振蕩風險評估裝置，包括：線路參數獲取單元，用於獲取永磁直驅風機的接入電力系統的線路電阻RLine和線路電感LLine；阻抗特性確定單元，用於在永磁直驅風機的接入電力系統的併網點，對所述永磁直驅風機進行掃頻，得到永磁直驅風機在頻率fmin至頻率fmax之間的阻抗特性；頻率序列獲取單元，用於利用線路電阻RLine、線路電感LLine和永磁直驅風機的阻抗特性，求得頻率fmin至頻率fmax之間線路電抗和永磁直驅風機電抗之和為0時所對應的頻率fzi；其中，頻率fzi組成頻率序列fZero＝{fz1,fz2,...,fzM}；振蕩風險評估單元，用於利用頻率序列fZero＝{fz1,fz2,...,fzM}對永磁直驅風機的接入電力系統的振蕩風險進行評估。優選地，所述振蕩風險評估單元包括：第一振蕩風險評估模塊，用於如果頻率序列fZero＝{fz1,fz2,...,fzM}為空，則所述接入電力系統在頻率fmin至頻率fmax之間沒有振蕩風險。優選地，所述振蕩風險評估單元包括：第二振蕩風險評估模塊，用於如果頻率序列fZero＝{fz1,fz2,...,fzM}為非空，則對頻率序列fZero＝{fz1,fz2,...,fzM}中的每個頻率點fzi，計算所述頻率點fzi對應的線路電阻與永磁直驅風機的電阻RPMSG之和，得到電阻序列RSum＝{Rz1,Rz2,...,RzM}；利用電阻序列RSum＝{Rz1,Rz2,...,RzM}對永磁直驅風機的接入電力系統的振蕩風險進行評估。優選地，所述第二振蕩風險評估模塊包括：第一評估子模塊，用於如果所述電阻序列RSum＝{Rz1,Rz2,...,RzM}中所有電阻均大於0，則所述接入電力系統在頻率fmin至頻率fmax之間沒有振蕩風險。優選地，所述第二振蕩風險評估模塊還包括：第二評估子模塊，用於如果所述電阻序列RSum＝{Rz1,Rz2,...,RzM}中至少一個電阻值小於等於0，則所述接入電力系統在頻率fmin至頻率fmax之間存在振蕩風險。上述技術方案具有如下有益效果：本技術方案利用頻率掃描的方法獲取永磁直驅風機的阻抗特性，不需要獲取風機控制參數及進行機理分析，工程上易於實現。進一步地，本案利用永磁直驅風機特性與線路電阻和電感參數判斷系統振蕩風險，物理意義清晰。附圖說明為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對於本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。圖1為本發明實施例提供的一種永磁直驅風機的接入電力系統的振蕩風險評估方法流程圖；圖2為實施例的永磁直驅風機的接入電力系統的拓撲結構圖；圖3為基於圖2的永磁直驅風機掃頻原理圖；圖4為本發明實施例提供的一種永磁直驅風機的接入電力系統的振蕩風險評估裝置框圖；圖5為本裝置中振蕩風險評估單元的功能框圖；圖6為第二振蕩風險評估模塊的功能框圖；圖7為本實施例電網側A相電流的波形示意圖。具體實施方式下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基於本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬於本發明保護的範圍。目前，學術界和工程界對於雙饋風機經串補接入電力系統所誘發的振蕩現象關注較多，但對永磁直驅風機與電力系統的振蕩現象關注較少。本技術方案旨在提供一種永磁直驅風機的接入電力系統的振蕩風險評估方法及裝置，以評估接入電力系統的振蕩風險。如圖1所示，為本發明實施例提供的一種永磁直驅風機的接入電力系統的振蕩風險評估方法流程圖。包括：步驟101)：獲取永磁直驅風機的接入電力系統的線路電阻RLine和線路電感LLine；步驟102)：在永磁直驅風機的接入電力系統的併網點，對所述永磁直驅風機進行掃頻，得到永磁直驅風機在頻率fmin至頻率fmax之間的阻抗特性；如圖2所示，為實施例的永磁直驅風機的接入電力系統的拓撲結構圖。如圖3所示，為基於圖2的永磁直驅風機掃頻原理圖。掃頻方法如下：在頻率fmin至頻率fmax之間每隔Δf取一個點，得到頻率序列fSeq＝{fmin,f1,f2,...fN,fmax}，其中，對每一個頻率fi，在風機併網點注入頻率為fi的電流，測量達到穩態後風機併網點的電壓及流入風機的電流，利用傅立葉分析得到風機併網點的電壓及流入風機的電流在頻率fi上的分量，即和利用和和如下公式，即可計算風機在頻率fi上的阻抗：其中，Re表示求實部，Im表示求虛部。遍歷頻率fmin至頻率fmax之間每隔Δf的所有頻率，即可求得永磁直驅風電機組的阻抗特性，即電阻序列RSeq＝{R1,R2,...RM}和電抗序列XSeq＝{X1,X2,...XM}。步驟103)：利用線路電阻RLine、線路電感LLine和永磁直驅風機的阻抗特性，求得頻率fmin至頻率fmax之間線路電抗和永磁直驅風機電抗之和為0時所對應的頻率fzi；其中，頻率fzi組成頻率序列fZero＝{fz1,fz2,...,fzM}；步驟104)：利用頻率序列fZero＝{fz1,fz2,...,fzM}對永磁直驅風機的接入電力系統的振蕩風險進行評估。評估包括四種情況，分別為：第一種情況為：如果頻率序列fZero＝{fz1,fz2,...,fzM}為空，則所述接入電力系統在頻率fmin至頻率fmax之間沒有振蕩風險。第二種情況為：如果頻率序列fZero＝{fz1,fz2,...,fzM}為非空，則對頻率序列fZero＝{fz1,fz2,...,fzM}中的每個頻率點fzi，計算所述頻率點fzi對應的線路電阻與永磁直驅風機的電阻RPMSG之和，得到電阻序列RSum＝{Rz1,Rz2,...,RzM}；利用電阻序列RSum＝{Rz1,Rz2,...,RzM}對永磁直驅風機的接入電力系統的振蕩風險進行評估。第三種情況為：如果所述電阻序列RSum＝{Rz1,Rz2,...,RzM}中所有電阻均大於0，則所述接入電力系統在頻率fmin至頻率fmax之間沒有振蕩風險。第三種情況為：如果所述電阻序列RSum＝{Rz1,Rz2,...,RzM}中至少一個電阻值小於等於0，則所述接入電力系統在頻率fmin至頻率fmax之間存在振蕩風險。本發明實施例還提供一種計算機可讀程序，其中當在電子設備中執行所述程序時，所述程序使得計算機在所述電子設備中執行如圖1所述的方法。本發明實施例還提供一種存儲有計算機可讀程序的存儲介質，其中所述計算機可讀程序使得計算機在電子設備中執行如圖1所述的方法。應當注意，儘管在附圖中以特定順序描述了本發明方法的操作，但是，這並非要求或者暗示必須按照該特定順序來執行這些操作，或是必須執行全部所示的操作才能實現期望的結果。附加地或備選地，可以省略某些步驟，將多個步驟合併為一個步驟執行，和/或將一個步驟分解為多個步驟執行。如圖4所示，為本發明實施例提供的一種永磁直驅風機的接入電力系統的振蕩風險評估裝置框圖。包括：線路參數獲取單元401，用於獲取永磁直驅風機的接入電力系統的線路電阻RLine和線路電感LLine；阻抗特性確定單元402，用於在永磁直驅風機的接入電力系統的併網點，對所述永磁直驅風機進行掃頻，得到永磁直驅風機在頻率fmin至頻率fmax之間的阻抗特性；頻率序列獲取單元403，用於利用線路電阻RLine、線路電感LLine和永磁直驅風機的阻抗特性，求得頻率fmin至頻率fmax之間線路電抗和永磁直驅風機電抗之和為0時所對應的頻率fzi；其中，頻率fzi組成頻率序列fZero＝{fz1,fz2,...,fzM}；振蕩風險評估單元404，用於利用頻率序列fZero＝{fz1,fz2,...,fzM}對永磁直驅風機的接入電力系統的振蕩風險進行評估。如圖5所示，為本裝置中振蕩風險評估單元的功能框圖。所述振蕩風險評估單元404包括：第一振蕩風險評估模塊4041，用於如果頻率序列fZero＝{fz1,fz2,...,fzM}為空，則所述接入電力系統在頻率fmin至頻率fmax之間沒有振蕩風險。第二振蕩風險評估模塊4042，用於如果頻率序列fZero＝{fz1,fz2,...,fzM}為非空，則對頻率序列fZero＝{fz1,fz2,...,fzM}中的每個頻率點fzi，計算所述頻率點fzi對應的線路電阻與永磁直驅風機的線路電阻RPMSG之和，得到電阻序列RSum＝{Rz1,Rz2,...,RzM}；利用電阻序列RSum＝{Rz1,Rz2,...,RzM}對永磁直驅風機的接入電力系統的振蕩風險進行評估。進一步地，如圖6所示，為第二振蕩風險評估模塊的功能框圖。包括：第一評估子模塊40421，用於如果所述電阻序列RSum＝{Rz1,Rz2,...,RzM}中所有電阻均大於0，則所述接入電力系統在頻率fmin至頻率fmax之間沒有振蕩風險。第二評估子模塊40422，用於如果所述電阻序列RSum＝{Rz1,Rz2,...,RzM}中至少一個電阻值小於等於0，則所述接入電力系統在頻率fmin至頻率fmax之間存在振蕩風險。本領域普通技術人員可以理解實現上述實施例方法中的全部或部分流程，可以通過電腦程式來指令相關的硬體來完成，所述的程序可存儲於一般計算機可讀取存儲介質中，該程序在執行時，可包括如上述各方法的實施例的流程。其中，所述的存儲介質可為磁碟、光碟、只讀存儲記憶體(Read-OnlyMemory，ROM)或隨機存儲記憶體(RandomAccessMemory，RAM)等。本領域技術人員還可以了解到本發明實施例列出的各種功能是通過硬體還是軟體來實現取決於特定的應用和整個系統的設計要求。本領域技術人員可以對於每種特定的應用，可以使用各種方法實現所述的功能，但這種實現不應被理解為超出本發明實施例保護的範圍。此外，儘管在上文詳細描述中提及了裝置的若干單元，但是這種劃分僅僅並非強制性的。實際上，根據本發明的實施方式，上文描述的兩個或更多單元的特徵和功能可以在一個單元中具體化。同樣，上文描述的一個單元的特徵和功能也可以進一步劃分為由多個單元來具體化。實施例為了能夠更加直觀的描述本發明的特點和工作原理，下文將結合一個實際運用場景來描述本技術方案。(1)獲取線路電阻RLine和電感LLine參數。在本實施例中，該接入電力系統中RLine＝0.0112Ω，LLine＝0.54mH。(2)獲取永磁直驅風機的阻抗特性。在本實施例中，對110～120Hz的頻段進行掃頻，得到永磁直驅風機的阻抗特性，如下表1所示。表1(3)評估振蕩風險。下表2中，確定了當頻率為116Hz時，直驅風機和線路電抗之和為0，該頻率下直驅風機和線路電阻之和小於0，因此該系統存在振蕩風險。表2頻率(Hz)直驅風機和線路電阻之和(Ω)直驅風機和線路電抗之和(Ω)110-0.0314-0.0323111-0.0287-0.0339112-0.0214-0.0140113-0.0305-0.0140114-0.0255-0.0133115-0.0198-0.0050116-0.01450117-0.0099-0.0030118-0.00280.00391190.00180.00631200.00030.1754利用時域仿真驗證振蕩風險的評估結論，獲得電網側A相電流的波形，如圖7所示。可以看到電網側電流波形與正弦波相比出現了明顯的畸變，即電流出現了振蕩，證明振蕩風險的評估結論正確，本技術方案是有效的。由以上過程也可看出，本技術方案無需風機內部模型和參數，只需在風機埠測進行掃頻測量，即可評估系統振蕩風險。因此，本案具有物理意義清晰和簡單易行的優點。以上所述的具體實施方式，對本發明的目的、技術方案和有益效果進行了進一步詳細說明，所應理解的是，以上所述僅為本發明的具體實施方式而已，並不用於限定本發明的保護範圍，凡在本發明的精神和原則之內，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護範圍之內。當前第1頁1&nbsp2&nbsp3&nbsp