一种构网型储能暂态稳定性支撑方法、装置、终端设备及计算机可读存储介质与流程

本发明涉及新能源电力系统领域，尤其涉及一种构网型储能暂态稳定性支撑方法。

背景技术：

1、电网中存在大量的短时故障，故障期间的暂态冲击给依赖电力电子器件的新能源外送系统带来了不小的挑战。传统的海上风电直流送出系统，当岸上交流电网发生短路故障时，交流母线电压将会跌落，岸上受端换流站的有功输出能力将会受到限制。此时海上风电场产生的有功仍将持续输送到受端换流站，送端电网与受端电网之间产生的盈余功率将持续给换流器的子模块电容充电，进而导致直流母线电压快速上升，触发直流保护，严重时将导致风机大面积脱网。传统的海上风电直流外送系统一般采用直流耗能装置来耗散由于故障导致的送端电网与受端电网之间的盈余功率，无法对受端电网暂态电压稳定提供支撑。

2、构网型储能技术的快速发展带来了新的解决方案，在交流电网三相对称电压跌落故障时，可利用储能支撑电网无功，协助海上风电直流外送系统实现低电压穿越。但构网型储能变流器在交流电压跌落时的不脱网运行成为新的挑战。现有的构网型控制方案的分析主要集中于稳态工作点附近的小信号稳定性分析，对电压跌落等大扰动下的稳定性研究不足。

3、当变流器遭受大扰动时，若扰动后功角的超调过大，变流器可能会与电力系统失去同步，因此考虑变流器的暂态稳定性具有重要意义。现有构网型变流器暂态稳定性增强策略的如交替惯性控制、模式自适应功角控制以及附加有功功率误差控制环，都有不足，会导致系统稳态性能降低、出现过调制等问题。因此对构网型变流器暂态稳定性增强策略的研究具有重要意义。

技术实现思路

1、本发明实施例提供了一种构网型储能暂态稳定性支撑方法、装置、终端设备及计算机可读存储介质，能够在变流器遭受大扰动时，限制变流器输出功率的偏差，以控制系统的功角，确保系统的同步稳定性。

2、本发明一实施例提供一种构网型储能暂态稳定性支撑方法，包括：

3、获取构网型变流器的参考有功功率、参考无功功率、构网型变流器受扰动后的实际有功功率以及构网型变流器受扰动后的实际无功功率；

4、计算参考有功功率和实际有功功率的差值，得到第一功率差值；计算参考无功功率和实际参考无功功率的差值，得到第二功率差值；

5、将第一功率差值与预设饱和限幅阈值进行对比，当第一功率差值小于或等于预设饱和限幅阈值，将第一功率差值作为饱和限幅输出值；当第一功率差值大于预设饱和限幅阈值，将预设饱和限幅阈值作为饱和限幅输出值；

6、根据饱和限幅输出值、第二功率差值以及预设的下垂控制参数，计算得到控制相角和控制参考电压；

7、根据控制相角和控制参考电压生成pwm调制信号，根据pwm调制信号对电压开关进行控制。

8、进一步的，构网型储能暂态稳定性支撑方法，包括：通过以下方式获取构网型变流器受扰动后的实际有功功率：

9、获取变流器公共连接点电压、电网电压、扰动后的相角、以及电网连线电感的感抗；

10、根据变流器公共连接点电压、电网电压、扰动后的电压电流内环的参考值、以及电网连线电感的感抗，通过以下公式计算得到构网型变流器受扰动后的实际有功功率：

11、

12、其中，pe表示变流器的实际功率，v表示变流器公共连接点电压，vg表示电网电压，θr表示扰动后的相角，xg表示电网连线电感的感抗。

13、进一步的，预设的下垂控制参数，包括：预设的有功功率的下垂控制参数和预设的无功功率的下垂控制参数；

14、根据饱和限幅输出值、第二功率差值以及预设的下垂控制参数，计算得到控制相角和控制参考电压，包括：

15、将饱和限幅输出值和预设的有功功率的下垂控制参数相乘，得到下垂控制环节输出的角速度；

16、对下垂控制环节输出的角速度求积分，得到控制相角；

17、将第二功率差值和预设的无功功率的下垂控制参数相乘后，与变流器输出电压参考值相加，得到控制参考电压。

18、进一步的，根据控制相角和控制参考电压生成pwm调制信号，根据pwm调制信号对电压开关进行控制，包括：

19、获取变流器公共连接点电压和变流器侧电流，并根据变流器公共连接点电压、变流器侧电流、控制相角和控制参考电压，得到控制信号；

20、根据控制信号通过pwm调制器生成pwm调制信号；

21、通过pwm调制信号控制电压开关。

22、在上述方法项实施例的基础上，本发明对应提供了装置项实施例，包括：数据获取模块、功率差值计算模块、饱和限幅模块、控制参数计算模块以及pwm控制模块；

23、数据获取模块，用于获取构网型变流器的参考有功功率、参考无功功率、构网型变流器受扰动后的实际有功功率以及构网型变流器受扰动后的实际无功功率；

24、功率差值计算模块，用于计算参考有功功率和实际有功功率的差值，得到第一功率差值；计算参考无功功率和实际参考无功功率的差值，得到第二功率差值；

25、饱和限幅模块，用于将第一功率差值与预设饱和限幅阈值进行对比，当所述第一功率差值小于或等于预设饱和限幅阈值，将第一功率差值作为饱和限幅输出值；当第一功率差值大于预设饱和限幅阈值，将预设饱和限幅阈值作为饱和限幅输出值；

26、控制参数计算模块，用于根据饱和限幅输出值、第二功率差值以及预设的下垂控制参数，计算得到控制相角和控制参考电压；

27、pwm控制模块，用于根据控制相角和控制参考电压生成pwm调制信号，根据pwm调制信号对电压开关进行控制。

28、进一步的，构网型储能暂态稳定性支撑装置，还包括：实际有功功率计算模块；

29、实际有功功率计算模块，用于通过以下方式获取构网型变流器受扰动后的实际有功功率：

30、获取变流器公共连接点电压、电网电压、扰动后的相角、以及电网连线电感的感抗；

31、根据变流器公共连接点电压、电网电压、扰动后的电压电流内环的参考值、以及电网连线电感的感抗，通过以下公式计算得到构网型变流器受扰动后的实际有功功率：

32、

33、其中，pe表示变流器的实际功率，v表示变流器公共连接点电压，vg表示电网电压，θr表示扰动后的相角，xg表示电网连线电感的感抗。

34、进一步的，预设的下垂控制参数，包括：预设的有功功率的下垂控制参数和预设的无功功率的下垂控制参数；

35、控制参数计算模块，包括：角速度计算单元、控制相角计算单元、以及控制参考电压计算单元；

36、角速度计算单元，用于将饱和限幅输出值和预设的有功功率的下垂控制参数相乘，得到下垂控制环节输出的角速度；

37、控制相角计算单元，用于对下垂控制环节输出的角速度求积分，得到控制相角；

38、控制参考电压计算单元，用于将第二功率差值和预设的无功功率的下垂控制参数相乘后，与变流器输出电压参考值相加，得到控制参考电压。

39、进一步的，pwm控制模块，包括：控制信号生成单元、pwm调制信号生成单元、以及电压开关控制单元；

40、控制信号生成单元，用于获取变流器公共连接点电压和变流器侧电流，并根据变流器公共连接点电压、变流器侧电流、控制相角和控制参考电压，得到控制信号；

41、pwm调制信号生成单元，用于根据控制信号通过pwm调制器生成pwm调制信号；

42、电压开关控制单元，用于通过pwm调制信号控制电压开关。

43、在上述方法项实施例的基础上，本发明对应提供了终端设备项实施例，包括：处理器、存储器以及存储在所述存储器中且被配置为由所述处理器执行的计算机程序，处理器执行所述计算机程序时，实现如本发明所述构网型储能暂态稳定性支撑方法的步骤。

44、在上述方法项实施例的基础上，本发明对应提供了计算机可读存储介质项实施例，包括：存储的计算机程序，在计算机程序运行时，控制计算机可读存储介质所在的设备执行如本发明所述构网型储能暂态稳定性支撑方法的步骤。

45、与现有技术相比，本方案实施例的有益效果在于：

46、本发明通过获取构网型变流器的参考有功功率、参考无功功率、构网型变流器受扰动后的实际有功功率以及构网型变流器受扰动后的实际无功功率；然后计算参考有功功率和实际有功功率的差值，得到第一功率差值；计算参考无功功率和实际参考无功功率的差值，得到第二功率差值，用于评估变流器的输出偏差情况；将所述第一功率差值与预设饱和限幅阈值进行对比，判断变流器是否工作在安全和稳定的范围内，当所述第一功率差值小于或等于预设饱和限幅阈值，将第一功率差值作为饱和限幅输出值；当所述第一功率差值大于预设饱和限幅阈值，将预设饱和限幅阈值作为饱和限幅输出值，通过计算差值并进行对比，限制变流器的输出功率，确保其输出的有功功率在合理范围内，防止变流器遭受大扰动时，功率跌落过大；根据所述饱和限幅输出值、第二功率差值以及预设的下垂控制参数，计算得到控制相角和控制参考电压；根据所述控制相角和控制参考电压生成pwm调制信号，根据所述pwm调制信号对电压开关进行控制，实现对电力电子开关器件的控制和调节，从而调节变流器的输出电压和电流。

47、综上所述，本发明通过将实际有功功率与参考有功功率的差值与预设的饱和限幅阈值进行对比，输出不超过预设的饱和限幅阈值的功率调节值，限制变流器发生大扰动时输出功率的偏差，以控制系统的功角，确保系统的同步稳定性。