新能源场站分布式调相机电力系统稳定器及励磁控制系统 |
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| 申请号 | CN202410145848.7 | 申请日 | 2024-02-01 | 公开(公告)号 | CN117996782A | 公开(公告)日 | 2024-05-07 |
| 申请人 | 华北电力科学研究院有限责任公司; 国家电网有限公司; | 发明人 | 秦川; 梁浩; 王宣元; 张隽; 谢欢; 刘海涛; 陈达威; 赵焱; 张广韬; 赵天骐; | ||||
| 摘要 | 本 发明 公开了一种新 能源 场站分布式调相机电 力 系统稳定器及励磁控制系统，其中该新能源场站分布式调相机PSS包括： 信号 处理模 块 ，隔直微分模块，惯性滤波模块，增益模块，超前滞后模块和 限幅 模块。将分布式调相机的驱动功率作为 输入信号 ，经过 信号处理 、隔直微分、惯性滤波、增益、超前滞后和限幅等环节处理，得到 输出信号 ，将输出信号用于新能源场站分布式调相机励磁控制系统的 电压 控制。本发明可以在新能源场站故障时，有效避免分布式调相机出现暂态功 角 扰动，提升分布式调相机的暂态 稳定性 。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种新能源场站分布式调相机电力系统稳定器，其特征在于，包括：信号处理模块，隔直微分模块，惯性滤波模块，增益模块，超前滞后模块和限幅模块；其中，信号处理模块用于对输入信号进行处理；输入信号为分布式调相机的驱动功率； |
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| 说明书全文 | 新能源场站分布式调相机电力系统稳定器及励磁控制系统技术领域[0001] 本发明涉及电力系统自动化技术领域，尤其涉及一种新能源场站分布式调相机电力系统稳定器及励磁控制系统。 背景技术[0003] 目前，大规模新能源基地近区多缺乏支撑性电源，新能源多场站短路比指标不足，送出能力受限较为严重。在新能源场站部署分布式调相机是提升新能源多场站短路比的有效措施，越来越多的新能源场站已考虑通过部署分布式调相机的方式来提高新能源场站对电网的电压支撑能力。 [0004] 然而，由于新能源场站风机、光伏电源及动态无功补充装置SVG等具备高低电压穿越、功率恢复及紧急脱网等控制和保护策略，在不同属性(包括持续时间和严重程度等)故障下呈现多尺度、多样化的暂态特性。分布式调相机作为一种没有机械功率注入的特殊同步电机，也会参与新能源场站暂态故障过程中的功率扰动，在系统因故障导致持续有功过剩或有功缺额时，即大电网系统侧功率与新能源电源侧功率不匹配时，额外的有功功率只有靠分布式调相机来缓冲适应，使得调相机存在转子角失稳的可能。 [0005] 现有技术中通常通过分析调相机电气模型、参数对其动态特性的影响，来对分布式调相机励磁系统进行优化，但是，这种方式并没有考虑在新能源场站发生故障时有功功率在功率源与调相机间流动的情形，在新能源场站故障时，功率大幅度流动，分布式调相机出现暂态功角扰动，导致新能源场站无法稳定运行。 发明内容[0006] 本发明实施例提供一种新能源场站分布式调相机电力系统稳定器，用以在新能源场站故障时，有效避免分布式调相机出现暂态功角扰动，提升分布式调相机的暂态稳定性，确保整个新能源场站的安全稳定运行，该新能源场站分布式调相机电力系统稳定器包括： [0009] 隔直微分模块用于对信号处理模块的输出信息中的直流分量进行去除； [0010] 惯性滤波模块用于对隔直微分模块的输出信息进行滤波处理； [0011] 增益模块用于在分布式调相机的有功功率大于等于0时，根据预设的第一增益对惯性滤波模块的输出信息进行调节；在分布式调相机的有功功率小于0时，根据预设的第二增益对惯性滤波模块的输出信息进行调节，其中，第一增益和第二增益的绝对值相同，符号相反； [0012] 超前滞后模块用于根据增益模块的输出信息产生附加力矩，通过附加力矩方向与新能源场站分布式调相机励磁控制系统无电力系统稳定器补偿时的力矩方向叠加后作用于同步力矩方向确定超前滞后时间常数；根据超前滞后时间常数对增益模块的输出信息进行相位补偿； [0013] 限幅模块用于对超前滞后模块的输出信息进行限幅，输出新能源场站分布式调相机电力系统稳定器的输出信号； [0014] 所述输出信号用于新能源场站分布式调相机励磁控制系统的电压控制。 [0015] 本发明实施例还提供一种新能源场站分布式调相机励磁控制系统，用以在新能源场站故障时，有效避免分布式调相机出现暂态功角扰动，提升分布式调相机的暂态稳定性，确保整个新能源场站的安全稳定运行，该新能源场站分布式调相机励磁控制系统包括：第一比较器、第二比较器、新能源场站分布式调相机电力系统稳定器和PID调节器；其中，所述新能源场站分布式调相机电力系统稳定器包括：信号处理模块，隔直微分模块，惯性滤波模块，增益模块，超前滞后模块和限幅模块； [0016] 第一比较器用于将分布式调相机的机端电压给定值和机端电压测量值进行比较，输出差值； [0017] 新能源场站分布式调相机电力系统稳定器的：信号处理模块用于对输入信号进行处理；输入信号为分布式调相机的驱动功率；隔直微分模块用于对信号处理模块的输出信息中的直流分量进行去除；惯性滤波模块用于对隔直微分模块的输出信息进行滤波处理；增益模块用于在分布式调相机的有功功率大于等于0时，根据预设的第一增益对惯性滤波模块的输出信息进行调节；在分布式调相机的有功功率小于0时，根据预设的第二增益对惯性滤波模块的输出信息进行调节，其中，第一增益和第二增益的绝对值相同，符号相反；超前滞后模块用于根据增益模块的输出信息产生附加力矩，通过附加力矩方向与新能源场站分布式调相机励磁控制系统无电力系统稳定器补偿时的力矩方向叠加后作用于同步力矩方向确定超前滞后时间常数；根据超前滞后时间常数对增益模块的输出信息进行相位补偿；限幅模块用于对超前滞后模块的输出信息进行限幅，输出新能源场站分布式调相机电力系统稳定器的输出信号； [0018] 第二比较器用于将第一比较器输出的差值和新能源场站分布式调相机电力系统稳定器的输出信号叠加，得到叠加信号； [0019] PID调节器用于对叠加信号进行调节，输出励磁电压。 [0020] 本发明实施例还提供一种新能源场站分布式调相机励磁控制系统的控制方法，用以在新能源场站故障时，有效避免分布式调相机出现暂态功角扰动，提升分布式调相机的暂态稳定性，确保整个新能源场站的安全稳定运行，其中，所述新能源场站分布式调相机励磁控制系统包含第一比较器、第二比较器、新能源场站分布式调相机电力系统稳定器和PID调节器；其中，所述新能源场站分布式调相机电力系统稳定器包括：信号处理模块，隔直微分模块，惯性滤波模块，增益模块，超前滞后模块和限幅模块；该方法包括： [0021] 第一比较器将分布式调相机的机端电压给定值和机端电压测量值进行比较，输出差值； [0022] 新能源场站分布式调相机电力系统稳定器的：信号处理模块对输入信号进行处理；输入信号为分布式调相机的驱动功率；隔直微分模块对信号处理模块的输出信息中的直流分量进行去除；惯性滤波模块对隔直微分模块的输出信息进行滤波处理；增益模块在分布式调相机的有功功率大于等于0时，根据预设的第一增益对惯性滤波模块的输出信息进行调节；在分布式调相机的有功功率小于0时，根据预设的第二增益对惯性滤波模块的输出信息进行调节，其中，第一增益和第二增益的绝对值相同，符号相反；超前滞后模块根据增益模块的输出信息产生附加力矩，通过附加力矩方向与新能源场站分布式调相机励磁控制系统无电力系统稳定器补偿时的力矩方向叠加后作用于同步力矩方向确定超前滞后时间常数；根据超前滞后时间常数对增益模块的输出信息进行相位补偿；限幅模块对超前滞后模块的输出信息进行限幅，输出新能源场站分布式调相机电力系统稳定器的输出信号； [0023] 第二比较器将第一比较器输出的差值和新能源场站分布式调相机电力系统稳定器的输出信号叠加，得到叠加信号； [0024] PID调节器对叠加信号进行调节，输出励磁电压。 [0026] 本发明实施例还提供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，所述计算机程序被处理器执行时实现上述新能源场站分布式调相机励磁控制系统的控制方法。 [0027] 本发明实施例中，新能源场站分布式调相机电力系统稳定器的信号处理模块用于对输入信号进行处理；输入信号为分布式调相机的驱动功率；隔直微分模块用于对信号处理模块的输出信息中的直流分量进行去除；惯性滤波模块用于对隔直微分模块的输出信息进行滤波处理；增益模块用于在分布式调相机的有功功率大于等于0时，根据预设的第一增益对惯性滤波模块的输出信息进行调节；在分布式调相机的有功功率小于0时，根据预设的第二增益对惯性滤波模块的输出信息进行调节，其中，第一增益和第二增益的绝对值相同，符号相反；超前滞后模块用于根据增益模块的输出信息产生附加力矩，通过附加力矩方向与新能源场站分布式调相机励磁控制系统无电力系统稳定器补偿时的力矩方向叠加后作用于同步力矩方向确定超前滞后时间常数；根据超前滞后时间常数对增益模块的输出信息进行相位补偿；限幅模块用于对超前滞后模块的输出信息进行限幅，输出新能源场站分布式调相机电力系统稳定器的输出信号；所述输出信号用于新能源场站分布式调相机励磁控制系统的电压控制。与现有技术相比，提供了一种适用于新能源场站的分布式调相机电力系统稳定器，通过将分布式调相机的驱动功率作为新能源场站分布式调相机电力系统稳定器的输入信号，经过信号处理、隔直、滤波、增益、超前滞后、限幅等模块的处理，输出的输出信号作用于新能源场站分布式调相机励磁控制系统进行电压控制，这样，实现励磁控制系统投入电力系统稳定器后的附加控制，在新能源场站故障时，有效避免分布式调相机出现暂态功角扰动，提升分布式调相机的暂态稳定性，确保整个新能源场站的安全稳定运行。附图说明 [0028] 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，下面描述中的附图仅仅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： [0029] 图1为本发明实施例中提供的新能源场站分布式调相机电力系统稳定器的结构图； [0030] 图2为本发明实施例中提供的分布式调相机的电气向量示意图； [0031] 图3为本发明实施例中提供的新能源场站分布式调相机电力系统稳定器的作用原理图； [0032] 图4为本发明实施例中的新能源场站分布式调相机励磁控制系统的结构图； [0033] 图5为本发明实施例中的新能源场站分布式调相机励磁控制系统的控制方法的流程示意图； [0034] 图6为本发明实施例中的在RTDS中搭建含分布式调相机的新能源场站模型的结构图； [0035] 图7为本发明实施例中的投与不投PSS的调相机响应特性对比图； [0036] 图8为本发明实施例中的风机响应特性对比图； [0037] 图9为本发明实施例中提供的计算机设备的示意图。 具体实施方式[0038] 为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合附图对本发明实施例做进一步详细说明。在此，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，但并不作为对本发明的限定。 [0039] 在本说明书的描述中，所使用的“包含”、“包括”、“具有”、“含有”等，均为开放性的用语，即意指包含但不限于。参考术语“一个实施例”、“一个具体实施例”、“一些实施例”、“例如”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构或者特点包含于本申请的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。各实施例中涉及的步骤顺序用于示意性说明本申请的实施，其中的步骤顺序不作限定，可根据需要作适当调整。 [0040] 经研究发现，分布式调相机作为一种没有机械功率注入的特殊同步电机，也会参与新能源场站暂态故障过程中的功率扰动，在系统因故障导致持续有功过剩或有功缺额时，即大电网系统侧功率与新能源电源侧功率不匹配时，额外的有功功率只有靠分布式调相机来缓冲适应，使得调相机存在转子角失稳的可能。 [0041] 因此，本发明实施例考虑在新能源场站发生故障时有功功率在功率源与调相机间流动的情形，提供了一种适用于新能源场站的分布式调相机电力系统稳定器，可以在新能源场站故障时，有效避免分布式调相机出现暂态功角扰动，提升分布式调相机的暂态稳定性，确保整个新能源场站的安全稳定运行。 [0042] 如图1所示，为本发明实施例提供的新能源场站分布式调相机电力系统稳定器(Power System Stabilizer，简称PSS)的结构图，该新能源场站分布式调相机PSS可以包括： [0043] 信号处理模块1，隔直微分模块2，惯性滤波模块3，增益模块4，超前滞后模块5和限幅模块6；其中， [0044] 信号处理模块1用于对输入信号进行处理；输入信号为分布式调相机的驱动功率； [0045] 隔直微分模块2用于对信号处理模块的输出信息中的直流分量进行去除； [0046] 惯性滤波模块3用于对隔直微分模块的输出信息进行滤波处理； [0047] 增益模块4用于在分布式调相机的有功功率大于等于0时，根据预设的第一增益对惯性滤波模块的输出信息进行调节；在分布式调相机的有功功率小于0时，根据预设的第二增益对惯性滤波模块的输出信息进行调节，其中，第一增益和第二增益的绝对值相同，符号相反； [0048] 超前滞后模块5用于根据增益模块的输出信息产生附加力矩，通过附加力矩方向与新能源场站分布式调相机励磁控制系统无电力系统稳定器补偿时的力矩方向叠加后作用于同步力矩方向确定超前滞后时间常数；根据超前滞后时间常数对增益模块的输出信息进行相位补偿； [0049] 限幅模块6用于对超前滞后模块的输出信息进行限幅，输出新能源场站分布式调相机电力系统稳定器的输出信号； [0050] 所述输出信号用于新能源场站分布式调相机励磁控制系统的电压控制。 [0051] 本发明实施例中，新能源场站分布式调相机电力系统稳定器的信号处理模块用于对输入信号进行处理；输入信号为分布式调相机的驱动功率；隔直微分模块用于对信号处理模块的输出信息中的直流分量进行去除；惯性滤波模块用于对隔直微分模块的输出信息进行滤波处理；增益模块用于在分布式调相机的有功功率大于等于0时，根据预设的第一增益对惯性滤波模块的输出信息进行调节；在分布式调相机的有功功率小于0时，根据预设的第二增益对惯性滤波模块的输出信息进行调节，其中，第一增益和第二增益的绝对值相同，符号相反；超前滞后模块用于根据增益模块的输出信息产生附加力矩，通过附加力矩方向与新能源场站分布式调相机励磁控制系统无电力系统稳定器补偿时的力矩方向叠加后作用于同步力矩方向确定超前滞后时间常数；根据超前滞后时间常数对增益模块的输出信息进行相位补偿；限幅模块用于对超前滞后模块的输出信息进行限幅，输出新能源场站分布式调相机电力系统稳定器的输出信号；所述输出信号用于新能源场站分布式调相机励磁控制系统的电压控制。与现有技术相比，提供了一种适用于新能源场站的分布式调相机电力系统稳定器，通过将分布式调相机的驱动功率作为新能源场站分布式调相机电力系统稳定器的输入信号，经过信号处理、隔直、滤波、增益、超前滞后、限幅等模块的处理，输出的输出信号作用于新能源场站分布式调相机励磁控制系统进行电压控制，这样，实现励磁控制系统投入电力系统稳定器后的附加控制，在新能源场站故障时，有效避免分布式调相机出现暂态功角扰动，提升分布式调相机的暂态稳定性，确保整个新能源场站的安全稳定运行。 [0052] 下面对图1所示的新能源场站分布式调相机电力系统稳定器进行详细说明。 [0053] 本发明实施例中，新能源场站分布式调相机电力系统稳定器是基于简化的过剩功率，即电功率为信号的稳定器。具体的，由于新能源场站的分布式调相机没有机械功率输入，原动机功率ΔPm为0，电功率为驱动功率ΔPe，其过剩功率ΔP＝ΔPe‑ΔPm＝ΔPe‑0＝ΔPe，则可以将ΔPe作为新能源场站分布式调相机电力系统稳定器的输入信号。 [0054] 在一个实施例中，由于驱动功率ΔPe为负数，当驱动功率负值变大时，对应的分布式调相机为加速状态，因此，还需将ΔPe取反进行后续控制，因此，新能源场站分布式调相机电力系统稳定器设计了信号处理模块，该信号处理模块具体可以用于：根据预设的控制系数，对输入信号进行取反处理。例如，设置控制系数KSC可以为‑1。 [0055] 在一个实施例中，上述隔直微分模块具体可以用于：根据预设的第一隔直时间常数和第二隔直时间常数对信号处理模块的输出信息中的直流分量进行去除。 [0056] 具体实施时，可以通过设置第一隔直时间常数TW1和第二隔直时间常数TW2，对信号处理模块的输出信息(即‑ΔPe)中的直流分量进行去除。其中，一般功率输入通道取一阶隔直。 [0057] 例如，隔直微分模块的传递函数可以为如下公式： [0058] [0059] 其中，TW1为第一隔直时间常数，TW2为第二隔直时间常数，s为微分算子。 [0060] 这样，可以保证在新能源场站故障恢复后(振荡停止后)，隔直微分模块停止输出为零，以防止持续功率误差导致的分布式调相的机端电压永久偏移，即当到达稳态时其输出为零，暂态过程中可以使振荡信号通过。 [0061] 在一个实施例中，上述惯性滤波模块具体可以用于：根据预设的惯性时间常数对隔直微分模块的输出信息进行滤波处理。 [0062] 具体实施时，可以通过设置惯性时间常数T7，对隔直微分模块的输出信息进行滤波处理。 [0063] 例如，惯性滤波模块的传递函数可以为如下公式： [0064] [0065] 其中，T7为惯性时间常数。 [0066] 具体实施时，上述增益模块可以用于根据分布式调相机的有功功率的正或负对惯性滤波模块的输出信息附加增益效果。具体的，当分布式调相机的有功功率P≥0时，新能源场站分布式调相机PSS的增益取正值KS1(第一增益)；当分布式调相机的有功功率P＜0时，新能源场站分布式调相机PSS的增益取负值‑KS1(第二增益)。 [0067] 具体的，新能源场站分布式调相机PSS的增益分类设置的原理如下： [0069] 图2中，It为调相机机端电流；Ut为调相机机端电压；X1等效为调相机的外电抗(升压变短路电抗与线路电抗之和)；U为无穷大处系统电压；E″q为q轴次暂态电势；EQ为Xq对应的假想电动势；Utq为机端电压q轴分量；Itq为机端电流q轴分量。 [0070] 结合Heffron‑Philips模型及调相机的次暂态数学模型为如下公式： [0071] U cosδ＝E″q‑id(X″d+X1) [0072] U sinδ＝iq(Xq+X1) [0073] [0074] [0075] [0076] [0077] EQ＝Utq+Xqid＝E″q+(Xq‑X″d)id [0078] Utd＝Xqiq [0079] Utq＝E″q‑X″did [0080] Me＝Utdid+Utqiq＝iqEQ [0081] 注：式中，Xq为调相机q轴同步电抗；X″d为d轴次暂态电抗；id为d轴电流；iq为q轴电流；Utd为机端电压d轴分量；Me为电磁功率；ωn为额定角速度；Δ ω为角速度变化量；Ef为励磁电压；E′q为q轴暂态电势；X′d为d轴暂态电抗；Tj为调相机的惯性时间常数；T″d0为d轴开路暂态时间常数；T″d0为d轴开路次暂态时间常数。 [0082] 当取极短时间时，Δδ很小，可以认为cosΔδ＝1，sinΔδ＝Δδ，结合Heffron‑Philips模型及调相机的次暂态数学模型的公式及电气量的偏差方程可以得到： [0083] [0084] 上述公式中由于Δδ子项的作用效果与励磁控制系统无关，推导表达式中其系数用K代替，可见调相机电磁转矩和励磁电压的相关性与iq的方向相关。结合图2，当调相机的有功功率在正负之间波动时，iq的方向(即图2中Itq)相应发生反向变化，则电磁转矩和励磁电压的正负相关性也发生转变。PSS输入及信号处理是以电磁转矩为基准，PSS输出反映为励磁电压的变化，所以调相机PSS在输出时应根据有功功率的正负进行PSS增益符号的改变，确保时刻提供正确的力矩。 [0085] 具体实施时，上述超前滞后模块的作用是对增益模块的输出信息进行相位补偿的。超前滞后模块的超前滞后时间常数是通过将超前滞后模块产生的附加力矩整定在接近同步力矩方向来确认的。具体的，可以根据增益模块的输出信息产生附加力矩，将附加力矩方向与新能源场站分布式调相机励磁控制系统无电力系统稳定器补偿时的力矩方向叠加后作用于同步力矩方向确定超前滞后时间常数。然后，根据超前滞后时间常数对增益模块的输出信息进行相位补偿。 [0086] 具体的，新能源场站分布式调相机PSS的主要作用是抑制调相机功角的摆动，提升调相机的暂态稳定特性。增益模块的输出信息ΔU产生的附加力矩ΔTPSS与ΔTe1(ΔTe1为新能源场站分布式调相机励磁控制系统无PSS补偿时产生的力矩)叠加作用于Δδ方向(此处假设分布式调相机与未投入PSS时新能源场站分布式调相机励磁控制系统产生的力矩相同)，使得其在Δδ轴有较大分量，增加新能源场站分布式调相机励磁控制系统提供的同步力矩。如图3所示，为本发明实施例的新能源场站分布式调相机电力系统稳定器的作用原理图，向量ΔTPSSM+ΔTe1表示现有的常规发电机PSS与励磁控制系统合成后的作用效果，向量ΔTPSS+ΔTe1表示本发明实施例中设计的新能源场站分布式调相机PSS与新能源场站分布式调相机励磁控制系统合成后的作用效果。 [0087] 具体实施时，超前滞后模块的超前滞后时间常数T1～T6可以按照使得ΔTPSS与Te1叠加作用于Δδ方向的趋势进行整定。例如，对于1.0～2.5Hz频率对应的由新能源场站分布式调相机PSS补偿特性与励磁控制系统无补偿特性合成的滞后特性，可以整定相位范围为(‑180°+α)±15°；对于0.2～1.0Hz频率对应的由新能源场站分布式调相机PSS补偿特性与励磁控制系统无补偿特性合成的滞后特性，可以整定相位范围为(‑180°+β)±30°。 [0088] 例如，超前滞后模块的传递函数可以为如下公式： [0089] [0090] 其中，T1～T6为超前滞后时间常数。 [0091] 具体实施时，上述限幅模块可以用于对超前滞后模块的输出信息进行限幅，输出新能源场站分布式调相机电力系统稳定器的输出信号ΔUPSS。 [0092] 具体的，由于新能源场站分布式调相机没有输入机械功率，惯性较低，不易在新能源场站故障的摇摆过程中恢复，因此，需要增大分布式调相机PSS附加控制的输出限幅，以实现增强附加控制的效果，提升分布式调相机的暂态稳定性能。 [0093] 这样，上述新能源场站分布式调相机电力系统稳定器，可以将励磁调节器采集与计算的分布式调相机的驱动功率ΔPe作为新能源场站分布式调相机PSS的输入信号，经信号处理、隔直、滤波、增益、超前滞后、限幅等环节后输出ΔUPSS作用于新能源场站分布式调相机励磁控制系统的电压控制主环，形成对分布式调相机的附加控制。提升新能源场景下分布式调相机暂态稳定支撑能力，改善新能源场站复杂故障下功角稳定特性，进而提升整体新能源场站送出极限与稳定运行水平。 [0094] 与常规的同步发电机的PSS相比，本发明实施例中的新能源场站分布式调相机PSS适用于新能源场站，主要解决的是新能源场站故障时的功率大幅度流动，更多面临的为同步功角稳定问题，新能源场站分布式调相机PSS旨在促进分布式调相机在暂态功角扰动过程中的恢复，提升分布式调相机的暂态稳定性能，进而促使场站内的新能源电源和其他无功补偿设备安全稳定运行，提升新能源送出极限；而且，新能源场站分布式调相机PSS需提供充足的同步力矩来抑制功角的摆动，在整定超前滞后环节的超前滞后时间常数时需使得PSS输出与系统的无补偿特性合成后的信号作用于同步力矩方向；此外，由于分布式调相机机械输入功率为0，新能源场站分布式调相机PSS在设置增益时应考虑有功功率正负之间的波动，会使得电磁功率变化量与励磁电压变化量的相关性发生变化；另外，新能源场站分布式调相机PSS的模型，考虑到新能源场站故障导致的功率流动幅度有可能是自身容量的好几倍(风场一般按20％风机装机容量来选配调相机)，暂态过程中角速度ω波动较大，若采用同步发电机PSS经典的2B模型，将造成两个输入通道(Pe与ω)难以对消，影响PSS的输出，影响其维持稳定的效果，甚至引入负阻尼来加剧系统的振荡，而且分布式调相机不存在原动机出力变化，可以弱化PSS的反调对其特性的影响，因此新能源场站分布式调相机PSS采用单输入模型为宜。 [0095] 本发明实施例中还提供了一种新能源场站分布式调相机励磁控制系统，该新能源场站分布式调相机励磁控制系统包含上述的新能源场站分布式调相机电力系统稳定器。 [0096] 如图4所示，该新能源场站分布式调相机励磁控制系统可以包括：第一比较器31、第二比较器32、新能源场站分布式调相机电力系统稳定器33和PID调节器34；其中，所述新能源场站分布式调相机电力系统稳定器33包括：信号处理模块，隔直微分模块，惯性滤波模块，增益模块，超前滞后模块和限幅模块； [0097] 第一比较器31用于将分布式调相机的机端电压给定值和机端电压测量值进行比较，输出差值； [0098] 新能源场站分布式调相机电力系统稳定器33的：信号处理模块用于对输入信号进行处理；输入信号为分布式调相机的驱动功率；隔直微分模块用于对信号处理模块的输出信息中的直流分量进行去除；惯性滤波模块用于对隔直微分模块的输出信息进行滤波处理；增益模块用于在分布式调相机的有功功率大于等于0时，根据预设的第一增益对惯性滤波模块的输出信息进行调节；在分布式调相机的有功功率小于0时，根据预设的第二增益对惯性滤波模块的输出信息进行调节，其中，第一增益和第二增益的绝对值相同，符号相反；超前滞后模块用于根据增益模块的输出信息产生附加力矩，通过附加力矩方向与新能源场站分布式调相机励磁控制系统无电力系统稳定器补偿时的力矩方向叠加后作用于同步力矩方向确定超前滞后时间常数；根据超前滞后时间常数对增益模块的输出信息进行相位补偿；限幅模块用于对超前滞后模块的输出信息进行限幅，输出新能源场站分布式调相机电力系统稳定器的输出信号； [0099] 第二比较器32用于将第一比较器输出的差值和新能源场站分布式调相机电力系统稳定器的输出信号叠加，得到叠加信号； [0100] PID调节器34用于对叠加信号进行调节，输出励磁电压。 [0101] 具体实施时，将分布式调相机的机端电压给定值Uref和机端电压测量值Ut输入第一比较器31进行比较，得到Uref和Ut的差值，然后，将新能源场站分布式调相机电力系统稳定器33的输出信号ΔUPSS与Uref和Ut的差值输入第二比较器32进行叠加，得到叠加信号，将叠加信号输入PID调节器34进行调节，输出励磁电压Uf，实现新能源场站分布式调相机励磁控制系统的闭环控制。 [0102] 在一个实施例中，上述新能源场站分布式调相机电力系统稳定器33的结构如上述图1所示，重复之处不再赘述。 [0103] 在一个实施例中，所述信号处理模块具体可以用于：根据预设的控制系数，对输入信号进行取反处理。 [0104] 在一个实施例中，所述隔直微分模块具体可以用于：根据预设的第一隔直时间常数和第二隔直时间常数对信号处理模块的输出信息中的直流分量进行去除。 [0105] 在一个实施例中，惯性滤波模块具体可以用于：根据预设的惯性时间常数对隔直微分模块的输出信息进行滤波处理。 [0106] 这样，本发明实施例通过设计分布式调相机的PSS功能，将励磁调节器采集与计算的分布式调相机的驱动功率ΔPe作为新能源场站分布式调相机PSS的输入信号，经信号处理、隔直、滤波、增益、超前滞后、限幅等环节后输出△UPSS作用于新能源场站分布式调相机励磁控制系统的电压控制主环，叠加至Uref，通过励磁控制系统增强分布式调相机的同步运行水平，进而提升新能源场站暂态稳定特性。 [0107] 基于上述新能源场站分布式调相机励磁控制系统，本发明实施例中还提供了一种新能源场站分布式调相机励磁控制系统的控制方法，如下面的实施例所述。由于该方法解决问题的原理与新能源场站分布式调相机励磁控制系统，以及新能源场站分布式调相机电力系统稳定器相似，因此该方法的实施可以参见新能源场站分布式调相机励磁控制系统，以及新能源场站分布式调相机电力系统稳定器的实施，重复之处不再赘述。 [0108] 如图5所示，为本发明实施例提供的一种新能源场站分布式调相机励磁控制系统的控制方法的流程示意图，所述新能源场站分布式调相机励磁控制系统包含第一比较器、第二比较器、新能源场站分布式调相机电力系统稳定器和PID调节器；其中，所述新能源场站分布式调相机电力系统稳定器包括：信号处理模块，隔直微分模块，惯性滤波模块，增益模块，超前滞后模块和限幅模块；该方法可以包括： [0109] 步骤501，第一比较器将分布式调相机的机端电压给定值和机端电压测量值进行比较，输出差值； [0110] 步骤502，新能源场站分布式调相机电力系统稳定器的：信号处理模块对输入信号进行处理；输入信号为分布式调相机的驱动功率；隔直微分模块对信号处理模块的输出信息中的直流分量进行去除；惯性滤波模块对隔直微分模块的输出信息进行滤波处理；增益模块在分布式调相机的有功功率大于等于0时，根据预设的第一增益对惯性滤波模块的输出信息进行调节；在分布式调相机的有功功率小于0时，根据预设的第二增益对惯性滤波模块的输出信息进行调节，其中，第一增益和第二增益的绝对值相同，符号相反；超前滞后模块根据增益模块的输出信息产生附加力矩，通过附加力矩方向与新能源场站分布式调相机励磁控制系统无电力系统稳定器补偿时的力矩方向叠加后作用于同步力矩方向确定超前滞后时间常数；根据超前滞后时间常数对增益模块的输出信息进行相位补偿；限幅模块对超前滞后模块的输出信息进行限幅，输出新能源场站分布式调相机电力系统稳定器的输出信号； [0111] 步骤503，第二比较器将第一比较器输出的差值和新能源场站分布式调相机电力系统稳定器的输出信号叠加，得到叠加信号； [0112] 步骤504，PID调节器对叠加信号进行调节，输出励磁电压。 [0113] 为了能更清楚地理解本发明实施例提供的新能源场站分布式调相机电力系统稳定器以及新能源场站分布式调相机励磁控制系统，下面以一个具体的示例进行说明。 [0114] 如图6所示，为本发明实施例提供的在RTDS中搭建含分布式调相机的新能源场站模型的结构图。分布式调相机经T1升压变后与风机一起并入35kV母线，二者经T2升压变到220kV母线，再经单回输电线路接入无穷大系统。新能源场站模型中，分布式调相机与风机的本体参数均可以根据现场实际应用而来，以增加仿真的准确性。 [0115] 具体的，如，风电机组送出功率为230.5MW，包含高、低穿控制功能以及失频保护跳机的逻辑；分布式调相机的容量为50MVar，惯性时间常数为4.8s，励磁控制系统为自并励方式。风电机组的低穿深度为90％，低穿的电压判据为0.9p.u.，低穿恢复时的有功恢复速度为3p.u./s。 [0116] 具体的，新能源场站分布式调相机励磁控制系统的参数可以设置为： [0117] 新能源场站分布式调相机励磁控制系统的主环PID为 其中s为微分算子。 [0118] 新能源场站分布式调相机PSS的参数整定为： [0119] 经扫频，测得分布式调相机的无补偿特性如表1所示。 [0120] 表1分布式调相机的无补偿特性 [0121]f(Hz) 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0 Φ(°) ‑7.1 ‑13.1 ‑19.7 ‑26.1 ‑31.1 ‑36.2 ‑41.6 ‑45.2 ‑48.1 ‑51.4f(Hz) 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 1.7 1.8 1.9 2.0 Φ(°) ‑54.5 ‑57.1 ‑59.1 ‑61.2 ‑64.4 ‑65.9 ‑67.9 ‑69.4 ‑71.5 ‑73.2f(Hz) 2.1 2.2 2.3 2.4 2.5 / / / / / Φ(°) ‑74.8 ‑76.5 ‑78.0 ‑79.6 ‑81.4 / / / / / [0122] 结合由无补偿特性与上述新能源场站分布式调相机电力系统稳定器的超前滞后模块的超前滞后时间常数整定方法，设定α＝25°，β＝65°，对超前滞后时间常数T1～T6进行整定，计算的新能源场站分布式调相机PSS补偿频率如表2所示。 [0123] 表2新能源场站分布式调相机PSS补偿频率特性 [0124]f(Hz) 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0 Φ(°) ‑60.6 ‑75.6 ‑80.8 ‑83.4 ‑85.0 ‑85.9 ‑86.5 ‑86.8 ‑87.0 ‑87.0f(Hz) 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 1.7 1.8 1.9 2.0 Φ(°) ‑86.9 ‑86.9 ‑86.8 ‑86.7 ‑86.6 ‑86.6 ‑86.5 ‑86.5 ‑86.6 ‑86.6f(Hz) 2.1 2.2 2.3 2.4 2.5 / / / / / Φ(°) ‑86.7 ‑86.9 ‑87.0 ‑87.2 ‑87.4 / / / / / [0125] 表2中的角度补偿特性与表1的同频率下的迟后特性相加可知，分布式调相机的PSS角度补偿特性满足使得ΔTPSS与ΔTe1叠加作用于Δδ方向的趋势。对于1.0～2.5Hz频率对应的由新能源场站分布式调相机PSS补偿特性与励磁控制系统的无补偿特性合成的滞后特性，相位在(‑180°+25°)±15°；对于0.2～1.0Hz频率对应的由新能源场站分布式调相机PSS补偿特性与励磁控制系统无补偿特性合成的滞后特性，相位在(‑180°+65°)±30°。 [0126] 结合新能源场站分布式调相机PSS临界增益试验的结果确认新能源场站分布式调相机PSS增益KS1为6，最终得到分布式调相机PSS的参数如表3所示。 [0127] 表3分布式调相机PSS参数 [0128]序号 参数名称 整定参数 单位 序号 参数名称 整定参数 单位 1 KSC ‑1 p.u. 8 T3 0.10 s 2 TW1 6 s 9 T4 0.15 s 3 TW2 0 s 10 T5 0.01 s 4 T7 6 s 11 T6 0.02 s 5 KS1 6 p.u. 12 Umax 0.20 p.u. 6 T1 0.10 s 13 Umin ‑0.10 p.u. 7 T2 0.05 s / / / / [0129] 如果图6的新能源场站模型的故障点发生单相短路故障，短路电阻为20Ω，故障发生0.1s后跳开两侧单相断路器，同时清除故障，再经1s非全相运行后单相重合闸。投与不投PSS的调相机响应特性对比如图7所示，风机响应特性对比如图8所示，由图7和图8可以得出，当分布式调相机不投PSS时，由于单相短路导致风机进入低穿及低穿恢复策略，在此过程中，有功功率大幅流向分布式调相机，使得分布式调相机功角发生摆动，在分布式调相机机端电压的波动过程中拉低母线电压，进而使风机再次触发低穿及恢复策略，以此反复，分布式调相机和风机均发生振荡。当分布式调相机投入PSS后，故障时分布式PSS发挥作用抑制调相机功角的摆动，助力分布式调相机维持机端电压的恒定，使得风机在重合闸后没有反复进入低穿，新能源场站恢复稳定运行。 [0130] 因此，分布式调相机PSS在分布式调相机暂态故障过程中有较明显维持转子稳定的效果，可以有效避免分布式调相机进入振荡状态，提升了分布式调相机的暂态稳定性，更好发挥其电压支撑作用，有利于整体新能源场站暂态故障的恢复，提升了新能源场站稳定运行水平。 [0131] 本发明实施例还提供一种计算机设备，图9为本发明实施例中计算机设备的示意图，所述计算机设备900包括存储器910、处理器920及存储在存储器910上并可在处理器920上运行的计算机程序930，所述处理器920执行所述计算机程序930时实现上述新能源场站分布式调相机励磁控制系统的控制方法。 [0132] 本发明实施例还提供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，所述计算机程序被处理器执行时实现上述新能源场站分布式调相机励磁控制系统的控制方法。 [0133] 本发明实施例中，新能源场站分布式调相机电力系统稳定器的信号处理模块用于对输入信号进行处理；输入信号为分布式调相机的驱动功率；隔直微分模块用于对信号处理模块的输出信息中的直流分量进行去除；惯性滤波模块用于对隔直微分模块的输出信息进行滤波处理；增益模块用于在分布式调相机的有功功率大于等于0时，根据预设的第一增益对惯性滤波模块的输出信息进行调节；在分布式调相机的有功功率小于0时，根据预设的第二增益对惯性滤波模块的输出信息进行调节，其中，第一增益和第二增益的绝对值相同，符号相反；超前滞后模块用于根据增益模块的输出信息产生附加力矩，通过附加力矩方向与新能源场站分布式调相机励磁控制系统无电力系统稳定器补偿时的力矩方向叠加后作用于同步力矩方向确定超前滞后时间常数；根据超前滞后时间常数对增益模块的输出信息进行相位补偿；限幅模块用于对超前滞后模块的输出信息进行限幅，输出新能源场站分布式调相机电力系统稳定器的输出信号；所述输出信号用于新能源场站分布式调相机励磁控制系统的电压控制。与现有技术相比，提供了一种适用于新能源场站的分布式调相机电力系统稳定器，通过将分布式调相机的驱动功率作为新能源场站分布式调相机电力系统稳定器的输入信号，经过信号处理、隔直、滤波、增益、超前滞后、限幅等模块的处理，输出的输出信号作用于新能源场站分布式调相机励磁控制系统进行电压控制，这样，实现励磁控制系统投入电力系统稳定器后的附加控制，在新能源场站故障时，有效避免分布式调相机出现暂态功角扰动，提升分布式调相机的暂态稳定性，确保整个新能源场站的安全稳定运行。 [0134] 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。 [0135] 本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。 [0136] 这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。 [0137] 这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。 [0138] 以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。 |
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