电力系统控制方法、装置、存储介质及系统与流程

本发明涉及电力，具体而言，涉及一种电力系统控制方法、装置、存储介质及系统。

背景技术：

1、随着新能源机组在电力系统中所占比例不断提高，传统同步机为主导的电力系统将逐渐演变为以电力电子变流器为主导的新型电力系统。电压源变流器(voltage sourceconverter，简称vsc)具备以下优势：实现功率双向流动，支持四象限运行，运行控制方式灵活多样等。因此，vsc在可再生能源并网、柔性直流输配电等领域得到广泛应用。

2、基于旋转坐标系(如dq坐标系)和锁相环同步(phase-locked loopsynchronization，简称pll-syn)的双闭环矢量控制技术的优势在于控制系统成熟可靠并且有功功率与无功功率解耦控制，因此，上述双闭环矢量控制技术被广泛应用于vsc并网控制系统中。

3、然而，高渗透率可再生能源接入大容量、远距离电力输送系统可能会导致vsc运行于弱连接的交流电网条件。弱连接电压源变流器(weak-grid connected voltage sourceconverter，简称wg-vsc)并网系统在电网故障等大扰动情况下容易出现暂态失稳现象。例如，常见的暂态失稳现象包括以下三种：失去平衡点，平衡点存在但不稳定，无法过渡至新的可行平衡点。

4、目前，现有研究主要集中在电网故障等大扰动情况下的pll-syn暂态同步稳定问题上。然而，由于高比例新能源发电系统输入功率存在不确定性和波动性等特点，同样容易产生一类较为普遍的pll-syn暂态失稳问题，即源侧功率阶跃引起的低频振荡稳定问题。与电网故障引起的暂态失稳问题不同，这类问题在正常控制模式下运行，需要同时考虑“锁相环－外环－弱网”等多动态交互作用。然而，目前对这类问题的研究较少，因此，亟需关注相应的pll-syn暂态失稳问题研究。

5、目前的一些研究已经开始考虑了“外环-锁相环-弱网”之间的动态相互作用，以分析变流器在接入弱连接电网时的暂态同步失稳机理。然而，这些研究忽略了无功外环控制对系统暂态过程机理分析的影响。另一些研究则从量化分析的角度考虑了“外环-锁相环-弱网”动态对wg-vsc系统暂态同步稳定性的影响，但同样忽略了无功外环控制的影响。

6、由上可知，如何增强“外环-锁相环-弱网”对应的电力系统的vsc暂态同步稳定性成为本领域的重要技术问题之一。针对上述的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

技术实现思路

1、本发明实施例提供了一种电力系统控制方法、装置、存储介质及系统，以至少解决现有技术中电力系统直流侧输入功率存在不确定性波动导致电力系统稳定性和可靠性较差的技术问题。

2、根据本发明实施例的一个方面，提供了一种电力系统控制方法，包括：基于电力系统的外环控制数据和锁相环控制数据，构建目标模型，其中，电力系统为弱连接电压源变流器并网系统，目标模型采用多时间尺度简化框架对电力系统的运行工况进行降阶数学分析；利用目标模型以及电力系统运行中的实时功率信息，确定电力系统中锁相环控制环节的功率可行域；根据功率可行域对电力系统的锁相环输入功率进行控制。

3、可选地，基于电力系统的外环控制数据和锁相环控制数据，构建目标模型包括：基于预设的第一假设条件和第二假设条件、外环控制数据和锁相环控制数据，构建目标模型；其中，第一假设条件用于确定在建模中忽略电压源变流器的交流滤波信息和电压源变流器对应的等效交流系统的电磁暂态信息，第二假设条件用于确定在建模中忽略电力系统的内环电流控制中的电流动态数据。

4、可选地，外环控制数据包括有功侧控制数据和无功侧控制数据，有功侧控制数据至少包括有功侧外环控制量及有功侧外环控制量对应的第一参考值，无功侧控制数据至少包括无功侧外环控制量及无功侧外环控制量对应的第二参考值；基于电力系统的外环控制数据和锁相环控制数据，构建目标模型包括：基于预设的多时间尺度简化规则、有功侧外环控制量、第一参考值、无功侧外环控制量、第二参考值和锁相环控制数据，构建目标模型中的数学分析方程。

5、可选地，有功侧外环控制量为电力系统的直流电压udc，第一参考值为直流电压参考值udcref，无功侧外环控制量为电力系统的无功功率q，第二参考值为无功功率参考值qref，锁相环控制数据包括锁相环控制环节对应的输入信号和参考信号，输入信号至少包括电力系统对应的并网点电压vt；

6、数学分析方程包括模型微分方程组和模型代数方程组；

7、模型微分方程组包括：

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13、其中，状态变量x1表示输入信号与参考信号之间的信号相位差θpll，状态变量x2表示并网点电压的q轴分量vtq的积分，状态变量x3表示(udc-udcref)的积分，状态变量x4表示(q-qref)的积分，状态变量x5表示直流电压udc，表示kp0表示锁相环控制环节中比例积分控制器的第一比例系数，ki0表示锁相环控制环节中比例积分控制器的第一积分系数，状态变量y1表示电力系统的外环控制环节中电流参考值的d轴分量itdref，状态变量y2表示电力系统的外环控制环节中电流参考值的q轴分量itqref，rg表示电力系统的网侧等效电阻，xg表示电力系统的网侧等效电抗，vs表示电力系统的电网电压，p表示电力系统的直流侧输入功率，pref表示p对应的第三参考值，c表示电力系统的直流侧电容；

14、模型代数方程组包括：

15、

16、

17、其中，kp1表示udc对应的外环控制环节中比例积分控制器的第二比例系数，ki1表示udc对应的外环控制环节中比例积分控制器的第二积分系数，kp2表示q对应的外环控制环节中比例积分控制器的第三比例系数，ki2表示q对应的外环控制环节中比例积分控制器的第三积分系数，表示表示

18、可选地，利用目标模型以及电力系统运行中的实时功率信息，确定电力系统中锁相环控制环节的功率可行域包括：根据实时功率信息确定电力系统的有功功率对应的功率初始值、功率运行点和功率扰动值；利用目标模型、功率初始值、功率运行点和功率扰动值，确定功率可行域。

19、可选地，利用目标模型、功率初始值、功率运行点和功率扰动值，确定功率可行域包括：利用目标模型、功率初始值、功率运行点和功率扰动值，确定电力系统对应的物理边界信息和稳定边界信息，其中，物理边界信息受到电力系统中电压源变流器的视在功率输出上限值的约束，稳定边界信息受到电力系统中锁相环同步暂态稳定情况的约束；基于物理边界信息、稳定边界信息和电力系统对应的多组预设算例参数，构建电力系统的功率可行域。

20、可选地，电力系统控制方法还包括：基于目标模型和预设量化分析阈值，分析多个目标参数对功率可行域的影响规律，得到分析结果，其中，多个目标参数包括：网侧等效电阻、网侧等效电抗、第一比例系数、第一积分系数、第二比例系数、第二积分系数、第三比例系数和第三积分系数。

21、可选地，电力系统控制方法还包括：基于电力系统在多个预设验证工况下运行的实时验证数据，对分析结果进行仿真验证，得到验证结果，其中，验证结果用于评价功率可行域的有效性。

22、根据本发明实施例的另一方面，还提供了一种电力系统控制装置，包括：构建模块，用于基于电力系统的外环控制数据和锁相环控制数据，构建目标模型，其中，电力系统为弱连接电压源变流器并网系统，目标模型采用多时间尺度简化框架对电力系统的运行工况进行降阶数学分析；确定模块，用于利用目标模型以及电力系统运行中的实时功率信息，确定电力系统中锁相环控制环节的功率可行域；控制模块，用于根据功率可行域对电力系统的锁相环输入功率进行控制。

23、根据本发明实施例的另一方面，还提供了一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质包括存储的程序，其中，在程序运行时控制存储介质所在设备执行上述任意一项的电力系统控制方法。

24、根据本发明实施例的另一方面，还提供了一种电力系统控制系统，包括存储器和处理器，存储器中存储有计算机程序，处理器被设置为运行计算机程序以执行上述任意一项的电力系统控制方法。

25、根据本发明实施例的另一方面，还提供了一种计算机程序产品，包括计算机程序，计算机程序在被处理器执行时实现上述任意一项的电力系统控制方法。

26、在本发明实施例中，基于电力系统的外环控制数据和锁相环控制数据，构建目标模型，其中，电力系统为弱连接电压源变流器并网系统，目标模型采用多时间尺度简化框架对电力系统的运行工况进行降阶数学分析；利用目标模型以及电力系统运行中的实时功率信息，确定电力系统中锁相环控制环节的功率可行域；根据功率可行域对电力系统的锁相环输入功率进行控制。由此，本发明达到了通过多时间尺度简化的数学分析模型确定弱连接电压源变流器并网系统的功率可行域对锁相环输入功率进行控制的目的，从而实现了提升锁相环控制稳定性进而增强电力系统的稳定性和可靠性的技术效果，进而解决了现有技术中电力系统直流侧输入功率存在不确定性波动导致电力系统稳定性和可靠性较差的技术问题。