柔直多馈入系统宽频振荡分析及自适应抑制方法及系统

本发明涉及柔性直流输电，具体地，涉及一种柔直多馈入系统宽频振荡分析及自适应抑制方法及系统，同时涉及一种相应的计算机终端和计算机可读存储介质。

背景技术：

1、基于模块化多电平换流器(modular multilevel converter，mmc)的柔性直流输电技术(mmc-hvdc)以其波形质量高、损耗低、易于拓展等优点，在海上风电直流送出、交流电网互联等场合被广泛采用。在实际柔直工程中，由于引入了高调制频率及宽频段耦合的mmc，使得柔直换流器在宽频带内的动态反应灵敏，柔直换流器之间或柔直换流器与长输电线路或弱交流电网之间的相互作用易引发宽频范围内的振荡现象，振荡频率范围涵盖次/超同步频段至数百上千hz的中/高频段，造成谐波过压过流、换流站闭锁跳闸、功率盈余或缺额等问题，严重影响系统的电能质量和稳定性。随着柔性直流输电工程的快速建设，受端电网将会面临多回柔直馈入场景，多回柔直与交流系统之间存在强动态相互作用，其振荡机理分析与控制存在较大挑战。

2、目前，学术界对于多回柔直馈入交流系统的关注较少，研究大多针对单个柔直换流站与交流电网互联场景以及多个常规直流输电馈入交流电网场景进行分析。面对未来这一场景中系统潜在的多模态宽频振荡风险，现有分析方法存在系统整体建模难度大、多馈入系统难以划分、对系统拓扑结构和内部参数的依赖程度大等问题，且现有振荡抑制方法存在适用工况单一、难以应对多模态振荡问题等局限性。

技术实现思路

1、本发明针对现有技术中存在的上述不足，提供了一种柔直多馈入系统宽频振荡分析及自适应抑制方法及系统，同时提供了一种相应的计算机终端和计算机可读存储介质。

2、根据本发明的一个方面，提供了一种柔直多馈入系统宽频振荡分析及自适应抑制方法，包括：

3、获取柔直多馈入系统的全系统阻抗矩阵；

4、基于所述全系统阻抗矩阵，对柔直多馈入系统宽频振荡稳定性进行分析；

5、根据所述柔直多馈入系统宽频振荡稳定性的分析结果，针对可能存在的振荡模态设计附加有源阻尼的多个通道，根据全系统阻抗幅值谐振峰的峰值灵敏度设置通道增益，并自适应调整通道带通滤波器中心频率，对柔直多馈入系统多模态振荡进行自适应抑制。

6、优选地，所述获取柔直多馈入系统的全系统阻抗矩阵，包括：

7、通过实际测量或数值求解的方式，获得柔直多馈入系统内各个设备和线路的导纳或阻抗，根据所述导纳或阻抗随频率不同的变化，得到柔直多馈入系统的节点导纳矩阵ynodal，根据关系zsys＝ynodal-1，计算得到全系统阻抗矩阵zsys；

8、优选地，所述基于所述全系统阻抗矩阵，对柔直多馈入系统宽频振荡稳定性进行分析，包括：

9、利用所述全系统阻抗矩阵zsys，绘制主对角线元素的幅频曲线，各条幅频曲线的谐振峰即为各个节点潜在的振荡频率；

10、根据所述谐振峰值，比较振荡风险大小，完成对柔直多馈入系统宽频振荡稳定性的分析。

11、优选地，所述针对可能存在的振荡模态设计附加有源阻尼的多个通道，包括：

12、基于传统矢量控制结构，在电流环中加入附加有源阻尼控制，将反馈电流经附加有源阻尼叠加至调制电压；其中：所述附加有源阻尼结构包括：次/超通道和高频通道(以及可能存在的其它通道)，每个通道均包括：带通滤波环节和增益环节，以dq坐标系下的电流信号作为输入，最终输出额外的调制电压，叠加至所述传统矢量控制结构。

13、优选地，所述根据全系统阻抗幅值谐振峰的峰值灵敏度设置通道增益，包括：

14、通道增益kλ的正负及大小由增益的谐振峰值灵敏度决定，满足其中，λ为各通道对应的振荡模态；k为增益环节系数，表示以降低谐振峰值的k倍作为优化目标；αpv,λ为投入通道前的谐振峰值；spv,λ为谐振峰值灵敏度，满足其中，θ表示一组特定的参数，θi表示特定的第i个参数，δθi则表示该参数的变化量，满足δθi＝(1+θi)·10-5。

15、优选地，还包括：

16、在柔直多馈入系统投运前离线计算峰值灵敏度的通道增益，形成增益灵敏度表，用于在柔直多馈入系统运行时直接查表设置通道增益。

17、优选地，所述自适应调整通道带通滤波器中心频率，包括：

18、提供一振荡频率在线检测模块，用于对通道带通滤波器中心频率进行自适应调整；其中，所述振荡频率在线检测模块，包括：次/超通道和高频通道(以及可能存在的其它通道)，每个通道均包括：不同截止频率的低通滤波器和高通滤波器、缓存模块以及fft计算模块；其中，所述低通滤波器和高通滤波器分别用于提取不同频段的振荡频率分量信号，所述缓存模块用于对提取的分量信号进行滑窗和补零处理，所述fft计算模块用于计算振荡主导频率及判断振荡是否发生，从而生成通道带通滤波器的中心频率。

19、优选地，还包括：

20、在运行中每隔一个采样周期执行一次自适应调整过程，实现在线检测并实时自适应调整。

21、根据本发明的另一个方面，提供了一种柔直多馈入系统宽频振荡分析及自适应抑制系统，包括：

22、振荡稳定性分析模块，该模块用于获取柔直多馈入系统的全系统阻抗矩阵，基于所述全系统阻抗矩阵，对柔直多馈入系统宽频振荡稳定性进行分析；

23、自适应抑制模块，该模块用于根据所述柔直多馈入系统宽频振荡稳定性的分析结果，针对可能存在的振荡模态设计附加有源阻尼的多个通道，根据全系统阻抗幅值谐振峰的峰值灵敏度设置通道增益，并自适应调整通道带通滤波器中心频率，对柔直多馈入系统多模态振荡进行自适应抑制。

24、根据本发明的第三个方面，提供了一种计算机终端，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，该处理器执行该计算机程序时可用于执行本发明上述中任一项所述的方法，或，运行本发明上述中所述的系统。

25、根据本发明的第四个方面，提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时可用于执行本发明上述中任一项所述的方法，或，运行本发明上述中所述的系统。

26、由于采用了上述技术方案，本发明与现有技术相比，具有如下至少一项的有益效果：

27、本发明提供的柔直多馈入系统宽频振荡分析及自适应抑制方法及系统，能够在避免整个系统复杂建模的条件下，仅利用设备和线路的测量导纳(或阻抗)或数值解获取全系统阻抗，实现系统不同节点潜在振荡频率的准确评估，并对比振荡风险大小。

28、本发明提供的柔直多馈入系统宽频振荡分析及自适应抑制方法及系统，采用自适应的方式，适用于多种不同的运行工况，实现对宽频振荡现象的抑制。

29、本发明提供的柔直多馈入系统宽频振荡分析及自适应抑制方法及系统，除了单一模态的振荡现象外，还能有效抑制多馈入系统可能存在的多模态振荡现象。

技术特征：

1.一种柔直多馈入系统宽频振荡分析及自适应抑制方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的柔直多馈入系统宽频振荡分析及自适应抑制方法，其特征在于，所述获取柔直多馈入系统的全系统阻抗矩阵，包括：

3.根据权利要求1所述的柔直多馈入系统宽频振荡分析及自适应抑制方法，其特征在于，所述基于所述全系统阻抗矩阵，对柔直多馈入系统宽频振荡稳定性进行分析，包括：

4.根据权利要求1所述的柔直多馈入系统宽频振荡分析及自适应抑制方法，其特征在于，所述针对可能存在的振荡模态设计附加有源阻尼的多个通道，包括：

5.根据权利要求1所述的柔直多馈入系统宽频振荡分析及自适应抑制方法，其特征在于，所述根据全系统阻抗幅值谐振峰的峰值灵敏度设置通道增益，包括：

6.根据权利要求1所述的柔直多馈入系统宽频振荡分析及自适应抑制方法，其特征在于，所述自适应调整通道带通滤波器中心频率，包括：

7.根据权利要求5或6所述的柔直多馈入系统宽频振荡分析及自适应抑制方法，其特征在于，还包括如下任意一项或任意多项：

8.一种柔直多馈入系统宽频振荡分析及自适应抑制系统，其特征在于，包括：

9.一种计算机终端，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，该处理器执行该计算机程序时可用于执行权利要求1-7中任一项所述的方法，或，运行权利要求8所述的系统。

10.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该计算机程序被处理器执行时可用于执行权利要求1-7中任一项所述的方法，或，运行权利要求8所述的系统。

技术总结本发明提供了一种柔直多馈入系统宽频振荡分析及自适应抑制方法及系统，包括：获取柔直多馈入系统的全系统阻抗矩阵；基于所述全系统阻抗矩阵，对柔直多馈入系统宽频振荡稳定性进行分析；根据所述柔直多馈入系统宽频振荡稳定性的分析结果，针对可能存在的振荡模态设计多个通道，根据全系统阻抗幅值谐振峰的峰值灵敏度设置通道增益，并自适应调整通道带通滤波器中心频率，对柔直多馈入系统的多模态振荡进行自适应抑制。本发明可仅采用导纳或阻抗的测量值或数值解进行计算，在避免整个系统复杂建模的条件下准确评估系统的潜在振荡频率；能够适应不同的运行工况，实现系统多模态振荡的有效抑制，具有较大的工程应用价值。技术研发人员：吕敬,尹嘉豪,高磊受保护的技术使用者：上海交通大学技术研发日：技术公布日：2024/10/17