申请/专利权人：湖南大学

申请日：2022-11-17

公开（公告）日：2023-03-21

公开（公告）号：CN115833225A

主分类号：H02J3/38

分类号：H02J3/38;H02J3/00

优先权：

专利状态码：在审-实质审查的生效

法律状态：2023.04.07#实质审查的生效;2023.03.21#公开

摘要：本发明提供一种计及电流限幅环节影响的VSG暂态稳定区间分析方法，该方法先对VSG暂态特性进行分析，再定性分析电流限幅环节对VSG暂态稳定特性的影响，接着对故障全过程下VSG的暂态运行行为进行修正，最后通过计算不同电流限幅倍数与故障深度下的极限切除角criticalclearangle，CCA与极限切除时间criticalcleartime，CCT实现了对VSG暂态稳定区间的定量刻画。与现有研究相比，本发明充分考虑了电流限幅环节对VSG暂态稳定区间的影响，运用极限切除角CCA与极限切除时间CCT对VSG暂态稳定区间进行定量刻画，CCA和CCT作为表征VSG稳定性能的重要指标，能为系统继电保护参数整定、电网暂态调控提供有效、可靠的指导，保障系统的安全稳定运行。

主权项：1.计及电流限幅环节影响的VSG暂态稳定区间分析方法，其特征在于，包括：步骤S1，VSG暂态特性分析；先根据VSG有功-频率控制关系绘制不同工况下的VSG功角曲线，再对各VSG功角曲线进行分析，验证并明确等面积法则“VSG首摆稳定需满足系统加速面积不大于减速面积，如下式1”的正确性； 式中，δ为VSG功角；δA为故障前VSG的稳定平衡点对应的功角；δA′为故障切除后VSG的不稳定平衡点对应的功角；P0为VSG的有功功率参考值；PeF为故障期间VSG输出有功功率；步骤S2，定性分析电流限幅环节对VSG暂态特性的影响；由电流限幅环节作用后VSG输出电流幅值不超过限幅值Ilimit，分析电流限幅环节作用前后VSG虚拟功角曲线情况，得到在限幅状态下VSG的暂态稳定区间远小于非限幅状态下VSG的暂态稳定区间，即电流限幅环节会导致VSG稳定裕度下降；步骤S3，修正计及电流限幅环节影响的VSG虚拟功角曲线；先根据余弦定理，对VSG输出电流达到限幅值的功角进行计算，得到电流达到限幅值Ilimit时VSG未运行在限幅状态与非限幅状态虚拟功角曲线的交点处的结论，并结合VSG故障期间电流逐渐增加的特性，对暂态期间VSG的虚拟功角曲线进行修正；再根据等面积法则，由修正后的暂态期间VSG的虚拟功角曲线确定VSG的暂态过程以及能使VSG在故障恢复期间回到稳定状态的故障切除角区间；步骤S4，极限切除角CCA的定量刻画；结合公式1以及步骤S2得到的故障切除角区间确定故障功角加速面积等于减速面积时对应的极限切除角CCA的数学关系式，如下： 式中，δ′为VSG虚拟功角；δ′A为故障前VSG的稳定平衡点对应的虚拟功角；CCA为极限切除角；δ2′为故障恢复期间VSG输出电流等于电流限幅值Ilimit时对应的虚拟功角；P0为VSG的有功功率参考值；PeF为故障期间VSG输出有功功率；对式2进行保守替换，得到： 式中，Dp为VSG有功-频率控制环路的阻尼系数；Pe为VSG输出的有功功率；k＝UgFUgN代表电压跌落系数；确定dδ′dt-δ′的关系解析式，为： 式中：a0～a5为常数，通过数值拟合得到，不同故障深度下a0～a5数值不同；将式4代入式3中，得到： 求解式5，得到不同电流限幅倍数与故障深度下的极限切除角CCA，若系统的故障切除角δc′小于极限切除角CCA，则在故障恢复期间VSG将实现暂态稳定，反之当故障切除角δc′大于极限切除角CCA时，当故障清除后，VSG将暂态失稳；步骤S5，极限切除时间CCT的定量刻画；确定t-δ′的关系解析式，为：t＝gδ'＝b0+b1*δ'+b2*δ'2+b3*δ'3+b4*δ'4+b5*δ'56式中，b0～b5均为常数，通过数值拟合得，不同故障深度下b0～b5的数值不同；将δ′＝CCA代入式6，得到功角从δA′移动到CCA的极限切除时间CCT为：CCT＝gCCA＝b0+b1*CCA+b2*CCA2+b3*CCA3+b4*CCA4+b5*CCA57若系统的故障切除时间tc小于极限切除时间CCT，则在故障恢复期间VSG会实现暂态稳定，反之当故障切除时间tc大于极限切除时间CCT时，VSG将在故障清除后出现暂态失稳现象。

全文数据：

权利要求：

百度查询： 湖南大学 计及电流限幅环节影响的VSG暂态稳定区间分析方法

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