權(quán)利要求書： 1.一種基于模態(tài)穩(wěn)定域的風機參數(shù)優(yōu)化振蕩抑制系統(tǒng)，其特征在于，用于通過調(diào)整雙饋風力發(fā)電機組的控制參數(shù)對風電并網(wǎng)系統(tǒng)進行振蕩抑制，所述風機參數(shù)優(yōu)化振蕩抑制系統(tǒng)包括：

數(shù)據(jù)采集模塊，用于采集所述風電并網(wǎng)系統(tǒng)的運行數(shù)據(jù)、振蕩模態(tài)數(shù)據(jù)以及雙饋風力發(fā)電機組的控制參數(shù)；

系統(tǒng)非周期動態(tài)能量獲取模塊，用于基于所述風電并網(wǎng)系統(tǒng)的運行數(shù)據(jù)、振蕩模態(tài)數(shù)據(jù)以及雙饋風力發(fā)電機組的控制參數(shù)利用非周期動態(tài)能量模型獲得所述風電并網(wǎng)系統(tǒng)的總非周期動態(tài)能量；

系統(tǒng)模態(tài)穩(wěn)定域構(gòu)建模塊，用于根據(jù)所述風電并網(wǎng)系統(tǒng)的運行數(shù)據(jù)及獲得的所述風電并網(wǎng)系統(tǒng)的總非周期動態(tài)能量構(gòu)建所述風電并網(wǎng)系統(tǒng)的模態(tài)穩(wěn)定域；

模態(tài)穩(wěn)定域邊界擬合模塊，用于對所述風電并網(wǎng)系統(tǒng)的模態(tài)穩(wěn)定域進行超平面擬合獲得擬合超平面；

風電機組控制參數(shù)優(yōu)化模塊，用于基于擬合獲得的所述超平面以所述風電并網(wǎng)系統(tǒng)的模態(tài)穩(wěn)定距離最大為目標函數(shù)，以所述風電并網(wǎng)系統(tǒng)的頻率范圍、穩(wěn)定裕度及潮流靜態(tài)安全穩(wěn)定條件為約束條件，對所述雙饋風力發(fā)電機組的控制參數(shù)進行優(yōu)化；

所述系統(tǒng)非周期動態(tài)能量模型為：

其中，Us為所述風電并網(wǎng)系統(tǒng)的并網(wǎng)點母線電壓幅值，UDFIG為雙饋風力發(fā)電機的機端電壓幅值，xDFIG為雙饋風力發(fā)電機的等效阻抗，θpll0為擾動初始時刻對應(yīng)的雙饋風力發(fā)電機鎖相角角度，θs0為擾動初始時刻所述并網(wǎng)點母線電壓的初相角，a為所述并網(wǎng)點母線電壓的相角受擾后的波動幅值，ω為所述并網(wǎng)點母線電壓的相角受擾后的波動角速度，t為時間，Is為并網(wǎng)點母線的電流幅值，為鎖相角的初相角，Kω為虛擬慣量控制參數(shù)，Kp為所述風電并網(wǎng)系統(tǒng)內(nèi)鎖相環(huán)的比例參數(shù)；KI為所述鎖相環(huán)的積分參數(shù)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的風機參數(shù)優(yōu)化振蕩抑制系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)模態(tài)穩(wěn)定域構(gòu)建模塊通過下述方式構(gòu)建所述風電并網(wǎng)系統(tǒng)的模態(tài)穩(wěn)定域：在所述風電并網(wǎng)系統(tǒng)的節(jié)點有功功率注入空間構(gòu)建小擾動穩(wěn)定域作為模態(tài)穩(wěn)定域的底面；

對所述底面內(nèi)的任一風電并網(wǎng)系統(tǒng)的運行點施加不同能量的擾動，并對所述運行點進行振蕩模態(tài)分析獲得所述運行點在每一振蕩模態(tài)下的模態(tài)頻率和幅值信息，基于所述運行點在每一振蕩模態(tài)下的模態(tài)頻率和幅值信息根據(jù)模態(tài)穩(wěn)定判據(jù)判斷所述運行點是否為對應(yīng)振蕩模態(tài)下的臨界穩(wěn)定點，若是，則獲取所述風電并網(wǎng)系統(tǒng)在所述運行點處的單位時間總非周期動態(tài)能量值作為所述對應(yīng)振蕩模態(tài)下的模態(tài)穩(wěn)定域邊界上的臨界點；

遍歷所述底面內(nèi)所有風電并網(wǎng)系統(tǒng)的運行點，以獲得每一振蕩模態(tài)下的模態(tài)穩(wěn)定域邊界上的臨界點，對每一振蕩模態(tài)下的所述臨界點進行擬合獲得每一模態(tài)對應(yīng)的模態(tài)穩(wěn)定域。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的風機參數(shù)優(yōu)化振蕩抑制系統(tǒng)，其特征在于，所述模態(tài)穩(wěn)定域邊界擬合模塊利用下述方式對所述風電并網(wǎng)系統(tǒng)的模態(tài)穩(wěn)定域進行超平面擬合：根據(jù)下述公式擬合獲得所述風電并網(wǎng)系統(tǒng)每一振蕩模態(tài)下的模態(tài)穩(wěn)定域的超平面：根據(jù)下述公式估計所述獲得的超平面的擬合精度：其中，Pi為所述風電并網(wǎng)系統(tǒng)的第i個節(jié)點注入的有功功率，αi為超平面參數(shù)，i＝1,

2,...,k，k為所述風電并網(wǎng)系統(tǒng)的節(jié)點數(shù)量，σESR為所述超平面的擬合精度；

當所述超平面的擬合精度大于預(yù)設(shè)閾值時，則改變所述超平面參數(shù)進行重新擬合，直至獲得的所述超平面的擬合精度小于所述預(yù)設(shè)閾值。

4.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的風機參數(shù)優(yōu)化振蕩抑制系統(tǒng)，其特征在于，所述風電機組控制參數(shù)優(yōu)化模塊中的所述目標函數(shù)為：其中，m表示所述風電并網(wǎng)系統(tǒng)的主導(dǎo)振蕩模態(tài)，S表示在主導(dǎo)振蕩模態(tài)下，該風電并網(wǎng)系統(tǒng)的當前運行狀態(tài)到該主導(dǎo)振蕩模態(tài)穩(wěn)定域邊界的距離，Pim為m主導(dǎo)振蕩模態(tài)下所述風電并網(wǎng)系統(tǒng)第i個節(jié)點注入的有功功率，αim為m主導(dǎo)振蕩模態(tài)下對應(yīng)的超平面參數(shù)，i＝1,

2,...,k，k為所述風電并網(wǎng)系統(tǒng)的節(jié)點數(shù)量。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的風機參數(shù)優(yōu)化振蕩抑制系統(tǒng)，其特征在于，所述穩(wěn)定裕度約束條件為：

Sm(P1m,P2m,...,Pkm)≥H0，所述潮流靜態(tài)安全穩(wěn)定條件約束條件為：所述風電并網(wǎng)系統(tǒng)的頻率范圍約束條件為：其中，H0為預(yù)設(shè)模態(tài)穩(wěn)定距離，m為主導(dǎo)振蕩模態(tài)，J(K)為所述風電并網(wǎng)系統(tǒng)的虛擬慣量，Jset為預(yù)設(shè)虛擬慣量，Pim為m主導(dǎo)振蕩模態(tài)下所述風電并網(wǎng)系統(tǒng)第i個節(jié)點注入的有功功率，i＝1,2,…,k，k為所述風電并網(wǎng)系統(tǒng)的節(jié)點數(shù)量，KP_PLL為鎖相環(huán)的比例控制參數(shù)，KI_PLL為鎖相環(huán)的積分控制參數(shù)，Kω為虛擬慣量控制參數(shù)，Ω1為KP_PLL的取值范圍，Ω2為KI_PLL的取值范圍，Ω3為Kω的取值范圍。

6.一種基于模態(tài)穩(wěn)定域的風機參數(shù)優(yōu)化振蕩抑制方法，其特征在于，用于通過調(diào)整雙饋風力發(fā)電機組的控制參數(shù)對風電并網(wǎng)系統(tǒng)進行振蕩抑制，包括：采集風電并網(wǎng)系統(tǒng)的運行數(shù)據(jù)、振蕩模態(tài)數(shù)據(jù)以及雙饋風力發(fā)電機組的控制參數(shù)；

基于所述風電并網(wǎng)系統(tǒng)的運行數(shù)據(jù)、振蕩模態(tài)數(shù)據(jù)以及雙饋風力發(fā)電機組的控制參數(shù)利用系統(tǒng)非周期動態(tài)能量模型獲得所述風電并網(wǎng)系統(tǒng)的總非周期動態(tài)能量；

根據(jù)所述風電并網(wǎng)系統(tǒng)的運行數(shù)據(jù)及獲得的所述風電并網(wǎng)系統(tǒng)的總非周期動態(tài)能量構(gòu)建所述風電并網(wǎng)系統(tǒng)的模態(tài)穩(wěn)定域；

對所述風電并網(wǎng)系統(tǒng)的模態(tài)穩(wěn)定域進行超平面擬合獲得擬合超平面；

基于擬合獲得的所述超平面以所述風電并網(wǎng)系統(tǒng)的模態(tài)穩(wěn)定距離最大為目標函數(shù)，以所述風電并網(wǎng)系統(tǒng)的頻率范圍、穩(wěn)定裕度及潮流靜態(tài)安全穩(wěn)定條件為約束條件，對所述雙饋風力發(fā)電機組的控制參數(shù)進行優(yōu)化；

所述系統(tǒng)非周期動態(tài)能量模型為：

其中，Us為所述風電并網(wǎng)系統(tǒng)的并網(wǎng)點母線電壓幅值，UDFIG為雙饋風力發(fā)電機的機端電壓幅值，xDFIG為雙饋風力發(fā)電機的等效阻抗，θpll0為擾動初始時刻對應(yīng)的雙饋風力發(fā)電機鎖相角角度，θs0為擾動初始時刻所述并網(wǎng)點母線電壓的初相角，a為所述并網(wǎng)點母線電壓的相角受擾后的波動幅值，ω為所述并網(wǎng)點母線電壓的相角受擾后的波動角速度，t為時間，Is為并網(wǎng)點母線的電流幅值，為鎖相角的初相角，Kω為虛擬慣量控制參數(shù)，Kp為所述風電并網(wǎng)系統(tǒng)內(nèi)鎖相環(huán)的比例參數(shù)；KI為所述鎖相環(huán)的積分參數(shù)。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的風機參數(shù)優(yōu)化振蕩抑制方法，其特征在于，通過下述方式構(gòu)建所述風電并網(wǎng)系統(tǒng)的模態(tài)穩(wěn)定域：

在所述風電并網(wǎng)系統(tǒng)的節(jié)點有功功率注入空間構(gòu)建小擾動穩(wěn)定域作為模態(tài)穩(wěn)定域的底面；

對所述底面內(nèi)的任一風電并網(wǎng)系統(tǒng)的運行點施加不同能量的擾動，并對所述運行點進行振蕩模態(tài)分析獲得所述運行點在每一振蕩模態(tài)下的模態(tài)頻率和幅值信息，基于所述運行點在每一振蕩模態(tài)下的模態(tài)頻率和幅值信息根據(jù)模態(tài)穩(wěn)定判據(jù)判斷所述運行點是否為對應(yīng)振蕩模態(tài)下的臨界穩(wěn)定點，若是，則獲取所述風電并網(wǎng)系統(tǒng)在所述運行點處的單位時間總非周期動態(tài)能量值作為所述對應(yīng)振蕩模態(tài)下的模態(tài)穩(wěn)定域邊界上的臨界點；

遍歷所述底面內(nèi)所有風電并網(wǎng)系統(tǒng)的運行點，以獲得每一振蕩模態(tài)下的模態(tài)穩(wěn)定域邊界上的臨界點，對每一振蕩模態(tài)下的所述臨界點進行擬合獲得每一模態(tài)對應(yīng)的模態(tài)穩(wěn)定域。

8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的風機參數(shù)優(yōu)化振蕩抑制方法，其特征在于，通過下述方式對所述風電并網(wǎng)系統(tǒng)的模態(tài)穩(wěn)定域進行超平面擬合：根據(jù)下述公式擬合獲得所述風電并網(wǎng)系統(tǒng)每一振蕩模態(tài)下的模態(tài)穩(wěn)定域的超平面：根據(jù)下述公式估計所述獲得的超平面的擬合精度：其中，Pi為所述風電并網(wǎng)系統(tǒng)的第i個節(jié)點注入的有功功率，αi為超平面參數(shù)，i＝1,

2,...,k，k為所述風電并網(wǎng)系統(tǒng)的節(jié)點數(shù)量，σESR為所述超平面的擬合精度；

當所述超平面的擬合精度大于預(yù)設(shè)閾值時，則改變所述超平面參數(shù)進行重新擬合，直至獲得的所述超平面的擬合精度小于所述預(yù)設(shè)閾值。

9.權(quán)利要求6?8任一項所述的風機參數(shù)優(yōu)化振蕩抑制方法，其特征在于，所述目標函數(shù)為：

所述穩(wěn)定裕度約束條件為：

Sm(P1m,P2m,...,Pkm)≥H0，所述潮流靜態(tài)安全穩(wěn)定條件約束條件為：所述風電并網(wǎng)系統(tǒng)的頻率范圍約束條件為：其中，m表示所述風電并網(wǎng)系統(tǒng)的主導(dǎo)振蕩模態(tài)，S表示在主導(dǎo)振蕩模態(tài)下，該風電并網(wǎng)系統(tǒng)的當前運行狀態(tài)到該主導(dǎo)振蕩模態(tài)穩(wěn)定域邊界的距離，Pim為m主導(dǎo)振蕩模態(tài)下所述風電并網(wǎng)系統(tǒng)第i個節(jié)點注入的有功功率，αim為m主導(dǎo)振蕩模態(tài)下對應(yīng)的超平面參數(shù)，i＝1,

2,…,k，k為所述風電并網(wǎng)系統(tǒng)的節(jié)點數(shù)量，H0為預(yù)設(shè)模態(tài)穩(wěn)定距離，J(K)為所述風電并網(wǎng)系統(tǒng)的虛擬慣量，Jset為預(yù)設(shè)虛擬慣量，KP_PLL為鎖相環(huán)的比例控制參數(shù)，KI_PLL為鎖相環(huán)的積分控制參數(shù)，Kω為虛擬慣量控制參數(shù)，Ω1為KP_PLL的取值范圍，Ω2為KI_PLL的取值范圍，Ω3為Kω的取值范圍。

說明書： 一種基于模態(tài)穩(wěn)定域的風機參數(shù)優(yōu)化振蕩抑制系統(tǒng)及方法技術(shù)領(lǐng)域[0001] 本發(fā)明涉及風力發(fā)電技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于模態(tài)穩(wěn)定域的風機參數(shù)優(yōu)化振蕩抑制系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)[0002] 中國新能源戰(zhàn)略將大力發(fā)展風力發(fā)電設(shè)為重點。由于風力發(fā)電功率的波動性以及鎖相環(huán)、虛擬慣量等是改善其性能所附加的控制環(huán)節(jié)，使得電力系統(tǒng)的運行方式、動態(tài)特性

等各方面發(fā)生本質(zhì)變化，特別是當系統(tǒng)受到擾動后，風機異于傳統(tǒng)同步發(fā)電機的行為加劇

了振蕩問題的出現(xiàn)。因此，亟需對高風電滲透率的電力系統(tǒng)受擾后引發(fā)振蕩的抑制方法進

行深入研究。

[0003] 目前，針對風電并網(wǎng)系統(tǒng)低頻振蕩模態(tài)研究方法主要是基于實時量測信息的分析方法，該方法僅能對某一局部、短時間內(nèi)電氣量如發(fā)電機功角、發(fā)電機有功功率或聯(lián)絡(luò)線流

動功率等單一變量進行處理，無法從全局角度對系統(tǒng)進行整體分析以有效抑制風電并網(wǎng)系

統(tǒng)的振蕩。此外，現(xiàn)有參考PSS(電力系統(tǒng)靜態(tài)穩(wěn)定器)和FACTS(柔性交流輸電系統(tǒng))等傳統(tǒng)

阻尼控制領(lǐng)域的風機振蕩抑制策略研究，忽略了風機自身參數(shù)對振蕩模態(tài)的影響。

[0004] 現(xiàn)有技術(shù)至少存在以下缺陷，一是只能針對單一因素對風電并網(wǎng)系統(tǒng)的振蕩進行分析及抑制，抑制效率低、效果差；二是忽略風機自身參數(shù)對振蕩模態(tài)的影響，當參數(shù)設(shè)置

不合理時，有可能導(dǎo)致風力發(fā)電機組處于低阻尼水平或負阻尼狀態(tài)，威脅電網(wǎng)的穩(wěn)定運行。

發(fā)明內(nèi)容[0005] 鑒于上述的分析，本發(fā)明旨在提供一種基于模態(tài)穩(wěn)定域的風機參數(shù)優(yōu)化振蕩抑制系統(tǒng)及方法，用以解決現(xiàn)有風電并網(wǎng)系統(tǒng)振蕩抑制下效果差、效率低，易威脅電網(wǎng)的穩(wěn)定運

行的問題。

[0006] 一方面，本發(fā)明提供了一種基于模態(tài)穩(wěn)定域的風機參數(shù)優(yōu)化振蕩抑制系統(tǒng)，用于通過調(diào)整雙饋風力發(fā)電機組的控制參數(shù)對風電并網(wǎng)系統(tǒng)進行振蕩抑制，所述風機參數(shù)優(yōu)化

振蕩抑制系統(tǒng)包括：

[0007] 數(shù)據(jù)采集模塊，用于采集所述風電并網(wǎng)系統(tǒng)的運行數(shù)據(jù)、振蕩模態(tài)數(shù)據(jù)以及雙饋風力發(fā)電機組的控制參數(shù)；

[0008] 系統(tǒng)非周期動態(tài)能量獲取模塊，用于基于所述風電并網(wǎng)系統(tǒng)的運行數(shù)據(jù)、振蕩模態(tài)數(shù)據(jù)以及雙饋風力發(fā)電機組的控制參數(shù)獲得所述風電并網(wǎng)系統(tǒng)的總非周期動態(tài)能量；

[0009] 系統(tǒng)模態(tài)穩(wěn)定域構(gòu)建模塊，用于根據(jù)所述風電并網(wǎng)系統(tǒng)的運行數(shù)據(jù)及獲得的所述風電并網(wǎng)系統(tǒng)的總非周期動態(tài)能量構(gòu)建所述風電并網(wǎng)系統(tǒng)的模態(tài)穩(wěn)定域；

[0010] 模態(tài)穩(wěn)定域邊界擬合模塊，用于對所述風電并網(wǎng)系統(tǒng)的模態(tài)穩(wěn)定域進行超平面擬合獲得擬合超平面；

[0011] 風電機組控制參數(shù)優(yōu)化模塊，用于基于擬合獲得的所述超平面以所述風電并網(wǎng)系統(tǒng)的模態(tài)穩(wěn)定距離最大為目標函數(shù)，以所述風電并網(wǎng)系統(tǒng)的頻率范圍、穩(wěn)定裕度及潮流靜

態(tài)安全穩(wěn)定條件為約束條件，對所述雙饋風力發(fā)電機組的控制參數(shù)進行優(yōu)化。

[0012] 進一步的，所述系統(tǒng)非周期動態(tài)能量獲取模塊基于所述風電并網(wǎng)系統(tǒng)的運行數(shù)據(jù)、振蕩模態(tài)數(shù)據(jù)以及雙饋風力發(fā)電機組的控制參數(shù)利用系統(tǒng)非周期動態(tài)能量模型獲得所

述風電并網(wǎng)系統(tǒng)的總非周期動態(tài)能量；

[0013] 所述系統(tǒng)非周期動態(tài)能量模型為：[0014][0015][0016][0017] 其中，Us為所述風電并網(wǎng)系統(tǒng)的并網(wǎng)點母線電壓幅值，UDFIG為雙饋風力發(fā)電機機端電壓幅值，xDFIG為雙饋風力發(fā)電機的等效阻抗，θpll0為擾動初始時刻對應(yīng)的雙饋風力發(fā)電機

鎖相角角度，θs0為擾動初始時刻所述并網(wǎng)點母線電壓的初相角，a為所述并網(wǎng)點母線電壓的

相角受擾后的波動幅值，ω為所述并網(wǎng)點母線電壓的相角受擾后的波動角速度，t為時間，

Is為并網(wǎng)點母線的電流幅值，為鎖相角的初相角，Kω為虛擬慣量控制參數(shù)，Kp為所述風電

并網(wǎng)系統(tǒng)內(nèi)鎖相環(huán)的比例參數(shù)；KI為所述鎖相環(huán)的積分參數(shù)。

[0018] 進一步的，所述系統(tǒng)模態(tài)穩(wěn)定域構(gòu)建模塊通過下述方式構(gòu)建所述風電并網(wǎng)系統(tǒng)的模態(tài)穩(wěn)定域：

[0019] 在所述風電并網(wǎng)系統(tǒng)的節(jié)點有功功率注入空間構(gòu)建小擾動穩(wěn)定域作為模態(tài)穩(wěn)定域的底面；

[0020] 對所述底面內(nèi)的任一風電并網(wǎng)系統(tǒng)的運行點施加不同能量的擾動，并對所述運行點進行振蕩模態(tài)分析獲得所述運行點在每一振蕩模態(tài)下的模態(tài)頻率和幅值信息，基于所述

運行點在每一振蕩模態(tài)下的模態(tài)頻率和幅值信息根據(jù)模態(tài)穩(wěn)定判據(jù)判斷所述運行點是否

為對應(yīng)振蕩模態(tài)下的臨界穩(wěn)定點，若是，則獲取所述風電并網(wǎng)系統(tǒng)在所述運行點處的單位

時間總非周期動態(tài)能量值作為所述對應(yīng)振蕩模態(tài)下的模態(tài)穩(wěn)定域邊界上的臨界點；

[0021] 遍歷所述底面內(nèi)所有風電并網(wǎng)系統(tǒng)的運行點，以獲得每一振蕩模態(tài)下的模態(tài)穩(wěn)定域邊界上的臨界點，對每一振蕩模態(tài)下的所述臨界點進行擬合獲得每一模態(tài)對應(yīng)的模態(tài)穩(wěn)

定域。

[0022] 進一步的，所述模態(tài)穩(wěn)定域邊界擬合模塊利用下述方式對所述風電并網(wǎng)系統(tǒng)的模態(tài)穩(wěn)定域進行超平面擬合：

[0023] 根據(jù)下述公式擬合獲得所述風電并網(wǎng)系統(tǒng)每一振蕩模態(tài)下的模態(tài)穩(wěn)定域的超平面：

[0024][0025] 根據(jù)下述公式估計所述獲得的超平面的擬合精度：[0026][0027] 其中，Pi為所述風電并網(wǎng)系統(tǒng)的第i個節(jié)點注入的有功功率，αi為超平面參數(shù)，i＝1,2,...,k，k為所述風電并網(wǎng)系統(tǒng)的節(jié)點數(shù)量，σESR為所述超平面的擬合精度；

[0028] 當所述超平面的擬合精度大于預(yù)設(shè)閾值時，則改變所述超平面參數(shù)進行重新擬合，直至獲得的所述超平面的擬合精度小于所述預(yù)設(shè)閾值。

[0029] 進一步的，風電機組控制參數(shù)優(yōu)化模塊中的所述目標函數(shù)為：[0030][0031] 其中，m表示所述風電并網(wǎng)系統(tǒng)的主導(dǎo)振蕩模態(tài)，Pim為m主導(dǎo)振蕩模態(tài)下所述風電并網(wǎng)系統(tǒng)第i個節(jié)點注入的有功功率，αim為m主導(dǎo)振蕩模態(tài)下對應(yīng)的超平面參數(shù)，i＝1,

2,...,k，k為所述風電并網(wǎng)系統(tǒng)的節(jié)點數(shù)量。

[0032] 進一步的，所述穩(wěn)定裕度約束條件為：[0033] Sm(P1m,P2m,...,Pkm)≥H0，[0034] 所述潮流靜態(tài)安全穩(wěn)定條件約束條件為：[0035][0036] 所述風電并網(wǎng)系統(tǒng)的頻率范圍約束條件為：[0037][0038] 其中，H0為預(yù)設(shè)模態(tài)穩(wěn)定距離，m為主導(dǎo)振蕩模態(tài)，J(K)為所述風電并網(wǎng)系統(tǒng)的虛擬慣量，Jset為預(yù)設(shè)虛擬慣量，Pim為m主導(dǎo)振蕩模態(tài)下所述風電并網(wǎng)系統(tǒng)第i個節(jié)點注入的有

功功率，i＝1,2,...,k，k為所述風電并網(wǎng)系統(tǒng)的節(jié)點數(shù)量，KP_PLL為鎖相環(huán)的比例控制參數(shù)，

KI_PLL為鎖相環(huán)的積分控制參數(shù)，Kω為虛擬慣量控制參數(shù)，Ω1為KP_PLL的取值范圍，Ω2為

KI_PLL的取值范圍，Ω3為Kω的取值范圍。

[0039] 另一方面，本發(fā)明提供了一種基于模態(tài)穩(wěn)定域的風機參數(shù)優(yōu)化振蕩抑制方法，用于通過調(diào)整雙饋風力發(fā)電機組的控制參數(shù)對風電并網(wǎng)系統(tǒng)進行振蕩抑制，包括：

[0040] 采集風電并網(wǎng)系統(tǒng)的運行數(shù)據(jù)、振蕩模態(tài)數(shù)據(jù)以及雙饋風力發(fā)電機組的控制參數(shù)；

[0041] 基于所述風電并網(wǎng)系統(tǒng)的運行數(shù)據(jù)、振蕩模態(tài)數(shù)據(jù)以及雙饋風力發(fā)電機組的控制參數(shù)利用系統(tǒng)非周期動態(tài)能量模型獲得所述風電并網(wǎng)系統(tǒng)的總非周期動態(tài)能量；

[0042] 根據(jù)所述風電并網(wǎng)系統(tǒng)的運行數(shù)據(jù)及獲得的所述風電并網(wǎng)系統(tǒng)的總非周期動態(tài)能量構(gòu)建所述風電并網(wǎng)系統(tǒng)的模態(tài)穩(wěn)定域；

[0043] 對所述風電并網(wǎng)系統(tǒng)的模態(tài)穩(wěn)定域進行超平面擬合獲得擬合超平面；[0044] 基于擬合獲得的所述超平面以所述風電并網(wǎng)系統(tǒng)的模態(tài)穩(wěn)定距離最大為目標函數(shù)，以所述風電并網(wǎng)系統(tǒng)的頻率范圍、穩(wěn)定裕度及潮流靜態(tài)安全穩(wěn)定條件為約束條件，對所

述雙饋風力發(fā)電機組的控制參數(shù)進行優(yōu)化。

[0045] 進一步的，通過下述方式構(gòu)建所述風電并網(wǎng)系統(tǒng)的模態(tài)穩(wěn)定域：[0046] 在所述風電并網(wǎng)系統(tǒng)的節(jié)點有功功率注入空間構(gòu)建小擾動穩(wěn)定域作為模態(tài)穩(wěn)定域的底面；

[0047] 對所述底面內(nèi)的任一風電并網(wǎng)系統(tǒng)的運行點施加不同能量的擾動，并對所述運行點進行振蕩模態(tài)分析獲得所述運行點在每一振蕩模態(tài)下的模態(tài)頻率和幅值信息，基于所述

運行點在每一振蕩模態(tài)下的模態(tài)頻率和幅值信息根據(jù)模態(tài)穩(wěn)定判據(jù)判斷所述運行點是否

為對應(yīng)振蕩模態(tài)下的臨界穩(wěn)定點，若是，則獲取所述風電并網(wǎng)系統(tǒng)在所述運行點處的單位

時間總非周期動態(tài)能量值作為所述對應(yīng)振蕩模態(tài)下的模態(tài)穩(wěn)定域邊界上的臨界點；

[0048] 遍歷所述底面內(nèi)所有風電并網(wǎng)系統(tǒng)的運行點，以獲得每一振蕩模態(tài)下的模態(tài)穩(wěn)定域邊界上的臨界點，對每一振蕩模態(tài)下的所述臨界點進行擬合獲得每一模態(tài)對應(yīng)的模態(tài)穩(wěn)

定域。

[0049] 進一步的，通過下述方式對所述風電并網(wǎng)系統(tǒng)的模態(tài)穩(wěn)定域進行超平面擬合：[0050] 根據(jù)下述公式擬合獲得所述風電并網(wǎng)系統(tǒng)每一振蕩模態(tài)下的模態(tài)穩(wěn)定域的超平面：

[0051][0052] 根據(jù)下述公式估計所述獲得的超平面的擬合精度：[0053][0054] 其中，Pi為所述風電并網(wǎng)系統(tǒng)的第i個節(jié)點注入的有功功率，αi為超平面參數(shù)，i＝1,2,...,k，k為所述風電并網(wǎng)系統(tǒng)的節(jié)點數(shù)量，σESR為所述超平面的擬合精度；

[0055] 當所述超平面的擬合精度大于預(yù)設(shè)閾值時，則改變所述超平面參數(shù)進行重新擬合，直至獲得的所述超平面的擬合精度小于所述預(yù)設(shè)閾值。

[0056] 進一步的，所述目標函數(shù)為：[0057][0058] 所述穩(wěn)定裕度約束條件為：[0059] Sm(P1m,P2m,...,Pkm)≥H0，[0060] 所述潮流靜態(tài)安全穩(wěn)定條件約束條件為：[0061][0062] 所述風電并網(wǎng)系統(tǒng)的頻率范圍約束條件為：[0063][0064] 其中，m表示所述風電并網(wǎng)系統(tǒng)的主導(dǎo)振蕩模態(tài)，Pim為m主導(dǎo)振蕩模態(tài)下所述風電并網(wǎng)系統(tǒng)第i個節(jié)點注入的有功功率，αim為m主導(dǎo)振蕩模態(tài)下對應(yīng)的超平面參數(shù)，i＝1,

2,...,k，k為所述風電并網(wǎng)系統(tǒng)的節(jié)點數(shù)量，H0為預(yù)設(shè)模態(tài)穩(wěn)定距離，J(K)為所述風電并網(wǎng)

系統(tǒng)的虛擬慣量，Jset為預(yù)設(shè)虛擬慣量，KP_PLL為鎖相環(huán)的比例控制參數(shù)，KI_PLL為鎖相環(huán)的積

分控制參數(shù)，Kω為虛擬慣量控制參數(shù)，Ω1為KP_PLL的取值范圍，Ω2為KI_PLL的取值范圍，Ω3為

Kω的取值范圍。

[0065] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明至少可實現(xiàn)如下有益效果之一：[0066] 1、本發(fā)明提出的風機參數(shù)優(yōu)化振蕩抑制系統(tǒng)以風電并網(wǎng)系統(tǒng)的模態(tài)穩(wěn)定距離最大為目標函數(shù)，以風電并網(wǎng)系統(tǒng)的頻率范圍、穩(wěn)定裕度及潮流靜態(tài)安全穩(wěn)定條件為約束條

件，對雙饋風力發(fā)電機組的控制參數(shù)進行優(yōu)化，兼顧了影響風電并網(wǎng)系統(tǒng)振蕩的整體因素，

通過參數(shù)優(yōu)化使風電并網(wǎng)系統(tǒng)在擾動消失后能夠快速恢復(fù)穩(wěn)定運行狀態(tài)，規(guī)避了只考慮單

一因素對風電并網(wǎng)系統(tǒng)振蕩的影響導(dǎo)致的振蕩抑制效果差、抑制效率低的問題。

[0067] 2、本發(fā)明提出的風機參數(shù)優(yōu)化振蕩抑制系統(tǒng)將風機自身參數(shù)對風電并網(wǎng)系統(tǒng)振蕩的影響作為優(yōu)化雙饋風力發(fā)電機組的控制參數(shù)的約束條件，規(guī)避了自行設(shè)置參數(shù)不合理

時，有可能導(dǎo)致風力發(fā)電機組處于低阻尼水平或負阻尼狀態(tài)，威脅電網(wǎng)的穩(wěn)定運行的問題。

[0068] 本發(fā)明中，上述各技術(shù)方案之間還可以相互組合，以實現(xiàn)更多的優(yōu)選組合方案。本發(fā)明的其他特征和優(yōu)點將在隨后的說明書中闡述，并且，部分優(yōu)點可從說明書中變得顯而

易見，或者通過實施本發(fā)明而了解。本發(fā)明的目的和其他優(yōu)點可通過說明書以及附圖中所

特別指出的內(nèi)容中來實現(xiàn)和獲得。

附圖說明[0069] 附圖僅用于示出具體實施例的目的，而并不認為是對本發(fā)明的限制，在整個附圖中，相同的參考符號表示相同的部件。

[0070] 圖1為本發(fā)明實施例基于模態(tài)穩(wěn)定域的風機參數(shù)優(yōu)化振蕩抑制系統(tǒng)的示意圖；[0071] 圖2為本發(fā)明實施例基于模態(tài)穩(wěn)定域的風機參數(shù)優(yōu)化振蕩抑制方法的流程圖；[0072] 圖3為本發(fā)明實施例IEEE4機11節(jié)點風電并網(wǎng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的示意圖；[0073] 圖4為本發(fā)明實施例穩(wěn)定工況下雙饋風力發(fā)電機組控制參數(shù)優(yōu)化前風電并網(wǎng)系統(tǒng)各機組功角響應(yīng)變化曲線的示意圖；

[0074] 圖5為本發(fā)明實施例穩(wěn)定工況下雙饋風力發(fā)電機組控制參數(shù)優(yōu)化后風電并網(wǎng)系統(tǒng)各機組功角響應(yīng)變化曲線的示意圖；

[0075] 圖6為本發(fā)明實施例失穩(wěn)工況下雙饋風力發(fā)電機組控制參數(shù)優(yōu)化前風電并網(wǎng)系統(tǒng)各機組功角響應(yīng)變化曲線的示意圖；

[0076] 圖7為本發(fā)明實施例失穩(wěn)工況下雙饋風力發(fā)電機組控制參數(shù)優(yōu)化后風電并網(wǎng)系統(tǒng)各機組功角響應(yīng)變化曲線的示意圖。

具體實施方式[0077] 下面結(jié)合附圖來具體描述本發(fā)明的優(yōu)選實施例，其中，附圖構(gòu)成本申請一部分，并與本發(fā)明的實施例一起用于闡釋本發(fā)明的原理，并非用于限定本發(fā)明的范圍。

[0078] 系統(tǒng)實施例[0079] 本發(fā)明的一個具體實施例，公開了一種基于模態(tài)穩(wěn)定域的風機參數(shù)優(yōu)化振蕩抑制系統(tǒng)，如圖1所示。該系統(tǒng)用于通過調(diào)整雙饋風力發(fā)電機組的控制參數(shù)對風電并網(wǎng)系統(tǒng)進行

振蕩抑制，雙饋風力發(fā)電機組連接電網(wǎng)組成風電并網(wǎng)系統(tǒng)。

[0080] 該風機參數(shù)優(yōu)化振蕩抑制系統(tǒng)包括：[0081] 數(shù)據(jù)采集模塊，用于采集風電并網(wǎng)系統(tǒng)的運行數(shù)據(jù)、振蕩模態(tài)數(shù)據(jù)以及雙饋風力發(fā)電機組的控制參數(shù)。

[0082] 系統(tǒng)非周期動態(tài)能量獲取模塊，用于基于風電并網(wǎng)系統(tǒng)的運行數(shù)據(jù)、振蕩模態(tài)數(shù)據(jù)以及雙饋風力發(fā)電機組的控制參數(shù)獲得風電并網(wǎng)系統(tǒng)的總非周期動態(tài)能量。

[0083] 系統(tǒng)模態(tài)穩(wěn)定域構(gòu)建模塊，用于根據(jù)風電并網(wǎng)系統(tǒng)的運行數(shù)據(jù)及獲得的風電并網(wǎng)系統(tǒng)的總非周期動態(tài)能量構(gòu)建風電并網(wǎng)系統(tǒng)的模態(tài)穩(wěn)定域。

[0084] 模態(tài)穩(wěn)定域邊界擬合模塊，用于對風電并網(wǎng)系統(tǒng)的模態(tài)穩(wěn)定域進行超平面擬合獲得擬合超平面。

[0085] 風電機組控制參數(shù)優(yōu)化模塊，用于基于擬合獲得的超平面以風電并網(wǎng)系統(tǒng)的模態(tài)穩(wěn)定距離最大為目標函數(shù)，以風電并網(wǎng)系統(tǒng)的頻率范圍、穩(wěn)定裕度及潮流靜態(tài)安全穩(wěn)定條

件為約束條件，對雙饋風力發(fā)電機組的控制參數(shù)進行優(yōu)化，以使風電并網(wǎng)系統(tǒng)在擾動消失

后能夠迅速恢復(fù)穩(wěn)定運行狀態(tài)。

[0086] 優(yōu)選的，系統(tǒng)非周期動態(tài)能量獲取模塊基于風電并網(wǎng)系統(tǒng)的運行數(shù)據(jù)、振蕩模態(tài)數(shù)據(jù)以及雙饋風力發(fā)電機組的控制參數(shù)利用系統(tǒng)非周期動態(tài)能量模型獲得風電并網(wǎng)系統(tǒng)

的總非周期動態(tài)能量。

[0087] 該系統(tǒng)非周期動態(tài)能量模型為：[0088][0089][0090][0091] 其中，Us為所述風電并網(wǎng)系統(tǒng)的并網(wǎng)點母線電壓幅值，UDFIG為雙饋風力發(fā)電機機端電壓幅值，xDFIG為雙饋風力發(fā)電機的等效阻抗，θpll0為擾動初始時刻對應(yīng)的雙饋風力發(fā)電機

鎖相角角度，θs0為擾動初始時刻所述并網(wǎng)點母線電壓的初相角，a為所述并網(wǎng)點母線電壓的

相角受擾后的波動幅值，ω為所述并網(wǎng)點母線電壓的相角受擾后的波動角速度，t為時間，

Is為并網(wǎng)點母線的電流幅值，為鎖相角的初相角，Kω為虛擬慣量控制參數(shù)，Kp為所述風電

并網(wǎng)系統(tǒng)內(nèi)鎖相環(huán)的比例參數(shù)；KI為所述鎖相環(huán)的積分參數(shù)。

[0092] 基于該系統(tǒng)非周期動態(tài)能量模型獲得的風電并網(wǎng)系統(tǒng)的總非周期動態(tài)能量為：[0093][0094][0095][0096][0097] 其中，n為風機臺數(shù)，m為同步發(fā)電機臺數(shù)，UDFIGi為第i臺風機機端電壓幅值，Us為并網(wǎng)點母線電壓幅值，xDFIGi為第i臺風機的等效阻抗，θpll0為擾動初始時刻風機鎖相角角度，

θs0擾動初始時刻并網(wǎng)點母線電壓初相角，a為相角受擾后波動幅值，ω為受擾后波動角速

度，t為時間，Is為并網(wǎng)點母線電流幅值，為鎖相角變化值的初相角，Kω為虛擬慣量控制參

數(shù)，Kpi為所述風電并網(wǎng)系統(tǒng)內(nèi)第i臺風機的鎖相環(huán)的比例參數(shù)，KIi為第i臺風機的鎖相環(huán)的

積分參數(shù)，UGj為第j同步發(fā)電機機端電壓幅值，xGj為第j臺同步發(fā)電機的等效阻抗，δ0為擾動

初始時刻同步發(fā)電機的功角，Dj為第j臺同步發(fā)電機的阻尼系數(shù)，TGj為第j臺同步發(fā)電機的

慣性時間常數(shù)。

[0098] 其中，風機機端電壓幅值UDFIGi、并網(wǎng)點母線電壓幅值Us、擾動初始時刻風機鎖相角角度θpll0、擾動初始時刻并網(wǎng)點母線電壓初相角θs0、并網(wǎng)點母線電流幅值Is、鎖相角變化值

的初相角 同步發(fā)電機機端電壓幅值UGj及擾動初始時刻同步發(fā)電機的功角δ0為風電并網(wǎng)

系統(tǒng)的運行數(shù)據(jù)；相角受擾后波動幅值a、受擾后波動角速度ω為振蕩模態(tài)數(shù)據(jù)；風機的鎖

相環(huán)的比例參數(shù)Kpi、風機的鎖相環(huán)的積分參數(shù)KIi及虛擬慣量控制參數(shù)Kω為雙饋風力發(fā)電

機組的控制參數(shù)。

[0099] 當風電并網(wǎng)系統(tǒng)振蕩收斂時，并網(wǎng)點母線電壓幅值US逐漸減小，此時，風電并網(wǎng)系統(tǒng)的非周期能量變化量隨時間減小，即 表征風電并網(wǎng)系統(tǒng)單位時間內(nèi)總非周期

動態(tài)能量的累積為負值，即系統(tǒng)不斷消耗擾動注入的能量，最終達到穩(wěn)定；當風電并網(wǎng)系統(tǒng)

振蕩發(fā)散時，并網(wǎng)點母線電壓幅值US逐漸增大，此時風電并網(wǎng)系統(tǒng)的非周期能量變化量隨

時間增大，即 表征系統(tǒng)單時間內(nèi)總非周期動態(tài)能量的累積為正值，即系統(tǒng)能量

不斷增加，最終失穩(wěn)；當風電并網(wǎng)系統(tǒng)處于等幅振蕩時，即 表征系統(tǒng)單位時間

內(nèi)總非周期動態(tài)能量的累積為0，即系統(tǒng)消耗的能量恰好與注入系統(tǒng)的能量相等，此時，風

電并網(wǎng)系統(tǒng)處于臨界穩(wěn)定狀態(tài)。

[0100] 優(yōu)選的，所述系統(tǒng)模態(tài)穩(wěn)定域構(gòu)建模塊通過下述方式構(gòu)建所述風電并網(wǎng)系統(tǒng)的模態(tài)穩(wěn)定域：

[0101] 在風電并網(wǎng)系統(tǒng)的節(jié)點有功功率注入空間構(gòu)建小擾動穩(wěn)定域作為模態(tài)穩(wěn)定域的底面，在該底面范圍內(nèi)，風電并網(wǎng)系統(tǒng)在當前運行工況下具有承受一定擾動的能力，不會發(fā)

生振蕩失穩(wěn)現(xiàn)象。

[0102] 其中，風電并網(wǎng)系統(tǒng)的節(jié)點有功功率注入空間可以表示為：[0103] ΔWh＝f(P1,P2,P3,…,Pk)，[0104] k表示節(jié)點，即每個節(jié)點注入的有功功率為自變量，總非周期動態(tài)能量為因變量，節(jié)點注入的有功功率為風電并網(wǎng)系統(tǒng)的運行數(shù)據(jù)。

[0105] 對該底面內(nèi)的任一風電并網(wǎng)系統(tǒng)的運行點施加不同能量的擾動，P1,P2,P3,…,Pk的一組取值對應(yīng)一個運行點，并對運行點進行振蕩模態(tài)分析獲得運行點在每一振蕩模態(tài)下

的模態(tài)頻率和幅值信息，基于運行點在每一振蕩模態(tài)下的模態(tài)頻率和幅值信息根據(jù)模態(tài)穩(wěn)

定判據(jù)判斷該運行點是否為對應(yīng)振蕩模態(tài)下的臨界穩(wěn)定點，若是，則獲取風電并網(wǎng)系統(tǒng)在

該運行點處的單位時間總非周期動態(tài)能量值作為對應(yīng)振蕩模態(tài)下的模態(tài)穩(wěn)定域邊界上的

臨界點。

[0106] 其中，模態(tài)穩(wěn)定判據(jù)為：[0107][0108] 根據(jù)模態(tài)頻率及幅值信息，找到運行點前后兩段單位時間內(nèi)每種模態(tài)非周期能量變化量由負到正對應(yīng)的場景，即模態(tài)穩(wěn)定判據(jù)對應(yīng)的場景，若在某一模態(tài)下滿足模態(tài)穩(wěn)定

判據(jù)，則判定該運行點即為風電并網(wǎng)系統(tǒng)在該模態(tài)下的臨界穩(wěn)定點。

[0109] 遍歷所述底面內(nèi)所有風電并網(wǎng)系統(tǒng)的運行點，以獲得每一振蕩模態(tài)下的模態(tài)穩(wěn)定域邊界上的臨界點，對每一振蕩模態(tài)下的臨界點進行擬合獲得每一模態(tài)對應(yīng)的模態(tài)穩(wěn)定

域。

[0110] 優(yōu)選的，模態(tài)穩(wěn)定域邊界擬合模塊利用下述方式對風電并網(wǎng)系統(tǒng)的模態(tài)穩(wěn)定域進行超平面擬合：

[0111] 根據(jù)下述公式擬合獲得風電并網(wǎng)系統(tǒng)每一振蕩模態(tài)下的模態(tài)穩(wěn)定域的超平面：[0112][0113] 根據(jù)下述公式估計獲得的超平面的擬合精度：[0114][0115] 其中，Pi為所述風電并網(wǎng)系統(tǒng)的第i個節(jié)點注入的有功功率，αi為超平面參數(shù)，i＝1,2,...,k，k為風電并網(wǎng)系統(tǒng)的節(jié)點數(shù)量，σESR為超平面的擬合精度。

[0116] 當獲得的超平面的擬合精度大于預(yù)設(shè)閾值時，則改變超平面參數(shù)進行重新擬合，直至獲得的超平面的擬合精度小于預(yù)設(shè)閾值。

[0117] 風電并網(wǎng)系統(tǒng)受擾后，系統(tǒng)運行點在各模態(tài)穩(wěn)定域中的位置會發(fā)生變化。相應(yīng)地，系統(tǒng)運行點與模態(tài)穩(wěn)定域邊界的距離以及系統(tǒng)運行點能夠承受的擾動能量大小也會發(fā)生

變化：當在模態(tài)穩(wěn)定域范圍內(nèi)，距離模態(tài)穩(wěn)定域邊界越遠時，風電并網(wǎng)系統(tǒng)在該模態(tài)下穩(wěn)定

性越強，能承受擾動的能力也愈大。定義模態(tài)穩(wěn)定距離為：

[0118] Sm(P1m,P2m,...,Pkm)＝Sm0(P1m0,P2m0,...,Pkm0)?Sdst，[0119] 式中，Sm0(P1m0,P2m0,...,Pkm0)為風電并網(wǎng)系統(tǒng)受擾前運行點沿某一特定方向到主導(dǎo)振蕩模態(tài)m穩(wěn)定邊界的距離，受擾后運行點沿該方向到主導(dǎo)振蕩模態(tài)m穩(wěn)定邊界的距離為

Sm(P1m,P2m,...,Pkm)，該距離值的大小可以表示受擾后風電并網(wǎng)系統(tǒng)在主導(dǎo)振蕩模態(tài)m下的

穩(wěn)定裕度。定義Sdst為受擾前后運行點沿特定方向到主導(dǎo)振蕩模態(tài)m穩(wěn)定邊界的距離的變化

量。

[0120] 每一振蕩模態(tài)對應(yīng)一個模態(tài)穩(wěn)定域，具體通過下述方式確定主導(dǎo)振蕩模態(tài)，示例性的，該運行點位于振蕩模態(tài)1的模態(tài)穩(wěn)定域外，位于振蕩模態(tài)2的模態(tài)穩(wěn)定域外，且位于振

蕩模態(tài)3的模態(tài)穩(wěn)定域內(nèi)，則該運行點對于振蕩模態(tài)1和振蕩模態(tài)2不穩(wěn)定，對于振蕩模態(tài)3

穩(wěn)定，且該運行點到振蕩模態(tài)1臨界的距離大于到振蕩模態(tài)2臨界的距離，則此時對于處于

該運行點的風電并網(wǎng)系統(tǒng)，振蕩模態(tài)1為主導(dǎo)振蕩模態(tài)，優(yōu)化目的即為對雙饋風電機組控制

參數(shù)進行優(yōu)化，使受擾后，該運行點能夠在振蕩模態(tài)1的模態(tài)穩(wěn)定域內(nèi)，從而使風電并網(wǎng)系

統(tǒng)恢復(fù)安全穩(wěn)定運行狀態(tài)。

[0121] 當風電并網(wǎng)系統(tǒng)運行點在穩(wěn)定邊界內(nèi)時，Sm(P1m,P2m,...,Pkm)＞0；當系統(tǒng)運行點在穩(wěn)定邊界上時，Sm(P1m,P2m,...,Pkm)＝0；當系統(tǒng)運行點在穩(wěn)定邊界外時，Sm(P1m,P2m,...,

Pkm)＜0。

[0122] 優(yōu)選的，風電機組控制參數(shù)優(yōu)化模塊中的所述目標函數(shù)為：[0123][0124] 其中，m表示所述風電并網(wǎng)系統(tǒng)在某一擾動下的主導(dǎo)振蕩模態(tài)，Pim為m主導(dǎo)振蕩模態(tài)下所述風電并網(wǎng)系統(tǒng)第i個節(jié)點注入的有功功率，αim為m主導(dǎo)振蕩模態(tài)下對應(yīng)的超平面

參數(shù)，i＝1,2,...,k，k為所述風電并網(wǎng)系統(tǒng)的節(jié)點數(shù)量。

[0125] 具體的，實際應(yīng)用中，Sm(P1m,P2m,...,Pkm)需要滿足一定的穩(wěn)定裕度使風電并網(wǎng)系統(tǒng)運行在安全狀態(tài)，即有一定動態(tài)穩(wěn)定能力，所以需要滿足穩(wěn)定裕度約束條件：

[0126] Sm(P1m,P2m,...,Pkm)≥H0。[0127] 優(yōu)選的，潮流靜態(tài)安全穩(wěn)定條件約束條件為：[0128][0129] 風電并網(wǎng)系統(tǒng)的頻率范圍約束條件為：[0130][0131] 其中，H0為預(yù)設(shè)模態(tài)穩(wěn)定距離，m為主導(dǎo)振蕩模態(tài)，J(K)為風電并網(wǎng)系統(tǒng)的虛擬慣量，Jset為預(yù)設(shè)虛擬慣量，Pim為m主導(dǎo)振蕩模態(tài)下風電并網(wǎng)系統(tǒng)第i個節(jié)點注入的有功功率，i

＝1,2,...,k，k為所述風電并網(wǎng)系統(tǒng)的節(jié)點數(shù)量，KP_PLL為鎖相環(huán)的比例控制參數(shù)，KI_PLL為

鎖相環(huán)的積分控制參數(shù)，Kω為虛擬慣量控制參數(shù)，Ω1為KP_PLL的取值范圍，Ω2為KI_PLL的取值

范圍，Ω3為Kω的取值范圍。

[0132] 方法實施例[0133] 本發(fā)明的另一實施例，公開了一種基于模態(tài)穩(wěn)定域的風機參數(shù)優(yōu)化振蕩抑制方法，用于通過調(diào)整雙饋風力發(fā)電機組的控制參數(shù)對風電并網(wǎng)系統(tǒng)進行振蕩抑制。如圖2所

述，該方法包括：

[0134] 步驟1、采集風電并網(wǎng)系統(tǒng)的運行數(shù)據(jù)、振蕩模態(tài)數(shù)據(jù)以及雙饋風力發(fā)電機組的控制參數(shù)。

[0135] 步驟2、基于風電并網(wǎng)系統(tǒng)的運行數(shù)據(jù)、振蕩模態(tài)數(shù)據(jù)以及雙饋風力發(fā)電機組的控制參數(shù)利用系統(tǒng)非周期動態(tài)能量模型獲得風電并網(wǎng)系統(tǒng)的總非周期動態(tài)能量。

[0136] 步驟3、根據(jù)風電并網(wǎng)系統(tǒng)的運行數(shù)據(jù)及獲得的風電并網(wǎng)系統(tǒng)的總非周期動態(tài)能量構(gòu)建風電并網(wǎng)系統(tǒng)的模態(tài)穩(wěn)定域。

[0137] 步驟4、對風電并網(wǎng)系統(tǒng)的模態(tài)穩(wěn)定域進行超平面擬合獲得擬合超平面。[0138] 步驟5、基于擬合獲得的所超平面以風電并網(wǎng)系統(tǒng)的模態(tài)穩(wěn)定距離最大為目標函數(shù)，以風電并網(wǎng)系統(tǒng)的頻率范圍、穩(wěn)定裕度及潮流靜態(tài)安全穩(wěn)定條件為約束條件，對雙饋風

力發(fā)電機組的控制參數(shù)進行優(yōu)化。

[0139] 優(yōu)選的，步驟3中，具體通過下述方式構(gòu)建風電并網(wǎng)系統(tǒng)的模態(tài)穩(wěn)定域：[0140] 在風電并網(wǎng)系統(tǒng)的節(jié)點有功功率注入空間構(gòu)建小擾動穩(wěn)定域作為模態(tài)穩(wěn)定域的底面，在該底面范圍內(nèi)，風電并網(wǎng)系統(tǒng)在當前運行工況下具有承受一定擾動的能力，不會發(fā)

生振蕩失穩(wěn)現(xiàn)象。

[0141] 其中，風電并網(wǎng)系統(tǒng)的節(jié)點有功功率注入空間可以表示為：[0142] ΔWh＝f(P1,P2,P3,…,Pk)，[0143] k表示節(jié)點，即每個節(jié)點注入的有功功率為自變量，總非周期動態(tài)能量為因變量。[0144] 對該底面內(nèi)的任一風電并網(wǎng)系統(tǒng)的運行點施加不同能量的擾動，P1,P2,P3,…,Pk的一組取值對應(yīng)一個運行點，并對運行點進行振蕩模態(tài)分析獲得運行點在每一振蕩模態(tài)下

的模態(tài)頻率和幅值信息，基于運行點在每一振蕩模態(tài)下的模態(tài)頻率和幅值信息根據(jù)模態(tài)穩(wěn)

定判據(jù)判斷該運行點是否為對應(yīng)振蕩模態(tài)下的臨界穩(wěn)定點，若是，則獲取風電并網(wǎng)系統(tǒng)在

該運行點處的單位時間總非周期動態(tài)能量值作為對應(yīng)振蕩模態(tài)下的模態(tài)穩(wěn)定域邊界上的

臨界點。

[0145] 其中，模態(tài)穩(wěn)定判據(jù)為：[0146][0147] 根據(jù)模態(tài)頻率及幅值信息，找到運行點前后兩段單位時間內(nèi)每種模態(tài)非周期能量變化量由負到正對應(yīng)的場景，即模態(tài)穩(wěn)定判據(jù)對應(yīng)的場景，若在某一模態(tài)下滿足模態(tài)穩(wěn)定

判據(jù)，則判定該運行點即為風電并網(wǎng)系統(tǒng)在該模態(tài)下的臨界穩(wěn)定點。

[0148] 遍歷所述底面內(nèi)所有風電并網(wǎng)系統(tǒng)的運行點，以獲得每一振蕩模態(tài)下的模態(tài)穩(wěn)定域邊界上的臨界點，對每一振蕩模態(tài)下的臨界點進行擬合獲得每一模態(tài)對應(yīng)的模態(tài)穩(wěn)定

域。

[0149] 優(yōu)選的，步驟4中，具體通過下述方式對風電并網(wǎng)系統(tǒng)的模態(tài)穩(wěn)定域進行超平面擬合：

[0150] 根據(jù)下述公式擬合獲得風電并網(wǎng)系統(tǒng)每一振蕩模態(tài)下的模態(tài)穩(wěn)定域的超平面：[0151][0152] 根據(jù)下述公式估計獲得的超平面的擬合精度：[0153][0154] 其中，Pi為所述風電并網(wǎng)系統(tǒng)的第i個節(jié)點注入的有功功率，αi為超平面參數(shù)，i＝1,2,...,k，k為所述風電并網(wǎng)系統(tǒng)的節(jié)點數(shù)量，σESR為所述超平面的擬合精度。

[0155] 當超平面的擬合精度大于預(yù)設(shè)閾值時，則改變超平面參數(shù)進行重新擬合，直至獲得的超平面的擬合精度小于所述預(yù)設(shè)閾值。

[0156] 優(yōu)選的，目標函數(shù)為：[0157][0158] 穩(wěn)定裕度約束條件為：[0159] Sm(P1m,P2m,...,Pkm)≥H0，[0160] 潮流靜態(tài)安全穩(wěn)定條件約束條件為：[0161][0162] 風電并網(wǎng)系統(tǒng)的頻率范圍約束條件為：[0163][0164] 其中，m表示風電并網(wǎng)系統(tǒng)在某一擾動下的主導(dǎo)振蕩模態(tài)，Pim為m主導(dǎo)振蕩模態(tài)下風電并網(wǎng)系統(tǒng)第i個節(jié)點注入的有功功率，αim為m主導(dǎo)振蕩模態(tài)下對應(yīng)的超平面參數(shù)，i＝1,

2,...,k，k為風電并網(wǎng)系統(tǒng)的節(jié)點數(shù)量，H0為預(yù)設(shè)模態(tài)穩(wěn)定距離，J(K)為電并網(wǎng)系統(tǒng)的虛擬

慣量，Jset為預(yù)設(shè)虛擬慣量，KP_PLL為鎖相環(huán)的比例控制參數(shù)，KI_PLL為鎖相環(huán)的積分控制參

數(shù)，Kω為虛擬慣量控制參數(shù)，Ω1為KP_PLL的取值范圍，Ω2為KI_PLL的取值范圍，Ω3為Kω的取值

范圍。

[0165] 現(xiàn)通過以下實施例更好的證明本發(fā)明的有益效果。[0166] 基于IEEE4機11節(jié)點的風電并網(wǎng)系統(tǒng)，對雙饋風電機組的能量模型與動態(tài)特性進行驗證，風電并網(wǎng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖3所示。其中，G1、G3與G4為同步發(fā)電機，有功功率均為

700MW，G3為參考機組。G2由等容量的雙饋風電機組組成的風電場DFIG代替，風電場由350臺

雙饋風電機組并聯(lián)，每臺雙饋風電機組的額定容量為2MW，風電場總有功功率為700MW。母

線7和9處分別連接負荷L1與L2，風電并網(wǎng)系統(tǒng)總負荷為2734MW。

[0167] 1)對風電并網(wǎng)系統(tǒng)的穩(wěn)定工況進行驗證[0168] 雙饋風電機組控制參數(shù)為：KP_PLL＝1p.u.，KI_PLL＝1p.u.，Kω＝1p.u.。針對該風電并網(wǎng)系統(tǒng)，穩(wěn)定裕度H0的設(shè)定值為0.1MW*s。

[0169] 母線8在t＝10s發(fā)生三相短路，故障持續(xù)時間0.1s后切除。經(jīng)計算，優(yōu)化后的參數(shù)為：KP_PLL＝0.85p.u.，KI_PLL＝0.17p.u.，Kω＝0.72p.u.。雙饋風電機組控制參數(shù)優(yōu)化前后風

電并網(wǎng)系統(tǒng)各機組功角響應(yīng)曲線對比(以G3為參考機)如圖4、圖5所示。

[0170] 由圖4、圖5對比可知，在該場景下，參數(shù)優(yōu)化前后的風電并網(wǎng)系統(tǒng)受擾后振蕩持續(xù)時間從15s縮短至8s左右，功角擺動幅度明顯減小。由此說明，通過參數(shù)優(yōu)化，能夠改善系統(tǒng)

的功角響應(yīng)特性，在擾動消失后使風電并網(wǎng)系統(tǒng)更快地恢復(fù)穩(wěn)定，提高系統(tǒng)穩(wěn)定性。

[0171] 2)對風電并網(wǎng)系統(tǒng)的失穩(wěn)工況進行驗證[0172] 為進一步驗證參數(shù)優(yōu)化策略在不同擾動能量下的有效性，使母線8處t＝52s時發(fā)生三相短路故障，故障持續(xù)時間0.8s。經(jīng)計算，優(yōu)化后的參數(shù)為：KP_PLL＝0.64p.u.，KI_PLL＝

0.13p.u.，Kω＝0.55p.u.。雙饋風電機組控制參數(shù)優(yōu)化前后系統(tǒng)各機組有功功率曲線如圖

6、圖7所示。

[0173] 由圖6可知，在該場景下，擾動消失后，各發(fā)電機發(fā)生周期性失穩(wěn)，不能自行恢復(fù)穩(wěn)定運行狀態(tài)。由圖7可知，通過參數(shù)優(yōu)化，能夠在擾動消失后使系統(tǒng)在振蕩10s左右后恢復(fù)穩(wěn)

定，發(fā)電機G1、DFIG可以恢復(fù)到初始運行狀態(tài)，同步機G4過渡到新的運行狀態(tài)。說明該參數(shù)

優(yōu)化策略能夠達到抑制振蕩的效果。

[0174] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明提出的基于模態(tài)穩(wěn)定域的風機參數(shù)優(yōu)化振蕩抑制系統(tǒng)及方法，首先，以風電并網(wǎng)系統(tǒng)的模態(tài)穩(wěn)定距離最大為目標函數(shù)，以風電并網(wǎng)系統(tǒng)的頻率范

圍、穩(wěn)定裕度及潮流靜態(tài)安全穩(wěn)定條件為約束條件，對雙饋風力發(fā)電機組的控制參數(shù)進行

優(yōu)化，兼顧了影響風電并網(wǎng)系統(tǒng)振蕩的整體因素，通過參數(shù)優(yōu)化使風電并網(wǎng)系統(tǒng)在擾動消

失后能夠快速恢復(fù)穩(wěn)定運行狀態(tài)，規(guī)避了只考慮單一因素對風電并網(wǎng)系統(tǒng)振蕩的影響導(dǎo)致

的振蕩抑制效果差、抑制效率低的問題；其次，本發(fā)明提出的風機參數(shù)優(yōu)化振蕩抑制系統(tǒng)及

方法將風機自身參數(shù)對風電并網(wǎng)系統(tǒng)振蕩的影響作為優(yōu)化雙饋風力發(fā)電機組的控制參數(shù)

的約束條件，規(guī)避了自行設(shè)置參數(shù)不合理時，有可能導(dǎo)致風力發(fā)電機組處于低阻尼水平或

負阻尼狀態(tài)，威脅電網(wǎng)的穩(wěn)定運行的問題。

[0175] 本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解，實現(xiàn)上述實施例方法的全部或部分流程，可以通過計算機程序來指令相關(guān)的硬件來完成，所述的程序可存儲于計算機可讀存儲介質(zhì)中。其中，所

述計算機可讀存儲介質(zhì)為磁盤、光盤、只讀存儲記憶體或隨機存儲記憶體等。

[0176] 以上所述，僅為本發(fā)明較佳的具體實施方式，但本發(fā)明的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，

都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。