CN119442920B 基于矢量拟合技术的工业园区复频域导纳矩阵建模方法 （内蒙古电力(集团)有限责任公司内蒙古电力科学研究院分公司）

(12)发明专利内蒙古电力科学研究院分公司泉区锡林南路21号内蒙古电力科学研究院科研楼(72)发明人杨再欣王蕴敏邢华栋魏志星李玉京胡鹏飞屈雁南陶溥晔东刘文胜公司44202H02J3/38(2006.01)GO6N3/0王杨等.风电并网系统次同步振荡监测装142页.基于矢量拟合技术的工业园区复频域导纳本发明提供一种基于矢量拟合技术的工业园区并网运行状态下各新能源机组的实时幅频、21.基于矢量拟合技术的工业园区复频域导纳矩阵建模方法，其特征在于，所述方法包S101、使用并网点扰动的方式测量工业园区并网运行状态下各新能源机组的实时幅S103、基于矢量拟合的阶数，使用矢量拟合技术分段辨识各新能源机组的复频域S32、定义第i频段新能源机组复频域阻抗的传递函数形式，并基于新能源机组复频域S3.1、从拟合频段内均匀选取N个初始极点{dn},定义一个未知函数H₂(s)’,满足其与3Akx=B源机组复频域阻抗的分段传递函数为H(s),表示如下：Ha₁1(s),将分段传递函数和整段传递函数进行加权，得到最终的各新能源机组复频域阻抗4的传递函数为H(s),表示如下：S104、基于各新能源机组的复频域阻抗模型，结合工业园区中线路拓扑信息和线路参S41、分别收集分析光伏发电设备、风力发电设备、制氢设备对应扰动频率点下的复频域阻抗信息；S42、根据复频域阻抗信息绘制波特图，根据波特图峰值的个数确定所要选择拟合的阶S44、基于步骤S43,先建立未加新能源机组的复频域导纳矩阵，以及复频域导纳矩阵各行的表示，再建立加新能源机组之后的复频域导纳矩阵，对角线元素第二行为光伏发电设2.根据权利要求1所述的基于矢量拟合技术的工业园区复频域导纳矩阵建模方法，其特征在于，所述步骤S102,包括：将步骤S101获得的各个频率点绘制出波特图，根据波特图峰值的个数确定所要选择拟合的阶数N。3.根据权利要求1所述的基于矢量拟合技术的工业园区复频域导纳矩阵建模方法，其根据工业园区的拓扑结构建立多个节点，每个节点的对角元素Y为连接到该节点的所有元件复频域导纳的代数和；非对角元素表示两个节点之间复频域导纳的负值；复频域导纳矩阵各元素关于主对角线对称，即Yji=Y;。5基于矢量拟合技术的工业园区复频域导纳矩阵建模方法技术领域[0001]本发明涉及矢量拟合技术领域，尤其涉及一种基于矢量拟合技术的工业园区复频域导纳矩阵建模方法。背景技术[0002]复频域导纳矩阵常用于分析电力系统谐振稳定性问题，通过求解复频域导纳矩阵行列式为零处根，根据特征根实部正负性判断系统稳定性，传统设备如导线、变压器等设备参数易知，但新能源发电系统设备由于供应商对设备内部控制结构和参数的保密，难以知晓具体参数，给复频域导纳矩阵的建立带来困难。[0003]目前复频域导纳矩阵建立方法包括根据拓扑结构直接建立和根据态空间方程推导建立两种策略，直接建立复频域导纳矩阵在明确系统拓扑和各项参数情况下，根据复频域导纳矩阵构建理论构建得出；状态空间方程推导法同样需要明确系统各项参数，构建时域下状态空间方程再转化为复频域导纳矩阵，但是目前两种策略均需要在明确系统各个设备的参数和拓扑结构情况下应用，对于新能源设备的设备内部控制结构和参数不清楚的情况下不再适用。发明内容[0004]鉴于此，本发明的目的在于提供一种基于矢量拟合技术的工业园区复频域导纳矩阵建模方法，以解决或至少部分解决现有技术中所存在的上述问题。[0005]为实现上述目的，本发明提供一种基于矢量拟合技术的工业园区复频域导纳矩阵[0006]S101、使用并网点扰动的方式测量工业园区并网运行状态下各新能源机组的实时幅频、相频特性曲线，获得各新能源机组的阻抗幅值和相位的频率点；[0007]S102、基于各新能源机组的阻抗幅值和相位的频率点，获取各新能源机组的峰值个数，根据各新能源机组的峰值个数确定新能源机组复频域阻抗的阶数，进而确定矢量拟[0008]S103、基于矢量拟合的阶数，使用矢量拟合技术分段辨识各新能源机组的复频域阻抗模型，得到复频域阻抗模型的分段精确参数；[0009]S104、基于各新能源机组的复频域阻抗模型，结合工业园区中线路拓扑信息和线路参数，建立工业园区的复频域导纳矩阵。[0011]S11、收集各新能源机组的三相电压、电流运行数据，使用前馈神经网络拟合各新[0012]S12、在并网点对各新能源机组施加不同频率点的扰动频率fp的小信号电压扰动，6自然数；到新能源机组复频域阻抗的分段传递函数为Hpar(S),表示如下：7[0027]其中，H₁(s)、Hn(S)分别为矢量拟合后第一[0032]S3.1、从拟合频段内均匀选取N个初始极点{@n},定义一个未知函数H;(s)',满足8[0043]其中，H₂(s)为拟合传递函数，{Zn}和{2n}分别为H;(s)'H;(s)和H;(s)'的零[0044]S3.4、重复步骤S3.2-S3.3的计算过程，逐步得到更加准确的矢量拟合结果。[0046]根据工业园区的拓扑结构建立多个节点，每个节点的对角元素Yii为连接到该节点的所有元件复频域导纳的代数和；[0047]非对角元素Y;;表示两个节点之间复频域导纳的负值；[0048]复频域导纳矩阵各元素关于主对角线对称，即Y;i=Yij。[0050]本发明提出一种基于矢量拟合技术的工业园区复频域导纳矩阵建模方法，通过测量工业园区并网运行状态下各新能源机组的实时幅频、相频特性曲线，确定新能源机组复频域阻抗的阶数，进而确定矢量拟合的阶数，使用矢量拟合技术分段辨识各新能源机组的复频域阻抗模型，建立工业园区的复频域导纳矩阵，有效解决由于厂商保密原因造成的变定性问题。附图说明[0051]为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的优选实施例，对于本领域普通的技术人员来说，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附图。[0052]图1为本发明实施例提供的复频域导纳矩阵建模方法流程示意图；[0053]图2为本发明实施例提供的四节点工业园区的拓扑图；[0054]图3为本发明实施例提供的光伏发电设备的储能侧控制结构示意图；[0055]图4为本发明实施例提供的光伏发电设备矢量拟合结果波特图。具体实施方式[0056]以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所列举实施例只用于解释本发[0057]参照图1,本实施例提供了一种基于矢量拟合技术的工业园区复频域导纳矩阵建[0058]S101、使用并网点扰动的方式测量工业园区并网运行状态下各新能源机组的实时幅频、相频特性曲线，获得各新能源机组的阻抗幅值和相位的频率点，具体包括以下步骤：9小信号电流响应△i,并对其进行傅里叶分析，得到复频域内各新能源机组在电压扰动下min{Zp-1,Zp-1',Zp,Zp+1}<Zp'<max{Zp-1,Zp-1,Zp,Zp+1},则更新Zp峰值，根据波特图峰值的个数确定所要选择拟合的阶数N,其中第个峰值所在的频率为ffio第N段为[(ffn+ffN-1)/2,4000],其中，fN为复频域阻抗曲线波特图第N个峰值[0071]S32、定义第频段新能源机组复频域阻抗的传递函数形式，并基于新能源机组复[0075]S3.1、从拟合频段内均匀选取N个初始极点{an},定义一个未知函数H;(s)',满足[0077]其中，A₁(S)为拟合传递函数，c为得到{Zn},表示如下：[0092]其中，eig为matlab的指令(用以求得矩阵A-bcT的特征值和特征向量),A为对到新能源机组复频域阻抗的分段传递函数为新能源机组复频域阻抗的传递函数为H(s),表示如下：[0102]对于对角元素Yii,每个节点的对角元素为连接到该节点的所有元件复频域导纳设备名称电阻电抗电纳发电机/[0117]电流环是系统输出的控制环节，采样电流经过采样延时送入控制系统，电流信息经过Clark变换转换到αβ坐标系下；与此同时，控制信号也经过Clark变换转换到αβ坐标[0118]如图4所示，展示光伏发电设备的矢量拟合结果，扰动注入频率点按照1:5:1000选取，设置拟合阶数为8阶，图中散点为实际测量数据，实线为矢果和实际结果相吻合。[0119]基于各新能源机组的复频域阻抗模型，本实施例结合四节点工业园区中线路拓扑信息和线路参数，根据四节点复频域导纳矩阵，建立四节点工业园区的复频域导纳矩阵，具体包括以下步骤：[0120]S41、分别收集分析光伏发电设备、风力发电设备、制氢设备对应扰动频率点下的复频域阻抗信息；[0121]S42、根据复频域阻抗信息绘制波特图，根据波特图峰值的个数确定所要选择拟合的阶数；[0123]四节点工业园区中的各种设备的阻抗结果可以表示为：[0124]光伏发电设备：[0125](1820063171227027/35184372088832(s+(2919633481258255/140737488355328-2249213456603405i/140737488355328))+(2919633481258255/140737488355328+2249213456603405i/14071968152767294939/(70368744177664*(s-6329008279353853/1125899906842624))+4311938400802685/(8796093022208*(s-8524990996596231/3518437(2642684564939107/274877906944+5340351738696959i/10995(6620793037775075/8796093022208-8308519720416377i/1759218(2642684564939107/274877906944-5340351738696959i/(6620793037775075/8796093022208+8308519720416377i/17592186044416))+(8362356439062255/549755813888-3159139800790623i/(2082175259461917/4398046511104-6421300226697625i/1099511627776))+(8362356439062255/549755813888+3159139800790623i/54975(2082175259461917/4398046511104+6421300226697625i/1099511627776))+4721327007789329/18014398509470368744177664))-(2662951035825651/274877906944-8274656406909023i/1099511627776)/(s+(6390597773090793/8796093022208+3437403568279981i/8796093022208))-(2662951035825651/274877906944+82746561099511627776)/(s+(6390597773090793/8796093022208-3437403568279981i/8796093022208))+5764726097722303/(140737488355328*(s+4315188373007271/562949953421312))+(8381884063123789/549755813888-6457246162571099511627776)/(s+(1043763906397199/2199023255552-16060274877906944))+(8381884063123789/549755811099511627776)/(s+(1043763906397199/21274877906944))+3187544514323967/1801439850[0128]风力发电设备：140737488355328))+(7117966373798719/35184372088832-532516140737488355328)/(s+(244307120043958796093022208))+(7117966373798719/35184372088832+5325168461125201i/140737488355328)/(s+(2443071200439595/17592186044416+3023421061775005i/8796093022208))+4503261624015589/(281474976710656*(s-5956685792391061/4503599627370496))+2613785018373549/(4398046511104*(s-6021643760586325/8796093022208))+(8300149847756637/5497558138881099511627776)/(s+(2071349039847839137438953472))+(8300149847756637/549755813888+6260927296545137i/1099511627776)/(s+(2071349039847839/43137438953472))+5730719476778187/(35184372088832*(s70368744177664))-(2763423522391657/274877906944+253617549755813888)/(s+(433264647378109/549755813888-243797366785953i/549755813888))-(2763423522391657/274877906944-2536174549755813888)/(s+(433264647378109/549755813888+243797366785953i/549755813888))+7786431676834377/1801[0130]S44、基于步骤S43,先建立未加新能源机组的复频域导纳矩阵，得到四节点复频域导纳矩阵，四节点复频域导纳矩阵各行表示如下：[0132][1/((17*s)/(25000*pi)+1/100)+1/((23*s)/(((161*s)/(100000*pi)+4/125)+1/((3617*s)/(1000000*pi)(625*pi),-1/((17*s)/(25000*pi)+1/100),-1/((23*s)/(25000*pi)[0133]第二行：[0134][-1/((17*s)/(25000*pi)+1/100),1/((17*s)/(250[0135]第三行：[0136][-1/((23*s)/(25000*pi)+17/1000),0,1/((23*s)/(25000*pi)+17/1000)+(79*[0138][-1/((161*s)/(100000*pi)+4/125),0,0,1/((161*s)/(100000*pi)+4/125)[0139]再建立加新能源机组之后的复频域导纳矩阵，对角线元素第二行为光伏发电设((161*s)/(100000*pi)+4/125)+1/((3617*s)/(1000000*pi)(625*pi),-1/((17*s)/(25000*pi)+1/100),-1/((23*s)/(25000*pi)[0143][-1/((17*s)/(25000*pi)+1/100)s)/(25000*pi)+(1820063171227027/35184372088832-32473281474976710656)/(s+(2919633481258255/140737488355328-2249213456603405i/140737488355328))+(1820063171227027/35184372088832+3247379264791407281474976710656)/(s+(2919633481258255/140737488355328+2249213456603405i/140737488355328))+196811125899906842624))+4311-(2642684564939107/+(6620793037775075/8796093(2642684564939107/2+(6620793037775075/8796093(8362356439062255/5-(2642684564939107/+(6620793037775075/8796093(2642684564939107/2+(6620793037775075/8796093(8362356439062255/5 +5340351738696959i/-8308519720416377i/ (8362356439062255/549755813888+3159139(2082175259461917/4398046511104+6421300/1099511627776))+472132700[0145][-1/((23*s)/(25000*pi)+17/1000)(79*s)/(200000*pi)+2803409786950655/(879670368744177664))-(2662951035825651/2/8796093022208))-(2662951035825//8796093022208))+5764726097722303/(14/562949953421312))+(8381884063123789/1099511627776)/(s/274877906944))+(8381884063123789/54975/1099511627776)/(s+(1043763906397199/2199023274877906944))+3187544514323967/1801439850948/+(153*s)/(200000*pi)+4224399476078235/(17592186044416*(s+8204319024818089/140737488355328))+(7117966373798719/35184372088832-5325168461125201i/140737488355328)/(s+(2443071200439595/17592186044416-3023421061775005i/8796093022208))+(7117966373798719/35184372088832+5325168461125201i/140737488355328)/(s+(2443071200439595/17592186044416+3023421061775005i/8796093022208))+4503261624015589/(281474976710656*(s-5956685792391061/4503599627370496))+2613785018373549/(4398046511104*(s-602164376