(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211054098.X (22)申请日 2022.08.31 (71)申请人 国网四川省电力公司攀枝花供电公 司 地址 617000 四川省攀枝花市东区新源路5 号 (72)发明人 李胜　甘德刚　杨勇波　苟家波　 张华杰　 (74)专利代理 机构 成都行之专利代理事务所 (普通合伙) 51220 专利代理师 张杨 (51)Int.Cl. G06F 30/20(2020.01) H02J 3/38(2006.01) G06F 113/04(2020.01) (54)发明名称 基于新能源发电机组非线性特性的电力系 统稳定性分析方法 (57)摘要 本发明涉及电力技术领域， 公开了一种基于 新能源发电机组非线性特性的电力系统稳定性 分析方法， 包括： S1、 建立并网变流器系统的哈密 顿函数， 并兼顾新能源发电机组的非线性特性， 构建含高 比例新能源发电机组的并网变流器系 统的电路系统的端口哈密顿模型； S2、 推导出所 述含高比例新能源的并网变流器系统的电路系 统的端口哈密顿模型基于无源性理论的稳定性 判据和系统参数稳定域； S3、 基于所建立的稳定 性判据， 从参数设计研究所述含高比例新能源的 并网变流器系统的电路系统的端口哈密顿模型 的稳定性的提升方案。 本发明有利于保障具有非 线性特性的新能源安全可靠地接入电力系统， 减 少因新能源发电机组并网因非线性特性引发的 停电事故。 权利要求书2页 说明书6页 附图1页 CN 115329593 A 2022.11.11 CN 115329593 A 1.一种基于新能源发电机组非线性特性的电力系统稳定性分析方法， 其特征在于， 包 括： S1、 建立并网变流器系统的哈密顿函数， 并兼顾新能源发电机组的非线性特性， 构建含 高比例新能源发电机组的并 网变流器系统的电路系统的端口哈密顿模型； S2、 推导出所述含高比例新能源的并网变流器系统 的电路系统 的端口哈密顿模型基于 无源性理论的稳定性判据和系统参数 稳定域； S3、 基于所建立的稳定性判据， 从参数设计研究所述含高比例新能源的并网变流器系 统的电路系统的端口哈密顿模型的稳定性的提升方案 。 2.根据权利要求1所述的一种基于新 能源发电机组非线性特性的电力系统稳定性分析 方法， 其特 征在于， S1的具体步骤为： S1.1、 综合考虑并网变流器系统的不同拓扑结构和运行工况的影响， 根据储能元件和 耗散元件的物理特性， 构造并 网变流器系统的哈密顿能量 函数； S1.2、 基于新能源发电机组的非线性特性， 建立并网变流器系 统的电路系统的端 口哈 密顿模型， 以分析含高比例新能源发电机组的变流器的非线性动态响应特性。 3.根据权利要求1所述的一种基于新 能源发电机组非线性特性的电力系统稳定性分析 方法， 其特 征在于， S3的具体步骤为： S3.1、 找出所述含高比例新能源的并网变流器系统的电路系统的端口哈密顿模型对应 的并网变流器系统稳定运行的运行边界和运行约束； S3.2、 基于无源性理论， 针对所述运行边界和运行约束提出不同工况下并网变流器的 参数优化， 为电力系统设计出最优阻尼配置 。 4.根据权利要求3所述的一种基于新 能源发电机组非线性特性的电力系统稳定性分析 方法， 其特 征在于， S3.1的具体步骤为： 基于哈密顿理论的大信号稳定性分析方法， 建立并网变流器系统 的稳定参数空间和运 行边界。 5.根据权利要求4所述的一种基于新 能源发电机组非线性特性的电力系统稳定性分析 方法， 其特 征在于， S3.2的具体步骤为： 根据电力系统对稳定裕度的要求， 从电力系统参数设计的角度提出变流器物理参数、 控制器参数、 线路结构和参数的优化设计方案， 为电力系统设计出最优阻尼配置 。 6.根据权利要求1所述的一种基于新 能源发电机组非线性特性的电力系统稳定性分析 方法， 其特征在于， S1还包括： 所述并网变流器系统的哈密顿函数还兼顾新能源发电机组的 多时间耦合特性， 构建含高比例新能源发电机组的并网变流器系统的控制系统的端口哈密 顿模型。 7.根据权利要求6所述的一种基于新 能源发电机组非线性特性的电力系统稳定性分析 方法， 其特 征在于， 步骤S1与S2之间还 包括： A1、 建立面向电力系统稳定分析的新能源发电机组聚合等值模型， 所述新能源发电机 组聚合等值模型为包括负荷突变、 弱电力系统和电力系统故障的多种不同工况的通用 模 型； A2、 基于所述含高比例新能源的并网变流器系统的控制系统的端口哈密顿模型， 进一 步分析所述新能源发电机组群聚合等值模型不同工况下的不同的控制环路对所述含高比权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115329593 A 2例新能源的并 网变流器系统的控制系统的端口哈密顿模型 稳定性的影响。 8.根据权利要求7所述的一种基于新 能源发电机组非线性特性的电力系统稳定性分析 方法， 其特 征在于， A1的具体步骤为： A1.1、 分析单个新能源发电单元不同工况下动态特性的差异， 然后建立关于影响该单 个新能源发电单元的动态特性的影响因素的全阶动态微分方程， 构建单个所述新能源发电 单元的状态模型； A1.2、 基于新能源发电单元的多时间尺度的动态行为， 构建适用于电力系统低频振荡 分析的单个新能源发电单 元的降阶模型； A1.3、 根据哈密顿理论， 提出基于广义哈密顿作用量的新能源发电机组动态特性相似 性判据， 然后确定多个新能源发电机组的分群指标， 采用模糊聚类算法， 根据多个所述新能 源发电机组的分群指标对新能源场站中的新能源发电机组进 行分群聚类， 同时对同群的新 能源发电机组进行动态模型的等效聚合； A1.4、 建立新能源场站的AGC和AVC调控模型， 研究不 同类型的新能源场站的有功频率 调节特性和无功电压调节特性， 构建新能源场站的外特性模型方程， 然后分析新能源场站 出力特性对新能源场站中的新能源发电机组分群和聚类的影响， 最后建立新能源场站的动 态等值的多台的新能源发电机组聚合 等值模型。 9.根据权利要求8所述的一种基于新 能源发电机组非线性特性的电力系统稳定性分析 方法， 其特 征在于， S2还 包括： B1、 推导出所述含高比例新能源的并网变流器系统 的控制系统 的端口哈密顿模型基于 无源性理论的稳定性判据和系统参数稳定域， 通过数学表征来阐释多变流器系统的耦合特 性及能量交 互机制。 10.根据权利要求9所述的一种基于新能源发电机组非线性特性的电力系统稳定性分 析方法， 其特 征在于， B1的具体步骤为： B1.1、 分析不同控制环 节的时间尺度及其相应特性； B1.2、 分析不同控制环节所响应的时间尺度控制之间的耦合作用对所述含高比例新能 源的并网变流器系统端口哈密顿模型 的影响， 建立并网变流器全阶物理耦合模型， 然后通 过施加不同时间尺度的电压 /频率扰动激励， 分析不同控制环路对变流器动态行为的影响； B1.3、 考虑不同工况， 建立多并网变流器的数学模型， 研究多并网变流器不同时间尺度 控制响应之间的交互作用机制， 分析并网变流器台数以及 并网变流器之间的联结方式、 线 路参数对电力系统阻尼和稳定性的影响。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115329593 A 3