次同步谐振抑制方法、装置、电子设备及存储介质与流程

1.本发明属于电力系统稳定运行领域，尤其涉及一种次同步谐振抑制方法、装置、电子设备及存储介质。


背景技术：

2.以太阳能、风能等清洁能源为主的新能源大力发展，我国电网逐渐形成了含有高比例可再生能源和高比例电力电子设备的“双高”特征。随着现代电力电子技术的发展，基于可再生能源的分布式发电技术得以大规模应用，大大增强了电力系统运行的经济性与灵活性，但可再生能源渗透率的提高也导致同步发电机在电力系统中的容量占比逐渐降低，导致电力系统的整体惯量大为减少，降低了电力系统的鲁棒性。
3.虚拟同步发电机(virtual synchronous generator，vsg)技术通过引入虚拟惯量来模拟vsg的转子运动行为，可有效提升频率稳定性。但引入虚拟惯量的同时也降低了系统阻尼，使得vsg易产生有功功率振荡。为了抑制功率振荡，普遍做法是引入阻尼反馈构成vsg的惯量阻尼综合控制器，模拟同步发电机的惯量阻尼特性。当vsg以pq模式并网运行时，vsg惯量阻尼特性决定了系统频率支撑能力和有功功率的动静态特性。惯量系数大，则vsg频率支撑能力增强，但有功功率超调量变大，调节时间将加大和延长，系统阻尼同时降低，可能引发功率振荡；阻尼系数大，则有功功率超调量变小，阻尼效果变好，但会造成较大稳态有功功率误差。
4.尽管各类新型源、荷、储接口以及直流输电系统换流器的惯量和频率支撑控制技术能够提高电力系统惯性响应能力，降低大电网的安全运行压力，但是如何在高比例新能源化和高比例电力电子化的“双高”电力系统背景下，实现对系统惯性响应过程中的惯量水平时空特性的估计，进而调节系统各部分惯量支撑响应协调配合，以满足各类稳定性约束条件，提高系统安全稳定运行能力，仍是亟待解决的问题。


技术实现要素：

5.有鉴于此，本发明实施例提供了一种次同步谐振抑制方法、装置、电子设备及存储介质，以解决现有技术vsg控制方案无法满足“双高”特征新型电力系统中各类稳定性约束条件，存在次同步谐振现象的问题。
6.第一方面，本发明实施例提供了一种次同步谐振抑制方法，包括：
7.获取系统虚拟同步发电机vsg控制的二阶传递函数g(s)及增加阻尼环节后的改进系统传递函数g'(s)；其中，所述系统传递函数包括阻尼补偿参数；
8.获取系统频率和储能系统荷电状态(state of charge，soc)；
9.当所述储能系统soc处于第一范围内时，基于惯性常数和阻尼系数调整所述阻尼补偿参数，并基于系统频率调整系统惯量系数；
10.当所述储能系统soc未处于所述第一范围内时，基于所述储能系统soc调整所述系统惯量系数。
11.在一种可能的实现方式中，所述阻尼补偿参数包括比例系数和微分系数，所述改进系统传递函数g'(s)为：
[0012][0013]
其中，k
pp
为阻尼补偿环节的比例系数；k
pd
为阻尼补偿环节的微分系数；xg＝ωlg，xg为线路侧感抗，即lc滤波器出口到pcc点的线路感抗；ω为系统角速度；un为逆变器交流侧电压幅值；ug为pcc交流电压幅值；lc＝lg+lo，lc为传递函数二阶系数；lg为线路的等效电感；lo＝(1-j)/k
v1
，lo为内环传递函数的开环增益，其幅值代表输出阻抗的大小；k
v1
为电压控制器pi的积分系数；j为系统惯量系数；rg为线路的等效电阻；s为拉普拉斯算子。
[0014]
在一种可能的实现方式中，所述基于惯性常数和阻尼系数调整阻尼补偿参数，包括：
[0015]
基于所述惯性常数和阻尼系数调整比例系数和微分系数；
[0016]
其中，所述比例系数和微分系数表达式为：
[0017][0018]
其中，k
pp
为阻尼补偿环节的比例系数；k
pd
为阻尼补偿环节的微分系数；d为阻尼系数；m＝jω，m为惯性转矩；ω为系统角速度；j为系统惯量系数；k1和k2为调整系数；xg＝ωlg，xg为线路侧感抗，即lc滤波器出口到pcc点的线路感抗；un为逆变器交流侧电压幅值；ug为pcc交流电压幅值；lc＝lg+lo，lc为传递函数二阶系数；lg为线路的等效电感；lo＝(1-h)/k
v1
，lo为内环传递函数的开环增益，其幅值代表输出阻抗的大小；k
v1
为电压控制器pi的积分系数；rg为线路的等效电阻；pn＝xgunug，pn为系统传递函数的分子项。
[0019]
在一种可能的实现方式中，当所述储能系统soc处于第一范围内时，所述系统惯量系数的表达式为：
[0020][0021]
其中，j0为系统正常运行时的惯量大小；k5和k6为调整系数；δk
x
为参数调整步长；β为系统频率波动阈值；f为系统频率；t为时间；a为指数函数系数；
[0022]
所述基于系统频率调整系统惯量系数，包括：基于系统频率调整所述系统惯量系数中的指数函数系数a，表达式为：
[0023][0024]
其中，fm为额定频率；f为实时频率；δf为系统频率限定最大波动值。
[0025]
在一种可能的实现方式中，所述基于储能系统soc调整所述系统惯量系数，包括：
[0026]
当所述储能系统soc小于第一范围下限值时，所述系统惯量系数为：
[0027]
j＝k3socbj0[0028]
其中，k3和b为储能系统soc小于第一范围下限值时的调整系数；j0为系统正常运行时的惯量大小。
[0029]
在一种可能的实现方式中，所述基于储能系统soc调整系统惯量系数，包括：
[0030]
当所述储能系统soc大于所述第一范围上限值时，所述系统惯量系数为：
[0031]
j＝k4(1-soc)cj0[0032]
其中，k4和c为储能系统soc大于第一范围上限值时的调整系数；j0为系统正常运行时的惯量大小。
[0033]
在一种可能的实现方式中，所述二阶传递函数g(s)的表达式为：
[0034][0035]
其中，xg＝ωlg，xg为线路侧感抗，即lc滤波器出口到pcc点的线路感抗；ω为系统角速度；un为逆变器交流侧电压幅值；ug为pcc交流电压幅值；lc＝lg+lo，lc为传递函数二阶系数；lg为线路的等效电感；lo＝(1-h)/k
v1
，lo为内环传递函数的开环增益，其幅值代表输出阻抗的大小；k
v1
为电压控制器pi的积分系数；rg为线路的等效电阻；s为拉普拉斯算子。
[0036]
第二方面，本发明实施例提供了一种次同步谐振抑制装置，包括：
[0037]
第一获取模块，用于获取系统vsg控制的二阶传递函数g(s)及增加阻尼环节后的改进系统传递函数g'(s)；其中，所述系统传递函数包括阻尼补偿参数；
[0038]
第二获取模块，用于获取系统频率和储能系统soc；
[0039]
调整模块，当所述储能系统soc处于第一范围内时，所述调整模块用于基于惯性常数和阻尼系数调整所述阻尼补偿参数，并基于系统频率调整系统惯量系数；当所述储能系统soc未处于第一范围内时，所述调整模块用于基于所述储能系统soc调整所述系统惯量系数。
[0040]
第三方面，本发明实施例提供了一种电子设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如上第一方面或第一方面的任一种可能的实现方式所述的次同步谐振抑制方法的步骤。
[0041]
第四方面，本发明实施例提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上第一方面或第一方面的任一种可能的实现方式所述的次同步谐振抑制方法的步骤。
[0042]
本发明实施例提供的次同步谐振抑制方法的有益效果在于：
[0043]
本发明获取系统vsg控制的二阶传递函数g(s)及增加阻尼环节后的改进系统传递函数g'(s)，并获取系统频率和储能系统soc，考虑储能系统soc的范围提供不同的控制策略；其中，系统传递函数包括阻尼补偿参数，当储能系统soc处于第一范围内时，基于储能系统soc调整阻尼补偿参数，能够抑制谐振尖峰的幅值，增大稳定裕度，实现阻尼补偿；另一方面，考虑储能系统soc范围的基础上，综合系统频率调整系统惯量系数，以为系统频率提供支撑，提高了“双高”电网运行稳定性，避免次同步振荡的发生。
附图说明
[0044]
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0045]
图1是本发明实施例提供的一种次同步谐振抑制方法的应用场景图；
[0046]
图2是本发明实施例提供的一种次同步谐振抑制方法的实现流程图；
[0047]
图3是本发明实施例提供的阻尼补偿环节控制结构框图；
[0048]
图4是本发明实施例提供的仿真验证的分布式发电-储能系统的模型拓扑图；
[0049]
图5是本发明实施例提供的传统vsg控制添加阻尼补偿前后的bode图对比；
[0050]
图6是本发明实施例提供的采用传统vsg控制时系统频率变化情况；
[0051]
图7是本发明实施例提供的采用自适应阻尼补偿后的系统频率变化情况；
[0052]
图8是本发明实施例提供的一种次同步谐振抑制装置的结构示意图；
[0053]
图9是本发明实施例提供的一种次同步谐振抑制电子设备的示意图。
具体实施方式
[0054]
以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、技术之类的具体细节，以便透彻理解本发明实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本发明。在其它情况中，省略对众所周知的系统、装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本发明的描述。
[0055]
分析传统电网与“双高”电网在自身和控制上的惯量变化。
[0056]
从接入电网的新能源及其控制方面分析系统惯量情况，传统下垂控制与传统vsg控制的关系为：
[0057][0058]
其中，p
in
为同步发电机轴功率；p
out
为发电功率；j为系统惯量系数；d为系统阻尼系数；ωm为转子角速度；ω0为参考角速度(额定角速度)；ωg为电网角频率；k
p
为下垂系数。
[0059]
传统vsg控制易产生有功功率振荡，本发明分析了传统vsg控制下“双高”电网存在的谐振尖峰和次同步振荡现象，基于此，本发明实施例提供了一种次同步谐振抑制方法，旨在解决vsg控制方案无法满足“双高”特征新型电力系统中各类稳定性约束条件的问题。
[0060]
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图通过具体实施例来进行说明。
[0061]
参见图1，其示出了本发明实施例提供的一种次同步谐振抑制方法的应用场景图，如图1所示，光储单元的逆变器包括lc滤波环节lf、cf，以及开关器件sa1、sb1、sc1、sa2、sb2、sc2，光储单元逆变器的控制策略采用次同步振荡阻尼补偿策略与自适应控制方法，光伏阵列为光伏发电装置，蓄电池作为储能装置，二者各自经dc/dc换流器汇集至直流母线后再由dc/ac逆变器并入系统，通过开关器件控制进行lc滤波，通过功率计算和电压参考值计算进行阻尼补偿和虚拟惯量控制，即调节系统阻尼补偿参数和系统惯量系数，同步发电机g1连接在电感lg和负载z
load
之间，用于满足供电需求。本发明主要应用场景为以光储单元
为代表的新能源发电装置接入交流大电网或微电网带来的低惯量和谐振尖峰等问题，通过改进光储单元的逆变器控制策略提高系统稳定性和储能单元的使用寿命。
[0062]
参见图2，其示出了本发明实施例提供的一种次同步谐振抑制方法的实现流程图，该方法包括如下步骤：
[0063]
s201、获取系统vsg控制的二阶传递函数g(s)及增加阻尼环节后的改进系统传递函数g'(s)；其中，系统传递函数包括阻尼补偿参数。
[0064]
在一种可能的实现方式中，对二阶传递函数g(s)进行改进是通过将阻尼补偿参数添加进其表达式中实现的，从而得到改进后的系统传递函数g'(s)，阻尼补偿参数包括比例系数和微分系数，改进之前的二阶传递函数g(s)的表达式为：
[0065][0066]
其中，xg＝ωlg，xg为线路侧感抗，即lc滤波器出口到pcc点的线路感抗；ω为系统角速度；un为逆变器交流侧电压幅值；ug为pcc交流电压幅值；lc＝lg+lo，lc为传递函数二阶系数；lg为线路的等效电感；lo＝(1-h)/k
v1
，lo为内环传递函数的开环增益，其幅值代表输出阻抗的大小；k
v1
为电压控制器pi的积分系数；rg为线路的等效电阻；s为拉普拉斯算子。
[0067]
改进后的系统传递函数g'(s)为：
[0068][0069]
其中，k
pp
为阻尼补偿环节的比例系数；k
pd
为阻尼补偿环节的微分系数；xg＝ωlg，xg为线路侧感抗，即lc滤波器出口到pcc点的线路感抗；ω为系统角速度；un为逆变器交流侧电压幅值；ug为pcc交流电压幅值；lc＝lg+lo，lc为传递函数二阶系数；lg为线路的等效电感；lo＝(1-j)/k
v1
，lo为内环传递函数的开环增益，其幅值代表输出阻抗的大小；k
v1
为电压控制器pi的积分系数；j为系统惯量系数；rg为线路的等效电阻；s为拉普拉斯算子。
[0070]
在本发明实施例中，提出一种基于输出功率的阻尼补偿策略，通过获取系统vsg控制的二阶传递函数g(s)，并对g(s)进行增加阻尼环节的改进，得到改进后的系统传递函数g'(s)，在维持系统特性几乎不变的情况下，抑制谐振尖峰的幅值，增大稳定裕度，从而实现阻尼补偿。
[0071]
s202、获取系统频率和储能系统荷电状态soc。
[0072]
在一种可能的实现方式中，获取储能系统soc具体为获取储能系统中储能装置的soc状态，将储能装置的soc状态划分为过放警戒、安全充放电和过充警戒三种状态。可选的，过放警戒状态对应的范围为soc《20％，安全充放电状态对应的范围为20％≤soc≤90％，过充警戒状态对应的范围为soc》90％。
[0073]
在本发明实施例中，储能发生过充或过放都会导致储能寿命大幅降低，即储能系统soc超过充放电临界约束时，存在导致储能寿命大幅降低的风险。因此，综合考虑系统频率的变化速度和变化程度，并基于不同的储能系统soc范围确定针对性的次同步谐振抑制策略，有利于全面提高“双高”特征新型电力系统的稳定性。
[0074]
s203、当储能系统soc处于第一范围内时，基于惯性常数和阻尼系数调整阻尼补偿参数，并基于系统频率调整系统惯量系数。
[0075]
在本发明实施例中，储能系统soc处于第一范围是指储能装置处于安全充放电状态，可选的，第一范围为20％《soc《90％，对惯性常数和惯性系数做出调整得到阻比补偿参数，阻尼补偿参数包括比例系数和微分系数，对系统频率做出调整得到系统惯量系数。
[0076]
在一种可能的实现方式中，阻尼补偿参数中比例系数和微分系数表达式为：
[0077][0078]
其中，k
pp
为阻尼补偿环节的比例系数；k
pd
为阻尼补偿环节的微分系数；d为阻尼系数；m＝jω，m为惯性转矩；ω为系统角速度；j为系统惯量系数；k1和k2为调整系数；xg＝ωlg，xg为线路侧感抗，即lc滤波器出口到pcc点的线路感抗；un为逆变器交流侧电压幅值；ug为pcc交流电压幅值；lc＝lg+lo，lc为传递函数二阶系数；lg为线路的等效电感；lo＝(1-h)/k
v1
，lo为内环传递函数的开环增益，其幅值代表输出阻抗的大小；k
v1
为电压控制器pi的积分系数；rg为线路的等效电阻；pn＝xgunug，pn为系统传递函数的分子项。
[0079]
参见图3，其示出了本发明实施例提供的阻尼补偿环节控制结构框图，uo为逆变器lc出口处的电压和电流(相当于un)，io为逆变器lc出口处的电流(in)，p
ref
为逆变器额定有功功率(相当于p
in
)，pe为逆变器输出功率(相当于p
out
)，θ为输出相角；u
*
为系统电压参考值(相当于ug)，为控制器输出的d轴电压参考值，为控制器输出的q轴电压参考值，k
pp
为阻尼补偿环节的比例系数，k
pd
为阻尼补偿环节的微分系数，d为阻尼系数，m为转动力矩，xg为线路侧感抗，un为逆变器交流侧电压幅值；ug为pcc交流电压幅值，rg为线路的等效电阻，s为拉普拉斯算子。
[0080]
在一种可能的实现方式中，考虑系统频率变化情况，系统惯量系数的表达式为：
[0081][0082]
其中，j0为系统正常运行时的惯量大小；k5和k6为调整系数；δk
x
为参数调整步长；β为系统频率波动阈值；f为系统频率；t为时间；a为指数函数系数。
[0083]
在本发明实施例中，系统惯量j可根据系统频率变化程度进行快速调节，即当系统频率超过限定最大波动值时，j会随幂函数指数的增大而快速增大，通过增加自适应指数的方式来增大惯量，为系统频率提供支撑提高系统的惯性水平。
[0084]
系统惯量系数中的指数函数系数a由系统频率变化程度差值来决定：
[0085][0086]
其中，fm为额定频率；f为实时频率；δf为系统频率限定最大波动值。
[0087]
在本发明实施例中，考虑系统频率变化情况，一方面建立以系统频率变化率为核
心的指数函数，结合调整系数，在频率变化率大时为系统提供较大的惯量，在频率变化率小时为系统提供较小的惯量；另一方面通过实时频率与额定频率差值确定的指数函数系数，结合调整步长，在系统频率变化值超过所设定值时，将通过增加自适应指数的方式来增大惯量，为系统频率提供支撑，提高了“双高”电网运行稳定性。
[0088]
s204、当储能系统soc未处于第一范围内时，基于储能系统soc调整系统惯量系数。
[0089]
在本发明实施例中，当储能系统soc未处于第一范围内时，若soc小于第一范围下限值，此时储能装置处于过放警戒状态，若soc大于第一范围上限值，此时储能装置处于过充警戒状态，可选的，过放警戒状态对应的范围为soc《20％，过充警戒状态对应的范围为soc》90％，这两种状态下储能装置继续放电或充电都会极大损耗其使用寿命，所以要根据储能系统soc调节其对系统的惯量支撑，即系统惯量系数。
[0090]
在一种可能的实现方式中，当储能系统soc小于第一范围下限值时，系统惯量系数为：
[0091]
j＝k3socbj0[0092]
其中，k3和b为储能系统soc小于第一范围下限值时的调整系数；j0为系统正常运行时的惯量大小。
[0093]
在一种可能的实现方式中，当储能系统soc大于第一范围上限值时，系统惯量系数为：
[0094]
j＝k4(1-soc)cj0[0095]
其中，k4和c为储能系统soc大于第一范围上限值时的调整系数；j0为系统正常运行时的惯量大小。
[0096]
在本实施例中，获取系统vsg控制的二阶传递函数g(s)及增加阻尼环节后的改进系统传递函数g'(s)，系统传递函数包括阻尼补偿参数，综合考虑系统频率和储能系统soc提供不同的控制策略，当储能系统soc处于第一范围内时，基于惯性常数和阻尼系数调整阻尼补偿参数，并基于系统频率调整系统惯量系数，当储能系统soc未处于第一范围内时，基于储能系统soc调整系统惯量系数，为系统频率提供了惯量支撑，提高了“双高”电网运行稳定性。
[0097]
在一具体实施例中，储能系统soc的第一范围为20％《soc《90％，第一范围下限值为20％，第一范围上限值为90％，相应的不同soc下，系统惯量系数表达式如下：
[0098][0099]
其中，k3和b为储能系统soc小于20％时的调整系数；k4和c为储能系统soc大于90％时的调整系数；k5和k6为储能系统soc处于20％≤soc≤90％范围内时的调整系数；j0为系统正常运行时的惯量大小。
[0100]
参见图4，其示出了本发明实施例提供的仿真验证的分布式发电-储能系统的模型拓扑图，如图4所示，四端交流光储微电网系统主要由光储单元、同步发电机g1、负载四部分组成，整体拓扑结构如图4所示。其中光储单元包括储能装置和分布式发电装置，光储单元
并网侧逆变器采用vsg控制策略，分布式发电装置为光伏发电单元，采用恒功率控制模式，储能装置维持系统的能量双向流动，光伏发电装置和储能装置各自经dc/dc换流器汇集至直流母线后再由dc/ac逆变器并入系统，同步发电机g1工作于恒功率模型，以维持负荷的基本供电需求，负荷侧为恒功率负荷。
[0101]
参见图5，其示出了本发明实施例提供的传统vsg控制添加阻尼补偿前后的bode图对比，如图5所示，其示出了传统vsg控制添加阻尼补偿前后系统的幅度和相位随系统频率的变化情况，可以看出，传统vsg控制添加阻尼补偿前，系统存在谐振尖峰和次同步谐振现象，添加阻尼补偿环节后，系统谐振尖峰的幅值和次同步振荡现象被抑制。
[0102]
下面以一个实施例具体说明本发明的次同步谐振抑制方法，在本发明实施例中，以光伏储能设备接入配电网作为仿真对象来具体说明阻尼补偿策略及参数自适应控制方法。
[0103]
在本实例中，考虑储能元件在正常soc状态情况下0.5s时系统接入负荷的交流母线频率变化情况，对比传统vsg控制方法及本文提出的阻尼补偿方法实际效果。在本实例中，自适应参数中的调整系数分别为：调整系数k1＝2；调整系数k2＝5；参数调整步长为δk
x
＝8；系统频率波动阈值为β＝0.5；系统频率限定最大波动值为δf＝0.02；阻尼补偿环节的比例系数为k
pp
＝3
×
10-5
；阻尼补偿环节的微分系数为k
pd
＝5
×
10-5
。仿真结果如图5和图6所示。
[0104]
参见图6和图7，图6示出了本发明实施例提供的采用传统vsg控制时系统频率变化情况，图7示出了本发明实施例提供的采用自适应阻尼补偿后的系统频率变化情况。
[0105]
在本发明实施例中，图6和图7相对比，可以看出，本发明所提出的方法在系统负荷发生变化时有效提高了系统阻尼，抑制系统的频率振荡现象，使得系统新的稳态频率值更加接近额定频率，变化程度更小。
[0106]
应理解，上述实施例中各步骤的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本发明实施例的实施过程构成限定。
[0107]
以下是本发明的装置实施例，对于其中未尽描述的细节，可以参考上述应对的方法实施例。
[0108]
图8示出了本发明实施例提供的一种次同步谐振抑制装置的结构示意图，为了便于说明，仅示出了与本发明实施例相关的部分，如图8所示次同步谐振抑制装置包括：第一获取模块801、第二获取模块802和调整模块803。
[0109]
其中，第一获取模块801用于获取系统vsg控制的二阶传递函数g(s)及增加阻尼环节后的改进系统传递函数g'(s)；其中，系统传递函数包括阻尼补偿参数。
[0110]
第二获取模块802用于获取系统频率和储能系统soc。
[0111]
当储能系统soc处于第一范围内时，调整模块803用于基于惯性常数和阻尼系数调整阻尼补偿参数，并基于系统频率调整系统惯量系数；当储能系统soc未处于第一范围内时，调整模块803用于基于储能系统soc调整系统惯量系数。
[0112]
在一种可能的实现方式中，第一获取模块801具体用于：系统传递函数包括阻尼补偿参数；阻尼补偿参数包括比例系数和微分系数；改进系统传递函数g'(s)为：
[0113]
[0114]
其中，k
pp
为阻尼补偿环节的比例系数；k
pd
为阻尼补偿环节的微分系数；xg＝ωlg，xg为线路侧感抗，即lc滤波器出口到pcc点的线路感抗；ω为系统角速度；un为逆变器交流侧电压幅值；ug为pcc交流电压幅值；lc＝lg+lo，lc为传递函数二阶系数；lg为线路的等效电感；lo＝(1-j)/k
v1
，lo为内环传递函数的开环增益，其幅值代表输出阻抗的大小；k
v1
为电压控制器pi的积分系数；j为系统惯量系数；rg为线路的等效电阻；s为拉普拉斯算子。
[0115]
在一种可能的实现方式中，第一获取模块801具体用于：基于惯性常数和阻尼系数调整阻尼补偿参数，包括：
[0116]
基于惯性常数和阻尼系数调整比例系数和微分系数；
[0117]
其中，比例系数和微分系数的表达式为：
[0118][0119]
其中，k
pp
为阻尼补偿环节的比例系数；k
pd
为阻尼补偿环节的微分系数；d为阻尼系数；m＝jω，m为惯性转矩；ω为系统角速度；j为系统惯量系数；k1和k2为调整系数；xg＝ωlg，xg为线路侧感抗，即lc滤波器出口到pcc点的线路感抗；un为逆变器交流侧电压幅值；ug为pcc交流电压幅值；lc＝lg+lo，lc为传递函数二阶系数；lg为线路的等效电感；lo＝(1-h)/k
v1
，lo为内环传递函数的开环增益，其幅值代表输出阻抗的大小；k
v1
为电压控制器pi的积分系数；rg为线路的等效电阻；pn＝xgunug，pn为系统传递函数的分子项。
[0120]
在一种可能的实现方式中，第一获取模块801具体用于：二阶传递函数g(s)的表达式为：
[0121][0122]
其中，xg＝ωlg，xg为线路侧感抗，即lc滤波器出口到pcc点的线路感抗；ω为系统角速度；un为逆变器交流侧电压幅值；ug为pcc交流电压幅值；lc＝lg+lo，lc为传递函数二阶系数；lg为线路的等效电感；lo＝(1-h)/k
v1
，lo为内环传递函数的开环增益，其幅值代表输出阻抗的大小；k
v1
为电压控制器pi的积分系数；rg为线路的等效电阻；s为拉普拉斯算子。
[0123]
在一种可能的实现方式中，调整模块803具体用于：当储能系统soc处于第一范围内时，系统惯量系数的表达式为：
[0124][0125]
其中，j0为系统正常运行时的惯量大小；k5和k6为调整系数；δk
x
为参数调整步长；β为系统频率波动阈值；f为系统频率；t为时间；a为指数函数系数。
[0126]
基于系统频率调整系统惯量系数，包括：基于系统频率调整系统惯量系数中的指数函数系数a，表达式为：
[0127][0128]
其中，fm为额定频率；f为实时频率；δf为系统频率限定最大波动值。
[0129]
在一种可能的实现方式中，调整模块803具体用于：基于储能系统soc调整系统惯量系数，包括：
[0130]
在储能系统soc小于第一范围下限值时，系统惯量系数为：
[0131]
j＝k3socbj0[0132]
其中，k3和b为储能系统soc小于第一范围下限值时的调整系数；j0为系统正常运行时的惯量大小。
[0133]
在一种可能的实现方式中，调整模块803具体用于：基于储能系统soc调整系统惯量系数，包括：
[0134]
在储能系统soc大于第一范围上限值时，系统惯量系数为：
[0135]
j＝k4(1-soc)cj0[0136]
其中，k4和c为储能系统soc大于第一范围上限值时的调整系数；j0为系统正常运行时的惯量大小。
[0137]
由上可知，本发明实施例提供的次同步谐振抑制方法首先获取系统vsg控制的二阶传递函数g(s)及增加阻尼环节后的改进系统传递函数g'(s)，系统传递函数包括阻尼补偿参数；然后获取系统频率和储能系统soc；当储能系统soc处于第一范围内时，基于惯性常数和阻尼系数调整阻尼补偿参数，并基于系统频率调整系统惯量系数；当储能系统soc未处于第一范围内时，基于储能系统soc调整系统惯量系数。本实施例综合考虑了系统频率和储能系统soc，抑制了系统次同步谐振现象，提高了“双高”电网运行稳定性。
[0138]
参见图9，其示出了本发明实施例提供的一种电子设备的示意图。如图9所示，该实施例的电子设备9包括：处理器90、存储器91以及存储在所述存储器91中并可在所述处理器90上运行的计算机程序92。所述处理器90执行所述计算机程序92时实现上述各个次同步谐振抑制方法实施例中的步骤，例如图2所示的步骤s201至步骤s204。或者，所述处理器90执行所述计算机程序92时实现上述各装置实施例中各模块/单元的功能，例如图8所示模块801至803的功能。
[0139]
示例性的，所述计算机程序92可以被分割成一个或多个模块/单元，所述一个或者多个模块/单元被存储在所述存储器91中，并由所述处理器90执行，以完成本发明。所述一个或多个模块/单元可以是能够完成特定功能的一系列计算机程序指令段，该指令段用于描述所述计算机程序92在所述电子设备9中的执行过程。例如，所述计算机程序92可以被分割成图8所示的模块801至803。
[0140]
所述电子设备9可以是桌上型计算机、笔记本、掌上电脑及云端服务器等计算设备。所述电子设备9可包括，但不仅限于，处理器90、存储器91。本领域技术人员可以理解，图9仅仅是电子设备9的示例，并不构成对电子设备9的限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件，例如所述电子设备还可以包括输入输出设备、网络接入设备、总线等。
[0141]
所称处理器90可以是中央处理单元(central processing unit，cpu)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(digital signal processor，dsp)、专用集成电路
(application specific integrated circuit，asic)、现场可编程门阵列(field-programmable gate array，fpga)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。
[0142]
所述存储器91可以是所述电子设备9的内部存储单元，例如电子设备9的硬盘或内存。所述存储器91也可以是所述电子设备9的外部存储设备，例如所述电子设备9上配备的插接式硬盘，智能存储卡(smart media card，smc)，安全数字(secure digital，sd)卡，闪存卡(flash card)等。进一步地，所述存储器91还可以既包括所述电子设备9的内部存储单元也包括外部存储设备。所述存储器91用于存储所述计算机程序以及所述电子设备所需的其他程序和数据。所述存储器91还可以用于暂时地存储已经输出或者将要输出的数据。
[0143]
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，仅以上述各功能单元、模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能单元、模块完成，即将所述装置的内部结构划分成不同的功能单元或模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。实施例中的各功能单元、模块可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中，上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。另外，各功能单元、模块的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本技术的保护范围。上述系统中单元、模块的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
[0144]
在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述或记载的部分，可以参见其它实施例的相关描述。
[0145]
本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。
[0146]
在本发明所提供的实施例中，应该理解到，所揭露的装置/电子设备和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置/电子设备实施例仅仅是示意性的，例如，所述模块或单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通讯连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通讯连接，可以是电性，机械或其它的形式。
[0147]
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
[0148]
另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。
[0149]
所述集成的模块/单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或
使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明实现上述实施例方法中的全部或部分流程，也可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一计算机可读存储介质中，该计算机程序在被处理器执行时，可实现上述各个次同步谐振抑制方法实施例的步骤。其中，所述计算机程序包括计算机程序代码，所述计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。所述计算机可读介质可以包括：能够携带所述计算机程序代码的任何实体或装置、记录介质、u盘、移动硬盘、磁碟、光盘、计算机存储器、只读存储器(read-only memory，rom)、随机存取存储器(random access memory，ram)、电载波信号、电信信号以及软件分发介质等。需要说明的是，所述计算机可读介质包含的内容可以根据司法管辖区内立法和专利实践的要求进行适当的增减，例如在某些司法管辖区，根据立法和专利实践，计算机可读介质不包括是电载波信号和电信信号。
[0150]
以上所述实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.一种次同步谐振抑制方法，其特征在于，包括：获取系统虚拟同步发电机vsg控制的二阶传递函数g(s)及增加阻尼环节后的改进系统传递函数g'(s)；其中，所述系统传递函数包括阻尼补偿参数；获取系统频率和储能系统荷电状态soc；当所述储能系统soc处于第一范围内时，基于惯性常数和阻尼系数调整所述阻尼补偿参数，并基于系统频率调整系统惯量系数；当所述储能系统soc未处于所述第一范围内时，基于所述储能系统soc调整所述系统惯量系数。2.根据权利要求1所述的次同步谐振抑制方法，其特征在于，所述阻尼补偿参数包括比例系数和微分系数；所述改进系统传递函数g'(s)为：其中，k
pp
为阻尼补偿环节的比例系数；k
pd
为阻尼补偿环节的微分系数；x
g
＝ωl
g
，x
g
为线路侧感抗；ω为系统角速度；u
n
为逆变器交流侧电压幅值；u
g
为pcc交流电压幅值；l
c
＝l
g
+l
o
，l
c
为传递函数二阶系数；l
g
为线路的等效电感；l
o
＝(1-j)/k
v1
，l
o
为内环传递函数的开环增益，其幅值代表输出阻抗的大小；k
v1
为电压控制器pi的积分系数；j为系统惯量系数；r
g
为线路的等效电阻；s为拉普拉斯算子。3.根据权利要求2所述的次同步谐振抑制方法，其特征在于，所述基于惯性常数和阻尼系数调整阻尼补偿参数，包括：基于所述惯性常数和阻尼系数调整比例系数和微分系数；其中，所述比例系数和所述微分系数的表达式为：其中，k
pp
为阻尼补偿环节的比例系数；k
pd
为阻尼补偿环节的微分系数；d为阻尼系数；m＝jω，m为惯性转矩；ω为系统角速度；j为系统惯量系数；k1和k2为调整系数；x
g
＝ωl
g
，x
g
为线路侧感抗，即lc滤波器出口到pcc点的线路感抗；u
n
为逆变器交流侧电压幅值；u
g
为pcc交流电压幅值；l
c
＝l
g
+l
o
，l
c
为传递函数二阶系数；l
g
为线路的等效电感；l
o
＝(1-h)/k
v1
，l
o
为内环传递函数的开环增益，其幅值代表输出阻抗的大小；k
v1
为电压控制器pi的积分系数；r
g
为线路的等效电阻；p
n
＝x
g
u
n
u
g
，p
n
为系统传递函数的分子项。4.根据权利要求1所述的次同步谐振抑制方法，其特征在于，当所述储能系统soc处于第一范围内时，所述系统惯量系数的表达式为：
其中，j0为系统正常运行时的惯量大小；k5和k6为调整系数；δk
x
为参数调整步长；β为系统频率波动阈值；f为系统频率；t为时间；a为指数函数系数；所述基于系统频率调整系统惯量系数，包括：基于系统频率调整所述系统惯量系数中的指数函数系数a，表达式为：其中，f
m
为额定频率；f为实时频率；δf为系统频率限定最大波动值。5.根据权利要求1所述的次同步谐振抑制方法，其特征在于，所述基于所述储能系统soc调整所述系统惯量系数，包括：在所述储能系统soc小于所述第一范围下限值时，所述系统惯量系数为：j＝k3soc
b
j0其中，k3和b为储能系统soc小于所述第一范围下限值时的调整系数；j0为系统正常运行时的惯量大小。6.根据权利要求1所述的次同步谐振抑制方法，其特征在于，所述基于所述储能系统soc调整所述系统惯量系数，包括：在所述储能系统soc大于所述第一范围上限值时，所述系统惯量系数为：j＝k4(1-soc)
c
j0其中，k4和c为储能系统soc大于所述第一范围上限值时的调整系数；j0为系统正常运行时的惯量大小。7.根据权利要求1所述的次同步谐振抑制方法，其特征在于，所述二阶传递函数g(s)的表达式为：其中，x
g
＝ωl
g
，x
g
为线路侧感抗，即lc滤波器出口到pcc点的线路感抗；ω为系统角速度；u
n
为逆变器交流侧电压幅值；u
g
为pcc交流电压幅值；l
c
＝l
g
+l
o
，l
c
为传递函数二阶系数；l
g
为线路的等效电感；l
o
＝(1-h)/k
v1
，l
o
为内环传递函数的开环增益，其幅值代表输出阻抗的大小；k
v1
为电压控制器pi的积分系数；r
g
为线路的等效电阻；s为拉普拉斯算子。8.一种次同步谐振抑制装置，其特征在于，包括：第一获取模块，用于获取系统vsg控制的二阶传递函数g(s)及增加阻尼环节后的改进系统传递函数g'(s)；其中，所述系统传递函数包括阻尼补偿参数；第二获取模块，用于获取系统频率和储能系统soc；调整模块，当所述储能系统soc处于第一范围内时，所述调整模块用于基于惯性常数和阻尼系数调整所述阻尼补偿参数，并基于系统频率调整系统惯量系数；当所述储能系统soc未处于第一范围内时，所述调整模块用于基于所述储能系统soc调整所述系统惯量系数。
9.一种电子设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现如上的权利要求1至8中任一项所述次同步谐振抑制方法的步骤。10.一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如上的权利要求1至8中任一项所述次同步谐振抑制方法的步骤。

技术总结
本发明提供一种次同步谐振抑制方法、装置、电子设备及存储介质，本发明属于电力系统稳定运行领域，该方法包括：获取系统VSG控制的二阶传递函数G(s)及增加阻尼环节后的改进系统传递函数G'(s)，系统传递函数包括阻尼补偿参数，然后获取系统频率和储能系统SOC，当储能系统SOC处于第一范围内时，基于惯性常数和阻尼系数调整阻尼补偿参数，并基于系统频率调整系统惯量系数，当储能系统SOC未处于第一范围内时，基于储能系统SOC调整系统惯量系数。本发明能够延长储能的使用寿命，提高了“双高”电网运行稳定性。运行稳定性。运行稳定性。


技术研发人员：韩璟琳 胡平 侯若松 陈志永 李洪涛 刘洋
受保护的技术使用者：国网河北省电力有限公司 国家电网有限公司
技术研发日：2023.03.27
技术公布日：2023/8/5