一种提升新能源经柔直孤岛送出系统控制优化方法及装置

摘要

本发明公开了一种提升新能源经柔直孤岛送出系统控制优化方法及装置。方法包括：根据柔直孤岛送出换流站的增益裕度指标以及相位裕度指标，确定电流前馈系数K的第一取值范围、比例增益参数的第二取值范围以及积分增益参数的第三取值范围；采用阻抗稳定判据，根据预先设置的柔直孤岛送出换流站的重载要求，确定电流前馈系数K值、电压外环PI控制器的比例增益参数值以及电压外环PI控制器的积分增益参数值以及确定隔直环节时间常数Tw；根据隔直环节时间常数TW，电流前馈系数K值、电压外环PI控制器的比例增益参数值以及电压外环PI控制器的积分增益参数值，确定新能源电站中锁相环PI控制器的比例增益参数值以及锁相环PI控制器的积分增益参数值。

权利要求

1.一种提升新能源经柔直孤岛送出系统控制优化方法，其特征在于，包括：

利用柔直孤岛送出换流站的电压闭环传递函数，根据所述柔直孤岛送出换流站的增益裕度指标以及相位裕度指标，确定所述柔直孤岛送出换流站的电流前馈系数K的第一取值范围、电压外环PI控制器的比例增益参数的第二取值范围以及所述电压外环PI控制器的积分增益参数的第三取值范围；

采用阻抗稳定判据，根据预先设置的所述柔直孤岛送出换流站的重载要求，在所述第一取值范围内调整所述电流前馈系数K数值、在所述第二取值范围内调整所述电压外环PI控制器的比例增益参数数值以及在所述第三取值范围内调整所述电压外环PI控制器的积分增益参数数值，在输出功率达到极大值的情况下，确定所述电流前馈系数K值、所述电压外环PI控制器的比例增益参数值以及所述电压外环PI控制器的积分增益参数值；

根据所述阻抗稳定判据得出的新能源电站到所述柔直孤岛送出换流站的频率振荡范围，确定隔直环节时间常数Tw；

根据所述隔直环节时间常数TW，所述电流前馈系数K值、所述电压外环PI控制器的比例增益参数值以及所述电压外环PI控制器的积分增益参数值，确定新能源电站中锁相环PI控制器的比例增益参数值以及所述锁相环PI控制器的积分增益参数值，其中所述隔直环节时间常数TW，所述电流前馈系数K值、所述电压外环PI 控制器的比例增益参数值、所述电压外环PI控制器的积分增益参数值设置于所述柔直孤岛送出换流站，所述锁相环PI控制器的比例增益参数值以及所述锁相环PI控制器的积分增益参数值设置于所述新能源电站，用于提升新能源经柔直孤岛送出换流站送出系统输送功率极限。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述电压闭环传递函数公式如下：

其中，z为Z变换算子，kpc为电流内环比例增益，Gvc(z)为电压外环PI控制器的传递函数，ωr为柔直线路等效LC谐振频率，Ts为控制延时，L为等效线路感抗，电流前馈系数K取值范围为0～1，其中Gvc(z)为其中，kpv 是柔直孤岛送出换流站的电压外环控制比例系数，kiv 是柔直孤岛送出换流站的积分系数，s为拉普拉斯变换算子。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述柔直孤岛送出换流站的增益裕度指标为增益裕度大于3dB，并且所述相位裕度指标为相位裕度大于30度。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述阻抗稳定判据公式如下：

其中，Zrz(s)为柔直输出阻抗矩阵，Zin,n(s)为逆变器输出阻抗矩阵，n为新能源电站数量，m为柔直孤岛送出换流站输出电压到新能源电站逆变器并网电压的变比。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述隔直环节时间常数TW，所述电流前馈系数K值、所述电压外环PI控制器的比例增益参数值以及所述电压外环PI控制器的积分增益参数值，确定新能源电站中锁相环PI控制器的比例增益参数值以及所述锁相环PI控制器的积分增益参数值的操作，包括：根据所述新能源电站中逆变器锁相环带宽小于所述柔直孤岛送出换流站电压外环带宽的约束条件，确定所述锁相环PI控制器的比例增益参数的第四取值范围；

从所述锁相环PI控制器的比例增益参数的第四取值范围的最大值逐步降低取值，直至所述隔直环节时间常数TW、所述电流前馈系数K值、所述电压外环PI控制器的比例增益参数值以及所述电压外环PI控制器的积分增益参数值满足所述柔直孤岛送出换流站的重载要求下，确定所述锁相环PI控制器的比例增益参数值；

根据所述锁相环PI控制器的比例增益参数值，确定所述锁相环PI控制器的积分增益参数值，其中所述锁相环PI控制器的积分增益参数值为所述锁相环PI控制器的比例增益参数值的5～50倍。

6.一种提升新能源经柔直孤岛送出系统控制优化装置，其特征在于，包括：

第一确定模块，用于利用柔直孤岛送出换流站的电压闭环传递函数，根据所述柔直孤岛送出换流站的增益裕度指标以及相位裕度指标，确定所述柔直孤岛送出换流站的电流前馈系数K的第一取值范围、电压外环PI控制器的比例增益参数的第二取值范围以及所述电压外环PI控制器的积分增益参数的第三取值范围；

第二确定模块，用于采用阻抗稳定判据，根据预先设置的所述柔直孤岛送出换流站的重载要求，在所述第一取值范围内调整所述电流前馈系数K数值、在所述第二取值范围内调整所述电压外环PI控制器的比例增益参数数值以及在所述第三取值范围内调整所述电压外环PI控制器的积分增益参数数值，在输出功率达到极大值的情况下，确定所述电流前馈系数K值、所述电压外环PI控制器的比例增益参数值以及所述电压外环PI控制器的积分增益参数值；

第三确定模块，用于根据所述阻抗稳定判据得出的新能源电站到所述柔直孤岛送出换流站的频率振荡范围，确定隔直环节时间常数Tw；

第四确定模块，用于根据所述隔直环节时间常数TW，所述电流前馈系数K值、所述电压外环PI控制器的比例增益参数值以及所述电压外环PI控制器的积分增益参数值，确定新能源电站中锁相环PI控制器的比例增益参数值以及所述锁相环PI控制器的积分增益参数值，其中所述隔直环节时间常数TW，所述电流前馈系数K值、所述电压外环PI控制器的比例增益参数值、所述电压外环PI控制器的积分增益参数值设置于所述柔直孤岛送出换流站，所述锁相环PI控制器的比例增益参数值以及所述锁相环PI控制器的积分增益参数值设置于所述新能源电站，用于提升新能源经柔直孤岛送出换流站送出系统输送功率极限。

7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述电压闭环传递函数公式如下：

其中，z为Z变换算子，kpc为电流内环比例增益，Gvc(z)为电压外环PI控制器的传递函数，ωr为柔直线路等效LC谐振频率，Ts为控制延时，L为等效线路感抗，电流前馈系数K取值范围为0～1，其中Gvc(z)为其中，kpv 是柔直孤岛送出换流站的电压外环控制比例系数，kiv 是柔直孤岛送出换流站的积分系数，s为拉普拉斯变换算子。

8.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述柔直孤岛送出换流站的增益裕度指标为增益裕度大于3dB，并且相位裕度指标为所述相位裕度大于30度。

9.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述阻抗稳定判据公式如下：

其中，Zrz(s)为柔直输出阻抗矩阵，Zin,n(s)为逆变器输出阻抗矩阵，n为新能源电站数量，m为柔直孤岛送出换流站输出电压到新能源电站逆变器并网电压的变比。

10.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，第四确定模块，包括：

第一确定子模块，用于根据所述新能源电站中逆变器锁相环带宽小于所述柔直孤岛送出换流站电压外环带宽的约束条件，确定所述锁相环PI控制器的比例增益参数的第四取值范围；

第二确定子模块，用于从所述锁相环PI控制器的比例增益参数的第四取值范围的最大值逐步降低取值，直至所述隔直环节时间常数TW、所述电流前馈系数K值、所述电压外环PI控制器的比例增益参数值以及所述电压外环PI控制器的积分增益参数值满足所述柔直孤岛送出换流站的重载要求，确定所述锁相环PI控制器的比例增益参数值；

第三确定子模块，用于根据所述锁相环PI控制器的比例增益参数值，确定所述锁相环PI控制器的积分增益参数值，其中所述锁相环PI控制器的积分增益参数值为所述锁相环PI控制器的比例增益参数值的5～50倍。

11.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该程序被处理器执行时实现如权利要求1～5中任何一项所述的提升新能源经柔直孤岛送出系统控制优化方法中的步骤。

12.一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在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程序时实现如权利要求1～5中任一项所述的提升新能源经柔直孤岛送出系统控制优化方法中的步骤。

说明书

一种提升新能源经柔直孤岛送出系统控制优化方法及装置

技术领域

[0001] 本申请涉及新能源经柔直孤岛送出系统领域，尤其涉及一种提升新能源经柔直孤岛送出系统控制优化方法及装置。

背景技术

[0002] 柔直输电在大规模、远距离新能源并网发电系统中应用广泛，未来仍具备较大潜力。然而新能源发电系统中逆变器与柔直系统变流器均由电力电子设备构成，电力电子设备之间的控制系统易发生交互作用，并导致系统功率振荡，甚至致使电力系统解列，对供电安全性影响较大。

[0003] 在大规模新能源经柔直孤岛送出系统中，系统功率振荡时有发生。例如，在我国南汇柔直输电系统、南澳柔直输电系统等风电场经柔直送出时俊出现了次同步振荡现象，张北柔直输电工程在新能源发电系统功率增加时，系统也出现了次同步振荡现象，造成了巨大的电力损失和经济损失，由此，提升新能源经柔直孤岛送出系统的输送功率极限有利于提升系统输电能力，保障新能源发电系统的正常运行。

[0004] 然而提升柔直系统输送新能源电力的能力，不仅仅需要优化柔直控制系统及参数，还需优化新能源发电系统逆变器的控制及参数，方可最有效的提升系统稳定性和输送功率极限。

发明内容

[0005] 本申请提供了一种提升新能源经柔直孤岛送出系统控制优化方法及装置，其技术目的是保障大规模新能源经柔直孤岛送出时系统的稳定性，有效提升系统功率送出极限。

[0006] 本申请的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：

[0007] 一种提升新能源经柔直孤岛送出系统控制优化方法，包括：

[0008] 利用柔直孤岛送出换流站的电压闭环传递函数，根据柔直孤岛送出换流站的增益裕度指标以及相位裕度指标，确定柔直孤岛送出换流站的电流前馈系数K的第一取值范围、电压外环PI控制器的比例增益参数的第二取值范围以及电压外环PI控制器的积分增益参数的第三取值范围；

[0009] 采用阻抗稳定判据，根据预先设置的柔直孤岛送出换流站的重载要求，在第一取值范围内调整电流前馈系数K数值、在第二取值范围内调整电压外环PI控制器的比例增益参数数值以及在第三取值范围内调整电压外环PI控制器的积分增益参数数值，在输出功率达到极大值的情况下，确定电流前馈系数K值、电压外环PI控制器的比例增益参数值以及电压外环PI控制器的积分增益参数值；

[0010] 根据阻抗稳定判据得出的新能源电站到柔直孤岛送出换流站的频率振荡范围，确定隔直环节时间常数Tw；

[0011] 根据隔直环节时间常数TW，电流前馈系数K值、电压外环PI控制器的比例增益参数值以及电压外环PI控制器的积分增益参数值，确定新能源电站中锁相环PI控制器的比例增益参数值以及锁相环PI控制器的积分增益参数值，其中

[0012] 隔直环节时间常数TW，电流前馈系数K值、电压外环PI控制器的比例增益参数值、电压外环PI控制器的积分增益参数值设置于柔直孤岛送出换流站，锁相环PI控制器的比例增益参数值以及锁相环PI控制器的积分增益参数值设置于新能源电站，用于提升新能源经柔直孤岛送出换流站送出系统输送功率极限。

[0013] 可选地，电压闭环传递函数公式如下：

[0014]

[0015] 其中，z为Z变换算子，kpc为电流内环比例增益，Gvc(z)为电压外环PI控制器的传递函数，ωr为柔直线路等效LC谐振频率，Ts为控制延时，L为等效线路感抗，电流前馈系数K取值范围为0~1，其中Gvc(z)为

[0016]

[0017] 其中，Kpv是柔直孤岛送出换流站的电压外环控制比例系数，Kiv是柔直孤岛送出换流站的积分系数，s为拉普拉斯变换算子。

[0018] 可选地，柔直孤岛送出换流站的增益裕度指标为增益裕度大于3dB，并且相位裕度指标为相位裕度大于30度。

[0019] 可选地，阻抗稳定判据公式如下：

[0020]

[0021] 其中，Zrz(s)为柔直输出阻抗矩阵，Zin,n(s)为逆变器输出阻抗矩阵，n为新能源电站数量，m为柔直孤岛送出换流站输出电压到新能源电站逆变器并网电压的变比。

[0022] 可选地，根据隔直环节时间常数TW，电流前馈系数K值、电压外环PI控制器的比例增益参数值以及电压外环PI控制器的积分增益参数值，确定新能源电站中锁相环PI控制器的比例增益参数值以及锁相环PI控制器的积分增益参数值的操作，包括：

[0023] 根据新能源电站中逆变器锁相环带宽小于柔直孤岛送出换流站电压外环带宽的约束条件，确定锁相环PI控制器的比例增益参数的第四取值范围；

[0024] 从锁相环PI控制器的比例增益的第四取值范围的最大值逐步降低取值，在满足柔直孤岛送出换流站的重载要求下的的隔直环节时间常数TW，电流前馈系数K值、电压外环PI控制器的比例增益参数值以及电压外环PI控制器的积分增益参数值的情况下，确定锁相环PI控制器的比例增益参数值；

[0025] 根据锁相环PI控制器的比例增益参数值，确定锁相环PI控制器的积分增益参数值，其中锁相环PI控制器的积分增益参数值为锁相环PI控制器的比例增益参数值的5 50~倍。

[0026] 根据本发明的另一个方面，提供了一种提升新能源经柔直孤岛送出系统控制优化装置，包括：

[0027] 第一确定模块，用于利用柔直孤岛送出换流站的电压闭环传递函数，根据柔直孤岛送出换流站的增益裕度指标以及相位裕度指标，确定柔直孤岛送出换流站的电流前馈系数K的第一取值范围、电压外环PI控制器的比例增益参数的第二取值范围以及电压外环PI控制器的积分增益参数的第三取值范围；

[0028] 第二确定模块，用于采用阻抗稳定判据，根据预先设置的柔直孤岛送出换流站的重载要求，在第一取值范围内调整电流前馈系数K数值、在第二取值范围内调整电压外环PI控制器的比例增益参数数值以及在第三取值范围内调整电压外环PI控制器的积分增益参数数值，在输出功率达到极大值的情况下，确定电流前馈系数K值、电压外环PI控制器的比例增益参数值以及电压外环PI控制器的积分增益参数值；

[0029] 第三确定模块，用于根据阻抗稳定判据得出的新能源电站到柔直孤岛送出换流站的频率振荡范围，确定隔直环节时间常数Tw；

[0030] 第四确定模块，用于根据隔直环节时间常数TW，电流前馈系数K值、电压外环PI控制器的比例增益参数值以及电压外环PI控制器的积分增益参数值，确定新能源电站中锁相环PI控制器的比例增益参数值以及锁相环PI控制器的积分增益参数值，其中

[0031] 隔直环节时间常数TW，电流前馈系数K值、电压外环PI控制器的比例增益参数值、电压外环PI控制器的积分增益参数值、锁相环PI控制器的比例增益参数值设置于柔直孤岛送出换流站，锁相环PI控制器的积分增益参数值设置于新能源电站，用于提升新能源经柔直孤岛送出换流站送出系统输送功率极限。

[0032] 根据本发明的又一个方面，提供了一种计算机可读存储介质，所述存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序用于执行本发明上述任一方面所述的方法。

[0033] 根据本发明的又一个方面，提供了一种电子设备，所述电子设备包括：处理器；用于存储所述处理器可执行指令的存储器；所述处理器，用于从所述存储器中读取所述可执行指令，并执行所述指令以实现本发明上述任一方面所述的方法。

[0034] 从而，发明提供的一种提升新能源经柔直孤岛送出系统控制优化方法，根据柔直系统的重载要求、增益裕度、相位裕度指标以及阻抗稳定判据等因素，确定柔直参数的最佳设定以及电流前馈系数的设定，保证柔直系统的轻载稳定性，提升带载能力。同时配合新能源发电系统逆变器锁相环参数的优化，可有效提升新能源经柔直孤岛送出系统稳定性，并提升其输送功率极限。

附图说明

[0035] 图1是本发明一示例性实施例提供的提升新能源经柔直孤岛送出系统控制优化方法的流程示意图；

[0036] 图2为发明实施例中新能源电站经柔直孤岛送出换流站并网送出仿真模型结构示意图；

[0037] 图3为本发明所述的改进柔直系统控制方法示意图；

[0038] 图4为本发明所述的新能源发电系统逆变器控制方法示意图；

[0039] 图5为本发明实施例中柔直采用传统控制及参数设计新能源并网点的电压和电流波形图；

[0040] 图6为本发明实施例中柔直采用改进控制方法及参数优化后的新能源并网点的电压和电流波形图；

[0041] 图7是本发明一示例性实施例提供的提升新能源经柔直孤岛送出系统控制优化装置的流程示意图；

[0042] 图8是本发明一示例性实施例提供的电子设备的结构。

具体实施方式

[0043] 下面，将参考附图详细地描述根据本发明的示例实施例。显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是本发明的全部实施例，应理解，本发明不受这里描述的示例实施例的限制。

[0044] 应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。

[0045] 本领域技术人员可以理解，本发明实施例中的“第一”、“第二”等术语仅用于区别不同步骤、设备或模块等，既不代表任何特定技术含义，也不表示它们之间的必然逻辑顺序。

[0046] 还应理解，在本发明实施例中，“多个”可以指两个或两个以上，“至少一个”可以指一个、两个或两个以上。

[0047] 还应理解，对于本发明实施例中提及的任一部件、数据或结构，在没有明确限定或者在前后文给出相反启示的情况下，一般可以理解为一个或多个。

[0048] 另外，本发明中术语“和/或”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本发明中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

[0049] 还应理解，本发明对各个实施例的描述着重强调各个实施例之间的不同之处，其相同或相似之处可以相互参考，为了简洁，不再一一赘述。

[0050] 同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。

[0051] 以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。

[0052] 对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。

[0053] 应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

[0054] 本发明实施例可以应用于终端设备、计算机系统、服务器等电子设备，其可与众多其它通用或专用计算系统环境或配置一起操作。适于与终端设备、计算机系统、服务器等电子设备一起使用的众所周知的终端设备、计算系统、环境和/或配置的例子包括但不限于：个人计算机系统、服务器计算机系统、瘦客户机、厚客户机、手持或膝上设备、基于微处理器的系统、机顶盒、可编程消费电子产品、网络个人电脑、小型计算机系统﹑大型计算机系统和包括上述任何系统的分布式云计算技术环境，等等。

[0055] 终端设备、计算机系统、服务器等电子设备可以在由计算机系统执行的计算机系统可执行指令(诸如程序模块)的一般语境下描述。通常，程序模块可以包括例程、程序、目标程序、组件、逻辑、数据结构等等，它们执行特定的任务或者实现特定的抽象数据类型。计算机系统/服务器可以在分布式云计算环境中实施，分布式云计算环境中，任务是由通过通信网络链接的远程处理设备执行的。在分布式云计算环境中，程序模块可以位于包括存储设备的本地或远程计算系统存储介质上。

[0056] 示例性方法

[0057] 图1是本发明一示例性实施例提供的提升新能源经柔直孤岛送出系统控制优化方法，图2示出了新能源电站经柔直孤岛送出换流站并网送出仿真模型结构示意图。其中，提升新能源经柔直孤岛送出系统控制优化方法包括：

[0058] 步骤S101：利用柔直孤岛送出换流站的电压闭环传递函数，根据柔直孤岛送出换流站的增益裕度指标以及相位裕度指标，确定柔直孤岛送出换流站的电流前馈系数K的第一取值范围、电压外环PI控制器的比例增益参数的第二取值范围以及电压外环PI控制器的积分增益参数的第三取值范围。

[0059] 可选地，电压闭环传递函数公式如下公式（1）：

[0060](1)

[0061] 其中，z为Z变换算子，kpc为电流内环比例增益，Gvc(z)为电压外环PI控制器的传递函数，ωr为柔直线路等效LC谐振频率，Ts为控制延时，L为等效线路感抗，电流前馈系数K取值范围为0~1，其中Gvc(z)为公式（2）

[0062] (2)

[0063] 其中，Kpv是柔直孤岛送出换流站的电压外环控制比例系数，Kiv是柔直孤岛送出换流站的积分系数，s为拉普拉斯变换算子。

[0064] 可选地，柔直孤岛送出换流站的增益裕度指标为增益裕度大于3dB，并且相位裕度指标为相位裕度大于30度。

[0065] 具体地，如图3所示，本发明所采用改进柔直控制方法主要参数包括电流前馈系数K，隔直环节时间常数Tw、电压外环PI控制器参数。如图4所示，新能源发电系统逆变器控制系统的主要参数包括电流内环PI控制器参数和锁相环PI控制器参数。

[0066] 根据柔直线路参数和控制延时，对柔直轻载稳定性进行分析，即增大电流前馈系数K和电压外环PI控制器比例、积分增益可以提高输送功率。那么如果无限制的增大这3个系数，又会导致柔直轻载时稳定性下降直至失稳，因此在柔直系统稳定状态下这3个系数存在一定的取值范围。以系统增益裕度大于3dB，相位裕度大于30度为指标，确定电流前馈系数K基本范围（Kmin1，Kmax1）（第一取值范围）、电压闭环PI控制器比例增益基本范围（kpvmin1，kpvmax1）（第二取值范围）和积分增益基本范围（kivmin1，kivmax1）（第三取值范围）。

[0067] 步骤S102：采用阻抗稳定判据，根据预先设置的柔直孤岛送出换流站的重载要求，在第一取值范围内调整电流前馈系数K数值、在第二取值范围内调整电压外环PI控制器的比例增益参数数值以及在第三取值范围内调整电压外环PI控制器的积分增益参数数值，在输出功率达到极大值的情况下，确定电流前馈系数K值、电压外环PI控制器的比例增益参数值以及电压外环PI控制器的积分增益参数值。

[0068] 步骤S103：根据阻抗稳定判据得出的新能源电站到柔直孤岛送出换流站的频率振荡范围，确定隔直环节时间常数Tw。

[0069] 可选地，阻抗稳定判据公式如下公式（3）：

[0070] （3）

[0071] 其中，Zrz(s)为柔直输出阻抗矩阵，Zin,n(s)为逆变器输出阻抗矩阵，n为新能源电站数量，m为柔直孤岛送出换流站输出电压到新能源电站逆变器并网电压的变比。

[0072] 具体地，其中阻抗的稳定性判据使用电网阻抗与逆变器等效输出阻抗的比值来判定逆变器并网系统的稳定性，并用该比值来表征系统的真实相位裕度。考虑柔直重载工况，基于柔性直流输电的输出阻抗和新能源发电系统逆变器的输出阻抗，采用阻抗稳定判据，以系统增益裕度大于3dB，相位裕度大于30度为指标，在（Kmin1，Kmax1）范围内变化电流前馈系数K，分别在（kpvmin1，kpvmax1）和（kivmin1，kivmax1）范围内变化柔直电压外环PI控制器比例增益和积分增益，判断柔直系统输送新能源发电系统功率值，并选择功率传输极大值下的系数K、隔直环节时间常数Tw和外环PI比例增益和积分增益，即确定电流前馈系数K值、电压外环PI控制器的比例增益参数值以及电压外环PI控制器的积分增益参数值。

[0073] 步骤S104：根据隔直环节时间常数TW，电流前馈系数K值、电压外环PI控制器的比例增益参数值以及电压外环PI控制器的积分增益参数值，确定新能源电站中锁相环PI控制器的比例增益参数值以及锁相环PI控制器的积分增益参数值，其中

[0074] 隔直环节时间常数TW，电流前馈系数K值、电压外环PI控制器的比例增益参数值、电压外环PI控制器的积分增益参数值设置于柔直孤岛送出换流站，锁相环PI控制器的比例增益参数值以及锁相环PI控制器的积分增益参数值设置于新能源电站，用于提升新能源经柔直孤岛送出换流站送出系统输送功率极限。

[0075] 可选地，根据隔直环节时间常数TW，电流前馈系数K值、电压外环PI控制器的比例增益参数值以及电压外环PI控制器的积分增益参数值，确定新能源电站中锁相环PI控制器的比例增益参数值以及锁相环PI控制器的积分增益参数值的操作，包括：

[0076] 根据新能源电站中逆变器锁相环带宽小于柔直孤岛送出换流站电压外环带宽的约束条件，确定锁相环PI控制器的比例增益参数的第四取值范围；

[0077] 从锁相环PI控制器的比例增益的第四取值范围的最大值逐步降低取值，在满足柔直孤岛送出换流站的重载要求下的的隔直环节时间常数TW，电流前馈系数K值、电压外环PI控制器的比例增益参数值以及电压外环PI控制器的积分增益参数值的情况下，确定锁相环PI控制器的比例增益参数值；

[0078] 根据锁相环PI控制器的比例增益参数值，确定锁相环PI控制器的积分增益参数值，其中锁相环PI控制器的积分增益参数值为锁相环PI控制器的比例增益参数值的5 50~倍。

[0079] 具体地，以新能源发电系统中逆变器锁相环带宽小于柔直电压外环带宽为约束，确定锁相环PI控制器比例增益参数kppll基本范围（kppllmin, kppllmax），然后逐步降低其锁相环PI控制器比例增益，直至新能源经柔直孤岛送出系统输送功率满足要求，锁相环PI控制器积分增益可选择为kppll的5倍至50倍之间。

[0080] 将本发明应用到中国某新能源经柔直孤岛送出系统仿真研究中，柔直改进控制方法如图2所示，新能源发电系统逆变器的控制方法如图3所示。系统包含5个新能源发电系统场站，其额定输出功率分别为100MW,400MW,300MW,300MW,400MW，额定并网电压690V。柔直系统额定功率为1500MW，交流额定电压230kV，线路阻抗等效电感为12.8mH，线路阻抗等效电容为1.6uF。

[0081] 采用本申请提供的方法，系统参数优化具体实施步骤如下：

[0082] 1.通过分析柔直系统轻载稳定性，以增益裕度大于3db，相位裕度大于6db为约束，计算电压前馈系数K和电压外环PI控制器比例增益和积分增益取值范围，例如，可得当K取1时，电压外环PI控制器比例增益取值范围为（0.011，0.037）；当K取值为0.5时，电压外环PI控制器比例增益取值范围为（0.0037，0.03）。电压外环PI控制器积分增益为10 500倍的该~PI控制器比例增益。隔直环节时间常数Tw取1。

[0083] 2.考虑柔直重载工况，采用阻抗稳定判据，以系统增益裕度大于3dB，相位裕度大于30度为指标，变化K和PI控制器参数，观察系统最大输送功率。例如，以锁相环带宽为100Hz为例，K为1时，PI比例增益为0.022，积分增益为6.6时，系统可传输850MW有功功率；K为0.5时，PI比例增益为0.022，积分增益为6.6时，系统可传输1400MW有功功率。此时K可取值为0.5，PI控制器比例增益可取值为0.022。考虑新能源经柔直孤岛送出系统的振荡频段，隔直环节时间常数Tw取1。；

[0084] 3.当PI控制器比例增益为0.022，积分增益为6.6时，电压外环带宽约为180Hz。使锁相环带宽从180Hz逐步降低，直至锁相环带宽降至约60Hz，系统传输功率可达到1500MW,且增益裕度大于3dB，相位裕度大于30度，满足要求。若要求系统稳定裕度更高，可继续降低锁相环带宽，直至稳定裕度也满足要求。

[0085] 从而，本发明提供的一种提升新能源经柔直孤岛送出系统控制优化方法，可获取柔直系统的优化控制参数，保证柔直系统的轻载稳定性，提升带载能力，同时配合新能源发电系统逆变器锁相环参数的优化，可有效提升新能源经柔直孤岛送出系统稳定性，并提升其输送功率极限。

[0086] 此外，图5为柔直采用传统控制及参数设计新能源并网点的电压和电流波形图；

[0087] 和图6分别示出了新能源经柔直孤岛送出系统的输出功率在本发明推算功率极限范围之内时的交流电压和电流波形图以及超过本发明推算功率极限时新能源并网点的交流电压和电流波形图，曲线证明了推算方法的正确性。

[0088] 示例性装置

[0089] 图7是根据本发明的另一个方面，提供了一种新能源电站经柔直孤岛送出系统的输送功率极限推算装置，如图7所示，装置700包括：

[0090] 第一确定模块710，用于利用柔直孤岛送出换流站的电压闭环传递函数，根据柔直孤岛送出换流站的增益裕度指标以及相位裕度指标，确定柔直孤岛送出换流站的电流前馈系数K的第一取值范围、电压外环PI控制器的比例增益参数的第二取值范围以及电压外环PI控制器的积分增益参数的第三取值范围；

[0091] 第二确定模块720，用于采用阻抗稳定判据，根据预先设置的柔直孤岛送出换流站的重载要求，在第一取值范围内调整电流前馈系数K数值、在第二取值范围内调整电压外环PI控制器的比例增益参数数值以及在第三取值范围内调整电压外环PI控制器的积分增益参数数值，在输出功率达到极大值的情况下，确定电流前馈系数K值、电压外环PI控制器的比例增益参数值以及电压外环PI控制器的积分增益参数值；

[0092] 第三确定模块730，用于根据阻抗稳定判据得出的新能源电站到柔直孤岛送出换流站的频率振荡范围，确定隔直环节时间常数Tw；

[0093] 第四确定模块740，用于根据隔直环节时间常数TW，电流前馈系数K值、电压外环PI控制器的比例增益参数值以及电压外环PI控制器的积分增益参数值，确定新能源电站中锁相环PI控制器的比例增益参数值以及锁相环PI控制器的积分增益参数值，其中

[0094] 隔直环节时间常数TW，电流前馈系数K值、电压外环PI控制器的比例增益参数值、电压外环PI控制器的积分增益参数值设置于柔直孤岛送出换流站，锁相环PI控制器的比例增益参数值以及锁相环PI控制器的积分增益参数值设置于新能源电站，用于提升新能源经柔直孤岛送出换流站送出系统输送功率极限。

[0095] 可选地，电压闭环传递函数公式如下：

[0096]

[0097] 其中，z为Z变换算子，kpc为电流内环比例增益，Gvc(z)为电压外环PI控制器的传递函数，ωr为柔直线路等效LC谐振频率，Ts为控制延时，L为等效线路感抗，电流前馈系数K取值范围为0~1，其中Gvc(z)为

[0098]

[0099] 其中，Kpv是柔直孤岛送出换流站的电压外环控制比例系数，Kiv是柔直孤岛送出换流站的积分系数，s为拉普拉斯变换算子。

[0100] 可选地，柔直孤岛送出换流站的增益裕度指标为增益裕度大于3dB，并且相位裕度指标为相位裕度大于30度。

[0101] 可选地，阻抗稳定判据公式如下：

[0102]

[0103] 其中，Zrz(s)为柔直输出阻抗矩阵，Zin,n(s)为逆变器输出阻抗矩阵，n为新能源电站数量，m为柔直孤岛送出换流站输出电压到新能源电站逆变器并网电压的变比。

[0104] 可选地，第四确定模块740，包括：

[0105] 第一确定子模块，用于根据新能源电站中逆变器锁相环带宽小于柔直孤岛送出换流站电压外环带宽的约束条件，确定锁相环PI控制器的比例增益参数的第四取值范围；

[0106] 第二确定子模块，用于从锁相环PI控制器的比例增益的第四取值范围的最大值逐步降低取值，在满足柔直孤岛送出换流站的重载要求下的的隔直环节时间常数TW，电流前馈系数K值、电压外环PI控制器的比例增益参数值以及电压外环PI控制器的积分增益参数值的情况下，确定锁相环PI控制器的比例增益参数值；

[0107] 第三确定子模块，用于根据锁相环PI控制器的比例增益参数值，确定锁相环PI控制器的积分增益参数值，其中锁相环PI控制器的积分增益参数值为锁相环PI控制器的比例增益参数值的5 50倍。~

[0108] 示例性电子设备

[0109] 图8是本发明一示例性实施例提供的电子设备的结构。该电子设备可以是第一设备和第二设备中的任一个或两者、或与它们独立的单机设备，该单机设备可以与第一设备和第二设备进行通信，以从它们接收所采集到的输入信号。图8图示了根据本发明实施例的电子设备的框图。如图8所示，电子设备800包括一个或多个处理器801和存储器802。

[0110] 处理器801可以是中央处理单元（CPU）或者具有数据处理能力和/或指令执行能力的其他形式的处理单元，并且可以控制电子设备中的其他组件以执行期望的功能。

[0111] 存储器802可以包括一个或多个计算机程序产品，所述计算机程序产品可以包括各种形式的计算机可读存储介质，例如易失性存储器和/或非易失性存储器。所述易失性存储器例如可以包括随机存取存储器（RAM）和/或高速缓冲存储器（cache）等。所述非易失性存储器例如可以包括只读存储器（ROM）、硬盘、闪存等。在所述计算机可读存储介质上可以存储一个或多个计算机程序指令，处理器801可以运行所述程序指令，以实现上文所述的本发明的各个实施例的软件程序的对历史变更记录进行信息挖掘的方法以及/或者其他期望的功能。在一个示例中，电子设备还可以包括：输入装置803和输出装置804，这些组件通过总线系统和/或其他形式的连接机构（未示出）互连。

[0112] 此外，该输入装置803还可以包括例如键盘、鼠标等等。

[0113] 该输出装置804可以向外部输出各种信息。该输出装置804可以包括例如显示器、扬声器、打印机、以及通信网络及其所连接的远程输出设备等等。

[0114] 当然，为了简化，图8中仅示出了该电子设备中与本发明有关的组件中的一些，省略了诸如总线、输入/输出接口等等的组件。除此之外，根据具体应用情况，电子设备还可以包括任何其他适当的组件。

[0115] 示例性计算机程序产品和计算机可读存储介质

[0116] 除了上述方法和设备以外，本发明的实施例还可以是计算机程序产品，其包括计算机程序指令，所述计算机程序指令在被处理器运行时使得所述处理器执行本说明书上述“示例性方法”部分中描述的根据本发明各种实施例的对历史变更记录进行信息挖掘的方法中的步骤。

[0117] 所述计算机程序产品可以以一种或多种程序设计语言的任意组合来编写用于执行本发明实施例操作的程序代码，所述程序设计语言包括面向对象的程序设计语言，诸如Java、C++等，还包括常规的过程式程序设计语言，诸如“C”语言或类似的程序设计语言。程序代码可以完全地在用户计算设备上执行、部分地在用户设备上执行、作为一个独立的软件包执行、部分在用户计算设备上部分在远程计算设备上执行、或者完全在远程计算设备或服务器上执行。

[0118] 此外，本发明的实施例还可以是计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序指令，所述计算机程序指令在被处理器运行时使得所述处理器执行本说明书上述“示例性方法”部分中描述的根据本发明各种实施例的对历史变更记录进行信息挖掘的方法中的步骤。

[0119] 所述计算机可读存储介质可以采用一个或多个可读介质的任意组合。可读介质可以是可读信号介质或者可读存储介质。可读存储介质例如可以包括但不限于电、磁、光、电磁、红外线、或半导体的系统、系统或器件，或者任意以上的组合。可读存储介质的更具体的例子（非穷举的列表）包括：具有一个或多个导线的电连接、便携式盘、硬盘、随机存取存储器（RAM）、只读存储器（ROM）、可擦式可编程只读存储器（EPROM或闪存）、光纤、便携式紧凑盘只读存储器（CD‑ROM）、光存储器件、磁存储器件、或者上述的任意合适的组合。

[0120] 以上结合具体实施例描述了本发明的基本原理，但是，需要指出的是，在本发明中提及的优点、优势、效果等仅是示例而非限制，不能认为这些优点、优势、效果等是本发明的各个实施例必须具备的。另外，上述公开的具体细节仅是为了示例的作用和便于理解的作用，而非限制，上述细节并不限制本发明为必须采用上述具体的细节来实现。

[0121] 本说明书中各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其它实施例的不同之处，各个实施例之间相同或相似的部分相互参见即可。对于系统实施例而言，由于其与方法实施例基本对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。

[0122] 本发明中涉及的器件、系统、设备、系统的方框图仅作为例示性的例子并且不意图要求或暗示必须按照方框图示出的方式进行连接、布置、配置。如本领域技术人员将认识到的，可以按任意方式连接、布置、配置这些器件、系统、设备、系统。诸如“包括”、“包含”、“具 有”等等的词语是开放性词汇，指“包括但不限于”，且可与其互换使用。这里所使用的词汇“或”和“和”指词汇“和/或”，且可与其互换使用，除非上下文明确指示不是如此。这里所使用的词汇“诸如”指词组“诸如但不限于”，且可与其互换使用。

[0123] 可能以许多方式来实现本发明的方法和系统。例如，可通过软件、硬件、固件或者软件、硬件、固件的任何组合来实现本发明的方法和系统。用于所述方法的步骤的上述顺序仅是为了进行说明，本发明的方法的步骤不限于以上具体描述的顺序，除非以其它方式特别说明。此外，在一些实施例中，还可将本发明实施为记录在记录介质中的程序，这些程序包括用于实现根据本发明的方法的机器可读指令。因而，本发明还覆盖存储用于执行根据本发明的方法的程序的记录介质。

[0124] 还需要指出的是，在本发明的系统、设备和方法中，各部件或各步骤是可以分解和/或重新组合的。这些分解和/或重新组合应视为本发明的等效方案。提供所公开的方面的以上描述以使本领域的任何技术人员能够做出或者使用本发明。对这些方面的各种修改对于本领域技术人员而言是非常显而易见的，并且在此定义的一般原理可以应用于其他方面而不脱离本发明的范围。因此，本发明不意图被限制到在此示出的方面，而是按照与在此公开的原理和新颖的特征一致的最宽范围。

[0125] 为了例示和描述的目的已经给出了以上描述。此外，此描述不意图将本发明的实施例限制到在此公开的形式。尽管以上已经讨论了多个示例方面和实施例，但是本领域技术人员将认识到其某些变型、修改、改变、添加和子组合。