[發(fā)明專利]風(fēng)電集群孤網(wǎng)接入柔直電網(wǎng)時(shí)換流站穩(wěn)態(tài)運(yùn)行區(qū)間方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710361383.9
• 申請(qǐng)日: 2017-05-19
• 公開（公告）號(hào): CN107017652A
• 公開（公告）日: 2017-08-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉瑩;王澤忠
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 華北電力大學(xué)
• 主分類號(hào): H02J3/36
• 分類號(hào): H02J3/36;H02J3/16
• 代理公司: 北京華仲龍騰專利代理事務(wù)所(普通合伙)11548
• 代理人: 李靜

1.風(fēng)電集群孤網(wǎng)接入柔直電網(wǎng)時(shí)換流站穩(wěn)態(tài)運(yùn)行區(qū)間方法，其包括以下步驟：

(1)風(fēng)電集群為無源電源，建立單端VSC-HVDC等效模型，模型如下：

將流站接入到無源系統(tǒng)中，從無源系統(tǒng)到換流站的輸電通道阻抗為Z_sys＝R_sys+X_sys；

風(fēng)電集群出口電壓為

換流站交流母線用公共連接點(diǎn)PCC來表示，從無源系統(tǒng)注入到PCC的功率為P_s+jQ_s；

基于電壓源換流器型直流輸電采用單相基波等效電路來表示，并設(shè)其輸出電壓基波相量為其中，X_link是換流站交流母線PCC與Δ之間的連接電抗，X_link＝X_T+X_L0/2，其中X_L0為基頻下的橋臂電抗；

(2)研究注入PCC節(jié)點(diǎn)的有功功率P_s和無功功率Q_s的運(yùn)行范圍，以v點(diǎn)輸出的有功功率P_v和無功功率Q_v作為中間變量S_v＝P_v+jQ_v，對(duì)P_s和Q_s的運(yùn)行范圍進(jìn)行分析，v節(jié)點(diǎn)電壓為電壓源換流站控制的對(duì)象，其在無源網(wǎng)絡(luò)中看作平衡節(jié)點(diǎn)即vθ節(jié)點(diǎn)，故有

(3)建立換流站PQ運(yùn)行區(qū)間需要考慮的約束條件；

(4)由步驟(3)的約束條件共同決定的電壓源換流器型直流輸電功率特性的邊界曲線；

(5)根據(jù)步驟(4)的邊界曲線來確定換流站穩(wěn)態(tài)運(yùn)行范圍。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的風(fēng)電集群孤網(wǎng)接入柔直電網(wǎng)時(shí)換流站穩(wěn)態(tài)運(yùn)行區(qū)間方法，其特征在于：所述步驟(3)中，約束條件具體為：

(i)電壓源換流站的輸出電壓調(diào)制比約束：

v節(jié)點(diǎn)電壓和輸出功率已知，可以計(jì)算出Δ節(jié)點(diǎn)電壓：

U_Δ∠δ_Δ＝(U_v+ΔU₁)+jδU₁(1-3)

通常定義電壓源換流站的輸出電壓調(diào)制比m等于Δ導(dǎo)航的基波相電壓幅值U_Δm除以U_dc/2：

考慮實(shí)際運(yùn)行時(shí)換流器的約束條件，需要校驗(yàn)輸出電壓調(diào)制比

0.85≤m≤1.0(1-6)

(ii)公共連接點(diǎn)節(jié)點(diǎn)電壓約束：計(jì)算PCC節(jié)點(diǎn)電壓：

由于風(fēng)電集群內(nèi)電壓的穩(wěn)定依賴于電壓源換流站的動(dòng)態(tài)無功功率調(diào)節(jié)，故考慮工程中實(shí)際運(yùn)行情況，電壓應(yīng)滿足正常電壓偏移范圍

0.97p.u≤U_pcc≤1.07p.u(1-12)

(iii)風(fēng)電集群出口節(jié)點(diǎn)電壓約束：計(jì)算無源系統(tǒng)等效節(jié)點(diǎn)電壓

P_s＝P_v (1-13)

同樣考慮工程中實(shí)際運(yùn)行情況，電壓應(yīng)滿足正常電壓偏移范圍：

0.97p.u≤U_s≤1.07p.u (1-19)

(iv)考慮實(shí)際運(yùn)行時(shí)換流器的約束條件，換流站輸出電流約束：

(v)考慮柔性直流輸電傳輸?shù)挠泄β适茏畲笾绷骶€路電流限制

-U_dI_max≤P_s≤U_dI_max (1-21)。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的風(fēng)電集群孤網(wǎng)接入柔直電網(wǎng)時(shí)換流站穩(wěn)態(tài)運(yùn)行區(qū)間方法，其特征在于：確定換流站穩(wěn)態(tài)運(yùn)行范圍的步驟可以劃分為：

1)設(shè)已知換流站在v點(diǎn)的額定視在功率為S_vN，即當(dāng)時(shí)，VSC本身是允許運(yùn)行的；將區(qū)域劃分為若干細(xì)小區(qū)塊，每個(gè)區(qū)塊用相應(yīng)的功率點(diǎn)(P_v+jQ_v)表示，對(duì)于所有功率點(diǎn)，重復(fù)以下步驟；

2)根據(jù)方程式(1-1到1-4)計(jì)算Δ節(jié)點(diǎn)電壓，式(1-5)計(jì)算調(diào)制比；

3)考慮實(shí)際運(yùn)行時(shí)換流站的約束條件，根據(jù)判別式(1-6)判斷輸出電壓調(diào)制比校核所求的Δ節(jié)點(diǎn)電壓是否滿足要求，如果滿足要求，表明該功率點(diǎn)是一個(gè)合理的功率點(diǎn)，再通過下面的步驟進(jìn)一步校驗(yàn)；

4)根據(jù)方程式(1-8到1-11)計(jì)算PCC節(jié)點(diǎn)電壓；

5)考慮電力系統(tǒng)實(shí)際工程中電壓正常偏移量范圍，根據(jù)判別式(1-12)校驗(yàn)PCC節(jié)點(diǎn)電壓是否滿足電壓約束要求，如果能夠滿足約束，表明該功率點(diǎn)是一個(gè)合理的功率點(diǎn)，再進(jìn)行下一步校驗(yàn)；

6)根據(jù)式(1-14到1-15)計(jì)算輸送功率P_s和Q_s，根據(jù)方程式(1-16到1-18)計(jì)算節(jié)點(diǎn)電壓；

7)同理考慮電力系統(tǒng)工程中電壓正常偏移量，根據(jù)判別式(1-19)校驗(yàn)節(jié)點(diǎn)電壓是否滿足電壓約束要求，如果能滿足約束，表明該功率點(diǎn)是一個(gè)合理的功率點(diǎn)，再進(jìn)行下一步校驗(yàn)；

8)根據(jù)判別式(1-20)從換流器輸出電流方面校核電流是否滿足要求；如果滿足要求，進(jìn)行下一步校核；

9)根據(jù)判別式(1-21)考慮柔性直流輸電傳輸?shù)挠泄β适茏畲笾绷骶€路電流限制，進(jìn)行校驗(yàn)

遍歷區(qū)域內(nèi)所有功率點(diǎn)，其中合理的功率點(diǎn)必定對(duì)應(yīng)著PCC處相應(yīng)的功率點(diǎn)P_s和Q_s，這些功率點(diǎn)所覆蓋的范圍就是換流站穩(wěn)態(tài)運(yùn)行的功率運(yùn)行范圍。