[發明專利]一種評估柔性直流輸電系統穩定性的方法及系統

有效

• 申請號: 201810233815.2
• 申請日: 2018-03-21
• 公開（公告）號: CN108471131B
• 公開（公告）日: 2020-02-07
• 發明（設計）人: 姚蜀軍;汪燕;韓民曉;張海林
• 申請（專利權）人: 華北電力大學;國網上海市電力公司
• 主分類號: H02J3/36
• 分類號: H02J3/36
• 代理公司: 11569 北京高沃律師事務所
• 代理人: 王戈

本發明公開一種評估柔性直流輸電系統穩定性的方法及系統。方法包括：根據基爾霍夫定律建立線性化交流系統模型；根據柔性直流輸電系統的期望傳輸功率及實際傳輸功率的差值，或期望電壓及實際電壓的差值建立線性化電壓控制器模型；根據外環電壓控制器的輸出及換流器交流側的電流確定內環電流控制器的模型；根據交流系統與柔性直流輸電系統的公共連接點的電壓建立線性化鎖相環模型；結合線性化交流系統模型、線性化電壓控制器模型、內環電流控制器的模型及線性化鎖相環模型建立降階模型；計算降階模型的特征根；根據特征根評估柔性直流輸電系統的穩定性。本發明的方法及系統建立的模型為降階模型，可根據其特征根解析式確定影響系統穩定性的因素。

技術領域

本發明涉及直流輸電領域，特別是涉及一種評估柔性直流輸電系統穩定性的方法及系統。

背景技術

柔性直流輸電系統中的換流器為電壓源換流器(VSC)，通過調節換流器輸出電壓的幅值及換流器輸出電壓與系統電壓之間的功角差，可以實現獨立調節有功功率和無功功率。對于多端柔性直流系統(voltage sourced converterbased multi-terminalhighvoltage direct current，VSC-MTDC)來說，換流器通常采用電流矢量雙環控制，內環為電流控制環路，外環是電壓或功率控制環路。

現有的用于分析柔性直流輸電系統的小信號模型為高階模型，其特征矩陣也具有高階性，無法確定特征根的解析表達式，只能采用根軌跡分析方法分析影響系統穩定性的因素。由于現有的小信號模型為高階模型，因此根軌跡分析方法只能確定影響系統穩定性的因素，但是無法確定各因素變化對系統穩定性影響的程度，而且其確定的眾多影響因素中還包含大量對系統穩定性影響較小的因素。因此，如何建立柔性直流輸電系統的降階模型成為本領域技術人員亟需解決的技術問題。

發明內容

本發明的目的是提供一種評估柔性直流輸電系統穩定性的方法及系統，所述方法及系統建立的柔性直流輸電系統的模型為降階模型，可根據降階模型的特征根解析式確定影響系統穩定性的因素。

為實現上述目的，本發明提供了如下方案：

一種評估柔性直流輸電系統穩定性的方法，所述柔性直流輸電系統與交流系統連接，所述柔性直流輸電系統包括：換流器、內環電流控制器、外環電壓控制器、鎖相環控制器和直流線路，其中，所述外環電壓控制器與所述內環電流控制器連接，所述內環電流控制器和所述鎖相環控制器均與所述換流器連接；所述方法包括：

根據基爾霍夫定律建立所述交流系統的模型并進行線性化，獲得線性化交流系統模型；

根據所述柔性直流輸電系統的期望傳輸功率及實際傳輸功率的差值，或根據所述柔性直流輸電系統的期望電壓及實際電壓的差值建立所述外環電壓控制器的模型并進行線性化，獲得線性化電壓控制器模型；

根據所述外環電壓控制器的輸出及所述換流器交流側的電流確定所述內環電流控制器的模型，所述內環電流控制器的模型為受控電流源；

根據所述交流系統與所述柔性直流輸電系統的公共連接點的電壓建立所述鎖相環控制器的模型并進行線性化，獲得線性化鎖相環模型；

結合所述線性化交流系統模型、所述線性化電壓控制器模型、所述內環電流控制器的模型及所述線性化鎖相環模型建立所述柔性直流輸電系統的降階模型；

計算所述降階模型的特征根；

根據所述特征根評估所述柔性直流輸電系統的穩定性。

可選的，其特征在于，所述計算所述降階模型的特征根之前還包括：

根據所述柔性直流輸電系統的交流短路比確定所述柔性直流輸電系統是否為弱系統；

若是，去除所述降階模型中的有功功率分量，獲得降階后的降階模型；