[發(fā)明專利]一種MMC-UPFC小信號(hào)數(shù)學(xué)模型的建模方法及裝置

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910014880.0
• 申請(qǐng)日: 2019-01-08
• 公開（公告）號(hào): CN109861209A
• 公開（公告）日: 2019-06-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 游廣增;李玲芳;朱欣春
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 云南電網(wǎng)有限責(zé)任公司
• 主分類號(hào): H02J3/00
• 分類號(hào): H02J3/00
• 代理公司: 北京弘權(quán)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11363
• 代理人: 逯長(zhǎng)明;許偉群

本申請(qǐng)?zhí)峁┮环NMMC?UPFC小信號(hào)數(shù)學(xué)模型的建模方法及裝置，其中，所述建模方法根據(jù)UPFC控制器、UPFC換流器、UPFC直流系統(tǒng)的等效電路的動(dòng)態(tài)模型，構(gòu)建MMC?UPFC在xy坐標(biāo)系下的小信號(hào)數(shù)學(xué)模型。該方法具有通用性，不僅適用于傳統(tǒng)的2節(jié)點(diǎn)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的MMC?UPFC，同時(shí)能夠適用于新型的3節(jié)點(diǎn)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的MMC?UPFC。采用本申請(qǐng)得到的MMC?UPFC小信號(hào)數(shù)學(xué)模型可方便地與電力系統(tǒng)其余部分的小信號(hào)模型結(jié)合，以進(jìn)行電力系統(tǒng)的小干擾穩(wěn)定特性、低頻振蕩特性的分析和MMC?UPFC的設(shè)計(jì)。

技術(shù)領(lǐng)域

本申請(qǐng)涉及電力系統(tǒng)柔性輸配電技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種MMC-UPFC小信號(hào)數(shù)學(xué)模型的建模方法及裝置。

背景技術(shù)

UPFC(Unified Power Flow Controller，統(tǒng)一潮流控制器)是目前功能最為全面的FACTS(FlexibleAlternating CurrentTransmission Systems，柔性交流輸電裝置)之一，將UPFC應(yīng)用于電力系統(tǒng)中，可以起到均衡潮流分布，提高電力系統(tǒng)輸電能力，改善電力系統(tǒng)低頻振蕩特性等作用。為分析含UPFC電力系統(tǒng)的小干擾穩(wěn)定特性和低頻振蕩特性，需要建立UPFC小信號(hào)數(shù)學(xué)模型。

國(guó)外對(duì)于UPFC的研究和應(yīng)用早于我國(guó)。在1998年至2004年間，國(guó)外共投運(yùn)了三套基于三電平電壓源換流器的UPFC。目前針對(duì)基于三電平電壓源換流器的UPFC小信號(hào)模型的建模方法已經(jīng)相對(duì)完善。但是，由于我國(guó)電力系統(tǒng)的輸電領(lǐng)域具有高電壓、大容量的特點(diǎn)，使得我國(guó)建立的UPFC工程與國(guó)外UPFC工程存在區(qū)別，其中一個(gè)明顯區(qū)別在于采用了MMC(modularmultilevel converter，模塊化多電平換流器)。截至2017年末，我國(guó)相繼建設(shè)投運(yùn)了3套UPFC。其中，我國(guó)于2015年投運(yùn)的南京西環(huán)網(wǎng)UPFC工程具有3節(jié)點(diǎn)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)屬首次出現(xiàn)。因此，目前亟需一種基于MMC的UPFC小信號(hào)數(shù)學(xué)模型的建模方法。

發(fā)明內(nèi)容

本申請(qǐng)?zhí)峁┮环NMMC-UPFC小信號(hào)數(shù)學(xué)模型的建模方法及裝置，以解決3節(jié)點(diǎn)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)MMC-UPFC小信號(hào)數(shù)學(xué)模型的建模問題。

本申請(qǐng)的第一方面，提供一種MMC-UPFC小信號(hào)數(shù)學(xué)模型的建模方法，所述建模方法應(yīng)用于3節(jié)點(diǎn)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的MMC-UPFC，所述3節(jié)點(diǎn)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的MMC-UPFC包括：第一并聯(lián)側(cè)換流器和第一串聯(lián)側(cè)換流器；所述第一串聯(lián)側(cè)換流器通過串聯(lián)變壓器接于母線L和輸電線路的端點(diǎn)K之間；第一并聯(lián)側(cè)換流器通過并聯(lián)變壓器接于母線N，其中母線L和母線N為不同母線；

所述建模方法包括以下步驟：

步驟101，建立所述3節(jié)點(diǎn)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的MMC-UPFC的控制框圖和等效電路，其中，所述控制框圖為UPFC控制器的控制框圖，所述等效電路包括UPFC換流器的等效電路和MMC-UPFC直流系統(tǒng)的等效電路；

步驟102，根據(jù)所述控制框圖和等效電路，構(gòu)建MMC-UPFC在dq坐標(biāo)系下的動(dòng)態(tài)模型；

步驟103，將所述動(dòng)態(tài)模型在穩(wěn)態(tài)運(yùn)行點(diǎn)處進(jìn)行線性化，得到MMC-UPFC在dq坐標(biāo)系下的小信號(hào)數(shù)學(xué)模型；

步驟104，將MMC-UPFC在dq坐標(biāo)系下的小信號(hào)數(shù)學(xué)模型轉(zhuǎn)換為xy坐標(biāo)系下的小信號(hào)數(shù)學(xué)模型。

可選的，根據(jù)所述控制框圖和等效電路，構(gòu)建MMC-UPFC在dq坐標(biāo)系下的動(dòng)態(tài)模型，包括：

根據(jù)所述UPFC控制器的控制框圖，建立UPFC控制器的動(dòng)態(tài)模型；

根據(jù)UPFC換流器的等效電路，建立UPFC換流器的動(dòng)態(tài)模型；

根據(jù)所述MMC-UPFC直流系統(tǒng)的等效電路，建立MMC-UPFC直流系統(tǒng)的等效電路的動(dòng)態(tài)模型。

可選的，將所述動(dòng)態(tài)模型在穩(wěn)態(tài)運(yùn)行點(diǎn)處進(jìn)行線性化，得到MMC-UPFC在dq坐標(biāo)系下的小信號(hào)數(shù)學(xué)模型，包括：