[發(fā)明專利]一種手拉手型的交直流配用電系統(tǒng)運行穩(wěn)定分析方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011534065.6
• 申請日: 2020-12-21
• 公開（公告）號: CN112636381B
• 公開（公告）日: 2022-10-21
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 鄧衛(wèi);吳琦;裴瑋;張國駒;孔力
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院電工研究所
• 主分類號: H02J3/36
• 分類號: H02J3/36
• 代理公司: 北京科迪生專利代理有限責(zé)任公司 11251
• 代理人: 鄧治平

本發(fā)明提出一種手拉手型的交直流配用電系統(tǒng)運行穩(wěn)定分析方法，所述系統(tǒng)包括多個電壓源型換流站，其中包括一個主站和多個從站，所述方法包括如下步驟：第一步：構(gòu)建系統(tǒng)單個從站的等效阻抗：依據(jù)交直流配電系統(tǒng)的等效電路，建立單個從站的等效阻抗，并作為步驟二的輸入；第二步：構(gòu)建從站整體等效阻抗：依據(jù)交直流配電系統(tǒng)的等效電路，建立N?1個從站整體的等效阻抗；第三步：構(gòu)建主站傳遞函數(shù)：依據(jù)AC/DC互聯(lián)換流站的功率控制器、電流控制器結(jié)構(gòu)，建立主站的直流電壓控制環(huán)路的第一傳遞函數(shù)；第四步：構(gòu)建系統(tǒng)整體傳遞函數(shù)：將步驟二的從站整體的等效阻抗和步驟三的第一傳遞函數(shù)串聯(lián)，建立系統(tǒng)的整體的第二傳遞函數(shù)；第五步：將步驟四輸出的第二傳遞函數(shù)進行頻域分析。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及電力領(lǐng)域，尤其是一種手拉手型的交直流配用電系統(tǒng)運行穩(wěn)定分析方法。

背景技術(shù)

隨著化石能源的日益枯竭、環(huán)境問題的日益嚴(yán)峻，新能源得到了長足的發(fā)展。而分布式能源以其靈活性強、供電可靠性及能源利用效率高、就近消納等明顯優(yōu)勢受到了世界范圍內(nèi)的廣泛關(guān)注。此外電動汽車、居民樓宇供電、工業(yè)園區(qū)數(shù)據(jù)中心等直流負荷的大量增加與儲能裝置的推廣促進了直流配電技術(shù)的發(fā)展，交直流配用電系統(tǒng)將成為未來配電網(wǎng)絡(luò)的重要形式之一。在結(jié)構(gòu)上對多端交直流配用電系統(tǒng)進行創(chuàng)新研究，可以跨越突破交流電網(wǎng)饋線的固有結(jié)構(gòu)限制，顯著提高系統(tǒng)整體的可靠性和轉(zhuǎn)供能力。

圖1描述了一種新型交直流配用電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，其中交流系統(tǒng)1、交流系統(tǒng)2……交流系統(tǒng)n……交流系統(tǒng)N等通過電壓源型換流站(voltage-source converter,VSC)與直流網(wǎng)互聯(lián)，VSC1、VSC2……VSCn……VSCN的交流側(cè)分別接入交流系統(tǒng)1、交流系統(tǒng)2……交流系統(tǒng)n……交流系統(tǒng)N。直流網(wǎng)可集成接入風(fēng)力、光伏等可再生能源，儲能系統(tǒng)以及直流負載，當(dāng)設(shè)備電壓等級與直流側(cè)電壓等級不匹配時可增設(shè)DC/DC變換器進行轉(zhuǎn)換。其中主站采用定直流電壓控制方式，為直流網(wǎng)提供恒定的直流電壓；從站采用定功率控制方式，接受功率調(diào)度。

在針對交直流配電系統(tǒng)的運行穩(wěn)定分析方面，已有專利提出了一種電力電子變壓器與交直流源網(wǎng)荷多變流設(shè)備集成方法，通過計算電力電子變壓器與交直流源網(wǎng)荷多變流設(shè)備集成系統(tǒng)小信號方程的狀態(tài)矩陣的初始特征根，提取主導(dǎo)特征根，在此基礎(chǔ)上分析系統(tǒng)的穩(wěn)定性。當(dāng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)多變、模型階數(shù)較高時，該類方法受到了很大的限制，難以進行便捷分析。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明針對這一問題，提出一種手拉手型的交直流配用電系統(tǒng)運行穩(wěn)定分析方法，實現(xiàn)系統(tǒng)在手拉手結(jié)構(gòu)下的穩(wěn)定性分析。所述系統(tǒng)包括多個電壓源型換流站，其中包括一個主站和多個從站1……n……N-1，所述方法包括如下步驟：

第一步：構(gòu)建系統(tǒng)單個從站的等效阻抗：依據(jù)交直流配電系統(tǒng)的等效電路，建立單個從站的等效阻抗，并作為步驟二的輸入；

第二步：構(gòu)建從站整體等效阻抗：依據(jù)交直流配電系統(tǒng)的等效電路，建立N-1個從站整體的等效阻抗；

第三步：構(gòu)建主站傳遞函數(shù)：依據(jù)AC/DC互聯(lián)換流站的功率控制器、電流控制器結(jié)構(gòu)，建立主站的直流電壓控制環(huán)路的第一傳遞函數(shù)；

第四步：構(gòu)建系統(tǒng)整體傳遞函數(shù)：將步驟二的從站整體的等效阻抗和步驟三的第一傳遞函數(shù)串聯(lián)，建立系統(tǒng)的整體的第二傳遞函數(shù)；

第五步：將步驟四輸出的第二傳遞函數(shù)進行頻域分析，探究系統(tǒng)穩(wěn)定性。

進一步的，所述第一步：構(gòu)建系統(tǒng)單個從站的等效阻抗具體包括：

在交直流配電系統(tǒng)等效電路中，從站采用定功率控制方式，接受功率調(diào)度，等效為恒功率負荷，Z₁為尾端從站1等效阻抗，U₁為尾端從站VSC1直流線路輸入側(cè)電壓，i₁為尾端從站VSC1直流輸入側(cè)電流，則Z₁滿足：