[發明專利]一種星型的交直流配用電系統運行穩定分析方法

有效

• 申請號: 202011534081.5
• 申請日: 2020-12-21
• 公開（公告）號: CN112636382B
• 公開（公告）日: 2022-09-13
• 發明（設計）人: 鄧衛;吳琦;裴瑋;葉華;孔力
• 申請（專利權）人: 中國科學院電工研究所
• 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任公司 11251
• 代理人: 鄧治平

1.一種星型的交直流配用電系統運行穩定分析方法，所述交直流配用電系統包括多個電壓源型換流站，分為一個主站和多個從站1……n……N-1，采用星型連接，其特征在于，包括如下步驟：

第一步：構建單個從站等效阻抗：依據交直流配電系統的等效電路，建立單個從站的等效阻抗，并作為步驟二的輸入；

第二步：構建從站整體等效阻抗：依據交直流配電系統的等效電路，建立N-1個從站的并聯整體等效阻抗，并作為步驟四的輸入；

第三步：構建主站傳遞函數：依據電壓源型換流站的功率控制器、電流控制器結構，建立主站的直流電壓控制環路的第一傳遞函數，并作為步驟四的輸入；所述第三步構建主站傳遞函數具體包括：

依據電壓源型換流站的功率控制器、電流控制器結構，得到主站的直流電壓控制環路的第一傳遞函數，即開環傳遞函數G_vsc(s)，滿足：

式中

為電壓外環比例系數，為電壓外環積分參數，L_sN、R_sN、U_sN、P_sN0為主站VSCN交流側電感、交流側電阻、交流側電壓、交流側穩態功率，U_N為主站直流側穩態電壓；

第四步：構建系統整體傳遞函數：將步驟二的N-1個從站的并聯等效阻抗與直流負荷等效阻抗并聯，接入主站側直流線路，將得到的等效阻抗和步驟三的第一傳遞函數串聯，建立系統的整體的第二傳遞函數，并作為步驟五的輸入；

第五步：將步驟四的第二傳遞函數進行頻域分析，研究系統運行機理。

2.根據權利要求1所述的一種星型的交直流配用電系統運行穩定分析方法，其特征在于，所述第一步構建單個從站等效阻抗具體包括：

在交直流配電系統等效電路中，從站采用定功率控制模型，傳輸給定功率，等效為恒功率負荷，Z_n為從站VSCn等效阻抗，U_dc為直流母線電壓，i_n為從站VSCn直流側電流，則Z_n滿足：

式中L_n、R_n、C_n分別為從站VSCn直流側線路電感、直流側線路電阻、直流側電容，R_eq,n為從站VSCn等效恒功率阻抗，s為算子；

其中，U_n為從站VSCn直流側穩態電壓，P_n為從站VSCn的功率。

3.根據權利要求1所述的一種星型的交直流配用電系統運行穩定分析方法，其特征在于，所述第二步：構建從站整體等效阻抗具體包括：

將各并聯從站進行整體等效，得到從站的整體等效阻抗Z，滿足：

式中Z₁、Z₂、Z_n、Z_N-1分別為從站VSC1、從站VSC2、從站VSCn、從站VSCN-1的等效阻抗，N-1為從站總數。

4.根據權利要求1所述的一種星型的交直流配用電系統運行穩定分析方法，其特征在于，所述第四步構建系統整體傳遞函數具體包括：

將從站的整體等效阻抗Z與直流負荷等效阻抗并聯，接入主站側直流線路，將得到的等效阻抗再與G_vsc(s)串聯，得到系統整體的第二傳遞函數G(s)，滿足：

式中R_N、L_N、C_N分別為主站VSCN直流側線路電阻、直流側線路電感、直流側電容，C為直流母線電容，P_bus為直流母線整體功率。

5.根據權利要求1所述的一種星型的交直流配用電系統運行穩定分析方法，其特征在于，所述第五步：將步驟四的系統整體的第二傳遞函數G(s)進行頻域分析，探究系統穩定性機理，具體包括：

根據系統整體傳遞函數G(s)，繪制傳遞函數伯德圖，

當相角裕度Pm0°，系統不穩定；

當相角裕度Pm0°，系統穩定。