[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

本發明提出一種星型的交直流配用電系統運行穩定分析方法，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；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；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；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；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。

技術領域

本發明涉及電力領域，尤其是一種星型的交直流配用電系統運行穩定分析方法。

背景技術

隨著社會的進步與經濟的發展，分布式能源在能源結構中的比重正在快速提升，其以直流方式接入電網可以減少換流環節，提高效率，減少諧波含量，而直流負荷的大量增加也使直流電網的意義愈發明顯。由于現階段電網系統仍以交流負荷為主，因此在未來一段時期內，交直流混合配電系統將是電網的重要形式之一。由于多端交直流配用電系統結構的靈活多樣性，亟需研究出新型的系統結構，達到高可靠性和強轉供能力的要求。

圖1描述了一種新型交直流配用電系統結構，其中交流系統1、交流系統2……交流系統n……交流系統N等通過直流系統互聯，VSC1、VSC2……VSCn……VSCN的交流側分別接入交流系統1、交流系統2……交流系統n……交流系統N，各自的直流側經一定線路流入直流母線。直流系統可接入可再生能源，儲能系統以及電動汽車等直流負載，當以上設備電壓等級與直流母線電壓等級不匹配時可合理配置DC/DC變換器進行轉換。其中主站換流器采用定直流電壓控制模式，為直流系統提供恒定的直流電壓；從站換流器采用定功率控制模式，傳輸給定功率。

目前，交直流配用電系統已成為國內外研究熱點，相關企業、研究機構及高校在系統穩定性分析等方面的研究已逐漸成熟。其中普遍使用的特征值分析法與阻抗分析法面臨模型構建困難、計算量龐大的缺陷，尤其當系統結構多變時，其無法隨之及時調整，缺乏靈活性。

發明內容

為了解決上述技術問題，本發明提出一種星型的交直流配用電系統運行穩定分析方法，在交流系統數量增減的情況下實現系統在星型結構下的穩定性分析。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；

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。

進一步的，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：