柔性直流换流站小干扰阻抗的等效方法技术

本发明专利技术公开了一种柔性直流换流站小干扰阻抗的等效方法。在对柔性直流电网一端换流站进行小干扰分析中，需要对其余部分进行小干扰阻抗等效。基于柔性直流的换流站控制系统复杂，在对其进行小干扰阻抗等效时，需要考虑多重因素，本发明专利技术等效数学模型不仅考虑了其运行时一次系统工况，而且考虑了其本地控制及协调控制系统多项参数，有较高的准确性，从而实现小干扰分析中快速性和精确性的平衡。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及柔性直流电网小干扰稳定性分析中小干扰阻抗的等效方法，具体涉及一种柔性直流换流站小干扰阻抗的等效方法。
技术介绍
电压稳定性是交流电网安全稳定运行的重要指标，而相对于交流电网，柔性直流电网通常接入更多的电力电子设备，如换流器、直流变压器等，这些电力电子设备对电压波动的耐受能力通常不高。因此维持柔性直流电网电压的稳定性有着更为重要的意义。柔性直流系统的静态稳定分析目前主要采用小干扰分析方法。已有的一些多端柔性直流系统的小干扰稳定分析方法通过分析系统特征方程矩阵的特征值，而当系统规模增大时，特征方程矩阵的规模也会随之增大，且当系统结构或参数变化时需要重新计算全网的系统特征方程，计算量过大，对求解速度产生严重影响。而另一些小干扰分析方法则根据换流器接入直流电网出口处元件的不同(电容或电感)将带有本地控制的换流站分为电压源和电流源型，并进一步简化为非理想电压源或电流源，这些方法又过于简化，无法保证精度。在多端柔性直流电网电压稳定性分析中，需要建立换流站的小干扰阻抗数学模型，为此本专利技术建立了一个柔性直流换流站的小干扰阻抗等效方法。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种柔性直流换流站小干扰阻抗的等效方法，以便于柔性直流电网小干扰电压稳定性分析，本专利技术的方法计及了本地控制的各项控制参数、协调控制的多种方式及其参数，以及一次系统的运行工况，因此有较高的精度；同时忽略了对其他端稳定性分析影响较小的换流阀时间常数，因此降低了模型的复杂程度，有利于减少小干扰分析的计算时间。为实现上述专利技术的目的，解决其技术问题，本专利技术在小干扰分析中基于直流电压和电流的小干扰量，计算柔性直流电网中换流站的等效阻抗，采用的技术方案如下：针对本地控制采用双环控制，电流内环比例参数为Kp，积分参数为Ki，功率外环比例参数为Kp2，直流侧极间电容为C的换流站，换流站协调控制输出的功率参考值采用以下数学特性：其中参数kUdc(n)和kP分别为直流电压和输出功率的下垂控制权重，kUdc(n)和kP不同时为0，n为直流电压的指数，UDCref为换流器直流电压参考值，Ps为交流电源输出功率，Psref为交流电源输出功率参考值，换流站在不同工况下的小干扰阻抗可以通过如下方法得到：将换流阀交流侧系统正序电感和单相换流电感相加得到交流侧总电感Lac，将系统正序电阻和单相换流等效电阻相加得到交流侧总电阻Rac，通过测量获取交流电源电压基波相量Us，换流器直流电压UDC0，换流器直流侧电流IDC0，将Us在d/q同步坐标系下进行变换，即令Us＝usd0+j·usq0，换流器输出功率PDC0＝UDC0×IDC0；计算电流内环时间常数得到ωi＝Kp/Lac。柔性直流电网中换流站的等效阻抗Ztc倒数的计算方法如下式： 1 Z t c = s C + 3 Σ n nU D C 0 n - 2 k U d c ( n ) K p 2 u s d 0 ω i [ 2 k P ( s + ω i ) + 3 K p 2 u s d 0 ω i ] + P D C 0 U D C 0 2 ]]>与现有方法相比，该方法的优点在于：本专利技术建立了一种柔性直流换流站小干扰阻抗的等效方法，提出一种等效数学模型，该数学模型计及了控制参数和控制方式，因此针对采用各种协调控制的换流站，本专利技术的数学模型都能进行精确等效；由于本专利技术的数学模型考虑了运行工况，因此当换流站接入的交流系统或直流系统的工况发生改变，本专利技术的数学模型都能进行精确等效；此外忽略了换流阀时间常数，从而在不影响准确性的情况下降低了模型的复杂程度，有利于减少小干扰分析的计算时间：因此本专利技术的数学模型实现了小干扰分析中快速性和精确性的平衡。附图说明图1是本专利技术实例所述的柔性直流换流站小干扰阻抗的等效数学模型计算智能测控装置接线示意图。具体实施方式本专利技术的柔性直流换流站小干扰阻抗的等效方法，尤其适用于在柔性直流电网中的小干扰逐端分析。下面结合附图1对本专利技术的具体实施作进一步说明。智能测控装置是目前广泛采用的测控装置，它通常由模拟量采集模块、中央处理单元、通信模块、人机界面等模块构成。图1表示了一个接入交、直流系统的柔性直流换流站简化模型，本专利技术方法在智能测控装置1中进行计算。智能测控装置1的模拟量采集模块通过交流电压互感器2连接交流电源，并通过直流电压传感器3和直流电流传感器4连接换流站的直流出口，其通信模块连接控制装置6的通信模块。柔性直流电网小干扰稳定分析中央处理单元5连接智能测控装置1和VSC控制装置6的通信模块本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种柔性直流换流站小干扰阻抗的等效方法，其特征在于：针对本地控制采用双环控制，电流内环比例参数为Kp，积分参数为Ki，功率外环比例参数为Kp2，直流侧极间电容为C的换流站，若换流站协调控制输出的功率参考值采用以下数学特性：其中参数kUdc(n)和kP分别为直流电压和输出功率的下垂控制权重，kUdc(n)和kP不同时为0，n为直流电压的指数，UDC为换流器直流电压，UDCref为换流器直流电压参考值，Ps为交流电源输出功率，Psref为交流电源输出功率参考值，则换流站在不同工况下的小干扰阻抗可以通过如下方法得到：将换流阀交流侧系统正序电感和单相换流电感相加得到交流侧总电感Lac，将系统正序电阻和单相换流等效电阻相加得到交流侧总电阻Rac，通过测量获取交流电源电压基波相量Us，换流器直流电压UDC0，换流器直流侧电流IDC0，将Us在d/q同步坐标系下进行变换，得到Us＝usd0+j·usq0，换流器输出功率PDC0＝UDC0×IDC0；计算电流内环时间常数ωi＝Kp/Lac；按下式计算拉普拉斯变换下(s为拉普拉斯因子)柔性直流电网中换流站的小干扰等效阻抗Ztc：1Ztc=sC+3ΣnnUDC0n-2kUdc(n)Kp2usd0ωi[2kP(s+ωi)+3Kp2usd0ωi]+PDC0UDC02.]]>...

【技术特征摘要】
1.一种柔性直流换流站小干扰阻抗的等效方法，其特征在于：针对本地控制采用双环控制，电流内环比例参数为Kp，积分参数为Ki，功率外环比例参数为Kp2，直流侧极间电容为C的换流站，若换流站协调控制输出的功率参考值采用以下数学特性：其中参数kUdc(n)和kP分别为直流电压和输出功率的下垂控制权重，kUdc(n)和kP不同时为0，n为直流电压的指数，UDC为换流器直流电压，UDCref为换流器直流电压参考值，Ps为交流电源输出功率，Psref为交流电源输出功率参考值，则换流站在不同工况下的小干扰阻抗可以通过如下方法得到：将换流阀交流侧系统正序电感和单相换流电感相加得到交流侧总电感Lac，将系统正序电阻和单相换流等效电阻相加得到交流侧总电阻Rac，通过测量获取交流电源电压基波相量Us，换流器直流电压UDC0，换流器直流侧电流IDC0，将Us在d/q同步坐标系下进行变换，得到Us＝usd0+j·usq0，换流器输出功率PDC0＝UDC0×IDC0；计算电流内环时间常数ωi＝Kp/Lac；按下式计算拉普拉斯变换下(s为拉普拉斯因子)柔性直流电网中换流站的小干扰等效阻抗Ztc： 1 Z t c = s C + 3 Σ n nU D C 0 n - 2 k U d c ...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐习东，金阳忻，董荣森，黄晓明，陆翌，裘鹏，
申请(专利权)人：浙江大学，国网浙江省电力公司电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：浙江;33