考虑换相失败的交直流混联系统暂态稳定分析方法技术方案

本发明专利技术公开了一种考虑换相失败的交直流混联系统暂态稳定分析方法，针对含电网换相型高压直流输电线路的交直流混联系统，通过将直流换流站等效为相应换流母线上的动态负荷，建立了交直流混联系统的网络结构保持模型，并通过首次积分构造出其能量函数；然后采用梯形积分路径，近似计算故障后系统暂态能量函数，并提出了基于能量函数的暂态稳定判据，同时利用二分法快速计算系统的极限切除时间；最后搭建改进的IEEE‑39节点交直流混联系统，通过仿真验证了以上理论分析方法的正确性。当交直流混联系统在交流系统故障并引发直流线路逆变侧发生换相失败情况下，能够快速进行暂态稳定裕度分析。

【技术实现步骤摘要】
考虑换相失败的交直流混联系统暂态稳定分析方法
本专利技术涉及一种交直流混联系统暂态稳定分析技术，尤其涉及一种考虑换相失败的交直流混联系统暂态稳定分析方法。
技术介绍
目前，大型一次能源基地与负荷中心一般逆向分布。为优化资源配置，提高能源利用效率，电网换相换流器型高压直流输电(LineCommutatedConverterHighVoltageDirectCurrent，LCC-HVDC)凭借在远距离、大容量输电等方面的优势而得以迅速发展。交直流混联系统在电网结构上呈现直流占比高、容量大的特点。直流线路逆变侧换流站近区的交流系统发生故障时，将同时引发直流逆变侧发生换相失败，造成潮流的短时大范围转移，严重威胁到了系统的安全稳定运行。交直流混联系统中交流侧故障，并同时伴随着直流线路换相失败，对系统的暂态稳定性影响甚大，有必要深入研究含LCC-HVDC交直流混联系统的在线暂态稳定分析。在交直流混联系统暂态稳定分析领域，国内外学者已经进行了大量研究。相比于时域仿真法，能量函数法从能量的角度去判断系统的暂态稳定性，能给出系统的稳定裕度，确定系统失稳本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种考虑换相失败的交直流混联系统暂态稳定分析方法，其特征在于，针对含电网换相型高压直流输电线路的交直流混联系统，构造含直流线路的暂态能量函数，在交流故障引发直流逆变侧发生换相失败场景下，对交直流混联系统进行暂态稳定分析，包括：/n首先，通过将直流换流站等效为相应换流母线上的动态负荷，建立了交直流混联系统的网络结构保持模型，并通过首次积分构造出其能量函数；/n然后，采用梯形积分路径，近似计算故障后系统暂态能量函数，并提出了基于能量函数的暂态稳定判据，同时利用二分法快速计算系统的极限切除时间；/n最后，搭建改进的IEEE-39节点交直流混联系统，通过仿真验证了以上理论分析方法的正确性。/n

【技术特征摘要】
1.一种考虑换相失败的交直流混联系统暂态稳定分析方法，其特征在于，针对含电网换相型高压直流输电线路的交直流混联系统，构造含直流线路的暂态能量函数，在交流故障引发直流逆变侧发生换相失败场景下，对交直流混联系统进行暂态稳定分析，包括：
首先，通过将直流换流站等效为相应换流母线上的动态负荷，建立了交直流混联系统的网络结构保持模型，并通过首次积分构造出其能量函数；
然后，采用梯形积分路径，近似计算故障后系统暂态能量函数，并提出了基于能量函数的暂态稳定判据，同时利用二分法快速计算系统的极限切除时间；
最后，搭建改进的IEEE-39节点交直流混联系统，通过仿真验证了以上理论分析方法的正确性。


2.根据权利要求1所述的考虑换相失败的交直流混联系统暂态稳定分析方法，其特征在于，具体包括步骤：
步骤1：交直流混联系统网络结构保持模型的构建：
对于n节点，并有l条直流线路(LCC-HVDC)的交直流混联系统，其中i＝1,2,···,m节点接有发电机，同步发电机采用E′q恒定代表，计及负荷的电压特性，忽略高压线路的电阻，并将直流线路两端等效为相应母线的注入功率，得到基于系统网络结构保持模型下的等值模型；
在惯性中心(COI)参考坐标下，系统方程为：
1)同步发电机特性方程












式中：i＝1,2,···,m；θi、ωi分别为第i台同步发电机相对于惯性中心(COI)的功角及角速度；Ui、φi分别为第i个节点的幅值和相角；Pmi、Pei、Di分别为第i台发电机的机械输入功率、有功功率输出及阻尼；Mi、PCOI分别为第i台同步发电机的惯性时间常数及惯性中心(COI)的加速功率；
2)计及电压特性的负荷方程
计及节点i处负荷的电压特性，得以下关系：






式中：i＝1,2,···,n，PLi与QLi分别为第i个节点上负荷的有功与无功大小，a、b、c、d、e、f分别为常量系数；
3)直流线路功率方程
以直流线路(LCC-HVDC)整流侧的换流站为例，交直流混联系统中换流站等值模型中直流线路(LCC-HVDC)整流侧换流站的直流电压、电流的关系为：



式中：Udr为整流侧换流站的直流电压；Id为直流电流；xr为整流侧等效换相电抗；ktr为整流侧换流变压器变比；Ulr为整流侧换流站的交流母线电压；α为整流侧触发延迟角；
当忽略换相过程的有功损耗时，整流站与交流系统之间的功率特性方程表示为：



式中，Pd、Qd分别为交流系统向整流站传输的有功与无功大小；Pdr为整流侧换流站传输有功大小；Cr为整流侧换流站的交流母线上并联电容器等值电容，Qcr为并联电容器的无功出力；Qdr为整流侧换流站无功功率消耗总量；ω为交流系统角速度；φr为直流系统整流侧等效功率因数角；
4)网络方程
基于交直流混联系统等值模型，并根据功率平衡关系，得节点i注入网络中的有功功率与无功功率分别为：






式中：Qei为第i台发电机的无功输出；Bij为系统网络节点导纳阵Y的虚部；
根据功率平衡关系进一步得：
Pi+PLi+ξPdi＝0(11)
Qi+QLi+ξQdi＝0(12)
式中：Pdi、Qdi分别为相应节点上换流站的等效有功与无功大小，若i节点有直流线路接入，则ζ＝1；若i节点没有直流线路接入时，则ζ＝0；

【专利技术属性】
技术研发人员：王彤，王增平，胡加伟，刘刚，段方维，范维，
申请(专利权)人：华北电力大学，国网辽宁省电力有限公司电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：北京;11