一种输入阻抗建模方法、系统、计算机设备及存储介质技术方案

本发明专利技术涉及电力系统稳定性分析技术领域，公开了一种输入阻抗建模方法、系统、计算机设备及存储介质。通过所述方法，根据送端系统中的三相全波桥式整流电流，建立高压直流送端系统的数学模型，并对其进行线性化，同时将锁相环控制对送端系统数学模型的影响考虑其中，共同组成考虑锁相环的LCC

【技术实现步骤摘要】
一种输入阻抗建模方法、系统、计算机设备及存储介质


[0001]本专利技术涉及电力系统稳定性分析
，特别是涉及一种高压直流输电送端系统在同步旋转坐标系下的输入阻抗建模方法、系统、计算机设备及存储介质。

技术介绍

[0002]随着高压直流HVDC输电系统在西电东送、电网互联中的广泛应用，换流器的谐波传递与放大称为威胁电网稳定的潜在隐患。在高压直流系统实际应用建设中，电网换相换流器LCC由于技术成熟，建设成本较其他类型高压直流输电更低，因此被广泛应用于各种高压直流系统。但是，因LCC中电力电子器件的非线性特性而产生的丰富谐波，对交直流互联系统的稳定性构成了潜在的威胁。
[0003]为了方便对LCC
‑
HVDC系统中的谐波传递进行分析，需要对LCC进行建模，由于LCC
‑
HVDC的送端换流器通常采用基于晶闸管的三相全波桥式整流器，而半控型器件的强非线性特性以及直流网络和交流网络的互相耦合，使LCC
‑
HVDC的线性化建模存在一定的难度。目前常用的建模方法包括开关函数模型和三脉波模型等方法，但两种方法都具有一定的局限性。开关函数模型虽然能够较好的反应换流器两侧谐波的传递关系，但是建立的模型不够稳定并且有精度不足的缺点；而三脉波模型主要用于计算直流侧谐波，直流侧传递到交流侧谐波电流的计算较为复杂。

技术实现思路

[0004]为了解决上述技术问题，本专利技术的目的是提供一种综合考虑主电路、送端换流器控制系统以及锁相环的影响，用于分析系统的谐波稳定性和次同步振荡风险的LCC
‑
HVDC送端系统在同步旋转坐标系下的输入阻抗建模方法、系统、计算机设备和存储介质。
[0005]第一方面，本专利技术实施例提供了一种LCC
‑
HVDC送端系统在同步旋转坐标系下的输入阻抗建模方法，所述方法包括：
[0006]搭建LCC
‑
HVDC送端系统，所述LCC
‑
HVDC送端系统包括为三相全波桥式整流电路的换流器，所述换流器包括3个共阳极晶闸管和3个共阴极晶闸管；
[0007]获取在同步旋转坐标系下所述换流器的交流侧和直流侧的电压关系、电流关系和有功功率关系，并对所述电压关系、电流关系和有功功率关系在稳态点进行线性化，分别得到所述换流器的交流侧和直流侧的电压、电流和有功功率三者之间的第一线性化关系；
[0008]根据所述LCC
‑
HVDC送端系统中的锁相环控制得到锁相环误差的表达关系，以及触发角参考值和触发角实际值之间的转换关系；
[0009]根据所述第一线性化关系，考虑所述锁相环误差，得到交流侧出口电压、流向换流器电流和换流母线电压三者之间的第二线性化关系；
[0010]根据所述LCC
‑
HVDC送端系统的交流电路模型，得到同步旋转坐标系下所述交流侧出口电压、所述流向换流器电流和所述换流母线电压之间的第三线性化关系；
[0011]根据所述第二线性化关系和所述第三线性化关系，得到所述换流母线电压和所述
流向换流器电流的在同步旋转坐标系下的线性化关系，并将所述换流母线电压与所述流向换流器电流的比值作为换流母线看向直流侧的输入阻抗；
[0012]根据所述LCC
‑
HVDC送端系统中换流母线到交流侧的电路模型，得到同步旋转坐标系下所述流向换流器电流和所述换流母线电压的线性化关系，并根据所述流向换流器电流和所述换流母线电压的线性化关系，得到换流母线看向交流侧的输入导纳，对所述输入导纳求逆，得到所述换流母线电压看向交流侧的输入阻抗。
[0013]进一步地，所述获取在同步旋转坐标系下所述换流器的交流侧和直流侧的电压关系、电流关系和有功功率关系，并对所述电压关系、电流关系和有功功率关系在稳态点进行线性化，分别得到所述换流器的交流侧和直流侧的电压、电流和有功功率三者之间的第一线性化关系的步骤包括：
[0014]获取同步旋转坐标系下所述换流器整流侧出口直流电压、逆变侧出口直流电压和交流侧出口电压的第一转换关系，以及流向换流器电流和直流电流的第二转换关系；
[0015]将直流侧有功功率作为交流侧有功功率，得到所述直流电流、所述交流侧出口电压和所述流向换流器电流之间的第三转换关系；
[0016]对所述第一转换关系、所述第二转换关系和所述第三转换关系在稳态点进行线性化，分别得到所述直流电流、所述交流侧出口电压和换流器触发角实际值之间的线性化关系，所述直流电流和所述流向换流器电流的线性化关系，所述直流电流、所述交流侧出口电压和所述流向换流器电流之间的线性化关系；
[0017]其中，采用如下公式计算所述直流电流、所述交流侧出口电压和换流器触发角实际值之间的线性化关系：
[0018][0019]式中，上标r表示同步旋转坐标系下的矢量，上标(0)表示该变量的稳态值，Δ为稳态值附近的小扰动，I
dc
为直流电流，U为换流器交流侧出口电压，R为直流线路电阻，U
d
为复数U
r
的实部，U
q
为复数U
r
的虚部，α为换流器触发角实际值，Δα＝Δα
ord
+Δθ，其中，
[0020][0021]式中，α
ord
为换流器触发角参考值，H1(s)为一阶惯性环节，H2(s)为PI环节，P
ref
为直流有功功率参考值，s为拉普拉斯变换后的复变量；
[0022][0023]式中，θ为锁相环输出信号，H3(s)为PI环节，U
c,d
为换流母线电压U
c
的实部，U
c,q
为换流母线电压U
c
的虚部，Δθ即为锁相环误差；
[0024]采用如下公式计算所述直流电流和所述流向换流器电流的线性化关系：
[0025][0026]式中，I
r(0)
为同步旋转坐标系下流向换流器电流的稳态值，I
d
为复数I
r
的实部，I
q
为复数I
r
的虚部；
[0027]采用如下公式计算所述直流电流、所述交流侧出口电压和所述流向换流器电流之间的线性化关系：
[0028][0029]式中，U
dc,i
为逆变侧出口直流电压。
[0030]进一步地，所述根据所述LCC
‑
HVDC送端系统中的锁相环控制得到锁相环误差的表达关系，以及触发角参考值和触发角实际值之间的转换关系的步骤包括：
[0031]根据LCC
‑
HVDC送端系统中的有功功率控制，得到触发角参考值的线性化关系；
[0032]根据LCC
‑
HVDC送端系统中的锁相环控制，得到换流器旋转坐标系下锁相环输出信号与换流母线电压的第四转换关系；
[0033]根据同步本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种LCC
‑
HVDC送端系统在同步旋转坐标系下的输入阻抗建模方法，其特征在于，包括：搭建LCC
‑
HVDC送端系统，所述LCC
‑
HVDC送端系统包括为三相全波桥式整流电路的换流器，所述换流器包括3个共阳极晶闸管和3个共阴极晶闸管；获取在同步旋转坐标系下所述换流器的交流侧和直流侧的电压关系、电流关系和有功功率关系，并对所述电压关系、电流关系和有功功率关系在稳态点进行线性化，分别得到所述换流器的交流侧和直流侧的电压、电流和有功功率三者之间的第一线性化关系；根据所述LCC
‑
HVDC送端系统中的锁相环控制得到锁相环误差的表达关系，以及触发角参考值和触发角实际值之间的转换关系；根据所述第一线性化关系，考虑所述锁相环误差，得到交流侧出口电压、流向换流器电流和换流母线电压三者之间的第二线性化关系；根据所述LCC
‑
HVDC送端系统的交流电路模型，得到同步旋转坐标系下所述交流侧出口电压、所述流向换流器电流和所述换流母线电压之间的第三线性化关系；根据所述第二线性化关系和所述第三线性化关系，得到所述换流母线电压和所述流向换流器电流的在同步旋转坐标系下的线性化关系，并将所述换流母线电压与所述流向换流器电流的比值作为换流母线看向直流侧的输入阻抗；根据所述LCC
‑
HVDC送端系统中换流母线到交流侧的电路模型，得到同步旋转坐标系下所述流向换流器电流和所述换流母线电压的线性化关系，并根据所述流向换流器电流和所述换流母线电压的线性化关系，得到换流母线看向交流侧的输入导纳，对所述输入导纳求逆，得到所述换流母线电压看向交流侧的输入阻抗。2.根据权利要求1所述的LCC
‑
HVDC送端系统在同步旋转坐标系下的输入阻抗建模方法，其特征在于，所述获取在同步旋转坐标系下所述换流器的交流侧和直流侧的电压关系、电流关系和有功功率关系，并对所述电压关系、电流关系和有功功率关系在稳态点进行线性化，分别得到所述换流器的交流侧和直流侧的电压、电流和有功功率三者之间的第一线性化关系的步骤包括：获取同步旋转坐标系下所述换流器整流侧出口直流电压、逆变侧出口直流电压和交流侧出口电压的第一转换关系，以及流向换流器电流和直流电流的第二转换关系；将直流侧有功功率作为交流侧有功功率，得到所述直流电流、所述交流侧出口电压和所述流向换流器电流之间的第三转换关系；对所述第一转换关系、所述第二转换关系和所述第三转换关系在稳态点进行线性化，分别得到所述直流电流、所述交流侧出口电压和换流器触发角实际值之间的线性化关系，所述直流电流和所述流向换流器电流的线性化关系，所述直流电流、所述交流侧出口电压和所述流向换流器电流之间的线性化关系；其中，采用如下公式计算所述直流电流、所述交流侧出口电压和换流器触发角实际值之间的线性化关系：式中，上标r表示同步旋转坐标系下的矢量，上标(0)表示该变量的稳态值，Δ为稳态值
附近的小扰动，I
dc
为直流电流，U为换流器交流侧出口电压，R为直流线路电阻，U
d
为复数U
r
的实部，U
q
为复数U
r
的虚部，α为换流器触发角实际值，Δα＝Δα
ord
+Δθ，其中，式中，α
ord
为换流器触发角参考值，H1(s)为一阶惯性环节，H2(s)为PI环节，P
ref
为直流有功功率参考值，s为拉普拉斯变换后的复变量；式中，θ为锁相环输出信号，H3(s)为PI环节，U
c,d
为换流母线电压U
c
的实部，U
c,q
为换流母线电压U
c
的虚部，Δθ即为锁相环误差；采用如下公式计算所述直流电流和所述流向换流器电流的线性化关系：式中，I
r(0)
为同步旋转坐标系下流向换流器电流的稳态值，I
d
为复数I
r
的实部，I
q
为复数I
r
的虚部；采用如下公式计算所述直流电流、所述交流侧出口电压和所述流向换流器电流之间的线性化关系：式中，U
dc,i
为逆变侧出口直流电压。3.根据权利要求2所述的LCC
‑
HVDC送端系统在同步旋转坐标系下的输入阻抗建模方法，其特征在于，所述根据所述LCC
‑
HVDC送端系统中的锁相环控制得到锁相环误差的表达关系，以及触发角参考值和触发角实际值之间的转换关系的步骤包括：根据LCC
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HVDC送端系统中的有功功率控制，得到触发角参考值的线性化关系；根据LCC
‑
HVDC送端系统中的锁相环控制，得到换流器旋转坐标系下锁相环输出信号与换流母线电压的第四转换关系；根据同步旋转坐标系与换流器旋转坐标系的对应关系，得到同步旋转坐标系下所述换流母线电压与所述锁相环输出信号的第五转换关系；根据所述第四转换关系和所述第五转换关系，得到锁相环误差的表达关系；将所述触发角参考值和所述锁相环误差的和作为触发角实际值。4.根据权利要求3所述的LCC
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HVDC送端系统在同步旋转坐标系下的输入阻抗建模方法，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙鹏伟，周保荣，姚文峰，张帆，袁豪，张野，李俊杰，陈雁，翟鹤峰，
申请(专利权)人：中国南方电网有限责任公司，
类型：发明
国别省市：