一种SLCC换相技术的主回路参数计算方法、系统和可读介质技术方案

本发明专利技术属于输电系统技术领域，涉及一种SLCC换相技术的主回路参数计算方法、系统和可读介质，包括以下步骤：根据电路等效模型和电路简化等效模型，通过牛顿拉夫逊迭代方法计算出理想空载额定直流电压；根据理想空载额定直流电压，结合交流系统无功功率控制目标和直流系统角度控制目标，计算电路等效模型和电路简化等效模型中主回路参数；判断主回路参数的计算结果是否在预设范围内，若是则输出计算结果，若否则修改参数后，重新进行上述步骤，直至所有参数的计算结果都在预设范围内为止。其能够快速准确地计算出各个功率点的送受端直流电压电流、有功无功功率，分接开关档位以及SVG的无功出力等参数，为直流系统关键设备选型提供可靠的数据。供可靠的数据。供可靠的数据。

【技术实现步骤摘要】
一种SLCC换相技术的主回路参数计算方法、系统和可读介质


[0001]本专利技术涉及一种SLCC(Statcom and line commutation converter)换相技术的主回路参数计算方法、系统和可读介质，属于输电系统


技术介绍

[0002]电网换相换流直流输电技术(LCC)是目前国网内应用最多的直流输电技术形式，在远距离、大容量输电领域中起着不可替代的作用。但由于LCC直流输电技术采用晶闸管作为换流器件，仍存在着以下本质缺陷：(1)依赖换相电压，在弱系统下难以稳定运行；(2)需要较大的换相角，消耗大量无功功率，需要投入大量无功补偿设备；(3)无功设备断路器投切速度慢，发生故障时无法配合直流系统晶闸管触发角控制进行灵活配合，导致交流系统无功过剩过电压；(4)存在换相失败风险，针对当前多回直流汇集馈入同一交流电网网架结构，各直流间相互耦合，可导致多条直流换相失败，扩大事故。
[0003]VSC技术即柔性直流输电技术，采用了由全控型电力电子器件构成的电压源型换流器，因此不仅能够独立地控制有功功率和无功功率的输出，而且可以向弱系统甚至无源系统供电，不需要配置无功补偿装置，输出电压的谐波小，无需站间通信，换流站占地面积以及电磁污染等与常规直流输电相比也大大减小。
[0004]SLCC换流器技术是新提出的一种具有复合电压源及电流源特征的换流技术，其拓扑结构如图1所示，能够实现了LCC和VSC性能优化升级。具体为：(1)利用电压源特性，减少对交流系统的依赖，提升动态无功特性，灵活适应新能源孤岛馈入，降低换相失败风险，同时有效避免交流电网谐波污染，大幅减轻设备应力，提升设备安全运行可靠性；(2)采用成熟的大容量电力电子器件，可靠性高、损耗小，容量规模不受限；(3)通过电压源和电流源的协调控制，有效降低了单一电压源换流器引起的振荡风险；(4)取消交流滤波器配置，大大减少换流站总占地面积。
[0005]新型电力系统发展普遍存在的问题包括风电和光伏发电的随机性和波动性大，系统惯量小，新能源难以向系统提供无功支撑等，传统直流输电系统面临严峻挑战，SLCC作为一种新型直流换相技术，能够具有更高的适应性，将引领直流技术实现新升级。
[0006]作为一种新技术，该拓扑结构形式结合了全控和半控型器件的各自特点，在控制策略、仿真模型搭建等方面相对以往LCC和VSC直流输电技术来说更加复杂和困难，但所有的基础都是首先求解完善的系统参数。常规的LCC主回路参数计算方法由于各变量之间未存在相互耦合，通常是根据直流电压和直流目标电流求解换流器理想控制直流电压Udi0、换相角、无功消耗等参数。而SLCC换流器技术主回路参数计算由于含有两条支路，其中阀侧电压、阀侧电流、SVG支路电流、SVG支路电压、SVG无功出力等多个参数之间相互深度耦合，计算求解难度非常大，而主回路参数的求解是十分关键的，其直接影响换流变参数选型以及后续其他一次设备的计算。

技术实现思路

[0007]针对上述问题，本专利技术的目的是提供了一种SLCC换相技术的主回路参数计算方法、系统和可读介质，其能够快速准确地计算出各个功率点的送受端直流电压电流、有功无功功率，分接开关档位以及SVG的无功出力等参数，为直流系统关键设备选型提供可靠的数据。
[0008]为实现上述目的，本专利技术提出了以下技术方案：一种SLCC换相技术的主回路参数计算方法，包括以下步骤：根据电路等效模型和电路简化等效模型，通过牛顿拉夫逊迭代方法计算出理想空载额定直流电压；根据理想空载额定直流电压，结合交流系统无功功率控制目标和直流系统角度控制目标，计算电路等效模型和电路简化等效模型中主回路参数；判断主回路参数的计算结果是否在预设范围内，若是则输出计算结果，若否则修改参数后，重新进行上述步骤，直至所有参数的计算结果都在预设范围内为止。
[0009]进一步，电路等效模型包括主回路和SVG支路，主回路包括第一交流信号源和换流变等效阻抗，第一交流信号源与换流变等效阻抗串联，换流变等效阻抗的输出端与LCC换流阀连接；SVG支路包括第二交流信号源和连接电抗器电感，第二交流信号源与连接电抗器电感串联，连接电抗器电感的输出端与主回路连接。
[0010]进一步，电路简化等效模型包括第三交流信号源和换流变与SVG连接阻抗的合成等效阻抗，第三交流信号源与换流变与SVG连接阻抗的合成等效阻抗串联，换流变与SVG连接阻抗的合成等效阻抗的输出端与LCC换流阀连接。
[0011]进一步，理想空载额定直流电压的计算方法为：根据并网点电压参数的初始值，进行电路简化等效模型的主回路参数；根据并网点电压参数的初始值，进行电路等效模型的主回路参数；根据并网点电压参数的初始值，进行电路等效模型的SVG支路参数；根据电路简化等效模型的主回路参数、电路等效模型的主回路参数和SVG支路参数通过迭代求解理想空载额定直流电压。
[0012]进一步，电路简化等效模型的主回路参数包括：换相角、无功消耗和传输电流；电路等效模型的主回路参数包括：换流变无功消耗、网侧电流和功率因数；电路等效模型的SVG支路参数包括：SVG的无功出力，连接电抗器的无功消耗，断开无功消耗和SVG电压源电压。
[0013]进一步，电路等效模型和电路简化等效模型中主回路参数的计算方法为：设置多工况多功率下的功率步长以及各功率点的实际无功交换控制值，通过牛顿迭代计算条件约束下的多种工况下的直流系统运行特性，从而获得电路等效模型和电路简化等效模型中主回路参数。
[0014]进一步，在全压运行工况时，设置直流功率的无功交换控制值，逐一进行各个功率点的稳态参数计算，在稳态参数计算过程中，采用牛顿拉夫逊法，令F(x)＝Q
ti
‑
3I
ti2
·
ω
·
L
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‑
Q
t1i
，x＝U
L
，设置初始值，设置迭代步长，如果出现F(x1)＝0，则迭代结束，其中，i代表第N个功率点，Q
t
为SVG无功出力，I
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为SVG支路电流，L
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为连接电抗器电感，U
L
为SVG并网点电压。
[0015]进一步，在降压运行工况时，设置降压系数k，设置直流功率从0.1
‑
k下的无功交换控制值，逐一进行各个功率点的稳态参数计算，在稳态参数计算过程中，采用牛顿拉夫逊法，令F(x)＝Q
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为SVG支路电流，L
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为连接电抗器电感，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种SLCC换相技术的主回路参数计算方法，其特征在于，包括以下步骤：根据电路等效模型和电路简化等效模型，通过牛顿拉夫逊迭代方法计算出理想空载额定直流电压；根据所述理想空载额定直流电压，结合交流系统无功功率控制目标和直流系统角度控制目标，计算所述电路等效模型和电路简化等效模型中主回路参数；判断所述主回路参数的计算结果是否在预设范围内，若是则输出所述计算结果，若否则修改参数后，重新进行上述步骤，直至所有参数的计算结果都在预设范围内为止。2.如权利要求1所述的SLCC换相技术的主回路参数计算方法，其特征在于，所述电路等效模型包括主回路和SVG支路，所述主回路包括第一交流信号源和换流变等效阻抗，所述第一交流信号源与换流变等效阻抗串联，所述换流变等效阻抗的输出端与LCC换流阀连接；所述SVG支路包括第二交流信号源和连接电抗器电感，所述第二交流信号源与连接电抗器电感串联，所述连接电抗器电感的输出端与所述主回路连接。3.如权利要求2所述的SLCC换相技术的主回路参数计算方法，其特征在于，所述电路简化等效模型包括第三交流信号源和换流变与SVG连接阻抗的合成等效阻抗，所述第三交流信号源与所述换流变与SVG连接阻抗的合成等效阻抗串联，所述换流变与SVG连接阻抗的合成等效阻抗的输出端与LCC换流阀连接。4.如权利要求3所述的SLCC换相技术的主回路参数计算方法，其特征在于，所述理想空载额定直流电压的计算方法为：根据并网点电压参数的初始值，进行所述电路简化等效模型的主回路参数计算；根据并网点电压参数的初始值，进行所述电路等效模型的主回路参数计算；根据并网点电压参数的初始值，进行所述电路等效模型的SVG支路参数计算；根据所述电路简化等效模型的主回路参数、电路等效模型的主回路参数和SVG支路参数通过迭代求解理想空载额定直流电压。5.如权利要求4所述的SLCC换相技术的主回路参数计算方法，其特征在于，所述电路简化等效模型的主回路参数包括：换相角、无功消耗和传输电流；所述电路等效模型的主回路参数包括：换流变无功消耗、网侧电流和功率因数；所述电路等效模型的SVG支路参数包括：SVG的无功出力，连接电抗器的无功消耗，断开无功消耗和SVG电压源电压。6.如权利要求1
‑
5任一项所述的SLCC换相技术的主回路参数计算方法，其特征在于，所述电路等效模型和电路简化等效模型中主回路参数的计算方法为：设置多工况多功率下的功率步长以及各功率点的实际无功交换控制值，通过牛顿迭代计算条件约束下的多种工况下的直流系统运行特性，从而获得电路等效模型和电路简化等效模型中主回路参数。7.如权利要求6所述的SLCC换相技术的主回路参数计算方法，其特征在于，在全压运行工况时，设置...

【专利技术属性】
技术研发人员：马为民，李明，吴方劼，申笑林，王玲，徐莹，张涛，季一鸣，杜商安，王尧玄，王奥，
申请(专利权)人：国网经济技术研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：