一种双端柔性直流系统稳定性分析方法及系统技术方案

本申请公开了一种双端柔性直流系统稳定性分析方法及系统，该方法包括：建立单换流器

【技术实现步骤摘要】
一种双端柔性直流系统稳定性分析方法及系统


[0001]本申请涉及电力
，尤其涉及一种双端柔性直流系统稳定性分析方法及系统。

技术介绍

[0002]随着新能源发电的日益普及，通过高压直流(High Voltage Direct Current,HVDC)的远距离大规模输电已成为现代电网的主流输电方式。电压源型换流器(Voltage Source Converters,VSCs)，尤其是新兴的模块化多电平换流器(Modular Multilevel Converters,MMCs)的广泛应用，在使得高压直流输电系统能够更灵活运行的同时，也会引入一些新的稳定性问题。
[0003]其中，现有技术主要集于在研究并网换流器对交流系统稳定性的影响。例如，锁相环(Phase
‑
Locked Loop,PLL)无法准确跟踪公共连接点(Point of Common Coupling,PCC)相位，可能会恶化整个系统的稳定性；参数不当的电压控制回路可能会在交流侧引发低频谐振等。然而，针对直流侧的不稳定机理以及稳定条件，现有技术并未提供相关的分析方法，无法提前预防柔性直流系统的直流侧频率发生不稳定的情况，从而也影响了柔性直流系统的输电能力，无法保证系统安全、稳定地运行。

技术实现思路

[0004]本申请的目的在于提供一种双端柔性直流系统稳定性分析方法及系统，以解决现有技术缺乏对柔性直流系统的直流侧进行稳定性分析，进而影响系统输电能力，并为系统运行带来安全隐患的问题。
[0005]为实现上述目的，本申请提供一种双端柔性直流系统稳定性分析方法，包括：
[0006]建立单换流器
‑
理想直流源系统，并确定主导模态；
[0007]基于双端柔性直流系统，确定直流侧状态变量的传递函数；
[0008]根据所述主导模态对所述传递函数进行化简，得到降阶模型；
[0009]基于所述降阶模型，确定系统小干扰稳定的解析条件，利用所述解析条件分析双端柔性直流系统的稳定性。
[0010]进一步地，所述建立单换流器
‑
理想直流源系统，并确定主导模态，包括：
[0011][0012]式中，R
dc
和L
dc
分别为直流侧等效电阻和电感；C
M
为等效电容；g0为换流器对直流侧的等效电导；R
l
和L
l
分别为直流线路的电阻和电感；R
arm
和L
arm
分别为每桥臂的等效电阻和电
感；P
c
为换流器交流测输入的有功功率；u
c
为C
M
上的电压；下标0为稳态值；C
sm
为每个子模块的电容；N为每桥臂的子模块数量。
[0013]进一步地，所述确定直流侧状态变量的传递函数，包括确定直流侧的等效复阻抗的传递函数：
[0014][0015]式中，Δu
dc
为直流电压变化量；Δi
dc
为直流电流变化量；R
M
＝2R
arm
/3；L
M
＝2L
arm
/3；上、下标V代表控电压侧相关电气量；U
s
为交流侧电源电压幅值；和分别为控电压侧的定直流电压控制器比例和积分增益；σ
I
为内环电流控制器的时间常数。
[0016]进一步地，所述降阶模型为：
[0017][0018]式中，F(s)为降阶模型的二项式表达式，a0、a1、a2为二项式系数。
[0019]进一步地，所述基于所述降阶模型，确定系统小干扰稳定的解析条件，包括：
[0020][0021][0022]式中，P
ccr
为HVDC系统临界输送功率；u
dcn
为额定直流电压；M
min
为要求的最小稳定裕度；为控电压侧的定直流电压控制器比例增益的上确界。
[0023]本申请还提供了一种双端柔性直流系统稳定性分析系统，包括：
[0024]主导模态确定单元，用于建立单换流器
‑
理想直流源系统，并确定主导模态；
[0025]传递函数确定单元，用于基于双端柔性直流系统，确定直流侧状态变量的传递函数；
[0026]降阶模型生成单元，用于根据所述主导模态对所述传递函数进行化简，得到降阶模型；
[0027]稳定性分析单元，用于基于所述降阶模型，确定系统小干扰稳定的解析条件，利用所述解析条件分析双端柔性直流系统的稳定性。
[0028]进一步地，所述主导模态确定单元，用于建立单换流器
‑
理想直流源系统，并确定主导模态，包括：
[0029][0030]式中，R
dc
和L
dc
分别为直流侧等效电阻和电感；C
M
为等效电容；g0为换流器对直流侧的等效电导；R
l
和L
l
分别为直流线路的电阻和电感；R
arm
和L
arm
分别为每桥臂的等效电阻和电感；P
c
为换流器交流测输入的有功功率；u
c
为C
M
上的电压；下标0为稳态值；C
sm
为每个子模块的电容；N为每桥臂的子模块数量。
[0031]进一步地，所述传递函数确定单元，用于确定直流侧的等效复阻抗的传递函数：
[0032][0033]式中，Δu
dc
为直流电压变化量；Δi
dc
为直流电流变化量；R
M
＝2R
arm
/3；L
M
＝2L
arm
/3；上、下标V代表控电压侧相关电气量；U
s
为交流侧电源电压幅值；和分别为控电压侧的定直流电压控制器比例和积分增益；σ
I
为内环电流控制器的时间常数。
[0034]进一步地，所述降阶模型为：
[0035][0036]式中，F(s)为降阶模型的二项式表达式，a0、a1、a2为二项式系数。
[0037]进一步地，所述稳定性分析单元，用于基于所述降阶模型，确定系统小干扰稳定的解析条件，包括：
[0038][0039][0040]式中，P
ccr
为HVDC系统临界输送功率；u
dcn
为额定直流电压；M
min
为要求的最小稳定裕度；为控电压侧的定直流电压控制器比例增益的上确界。
[0041]相对于现有技术，本申请的有益效果在于：
[0042]本申请公开了一种双端柔性直流系统稳定性分析方法及系统，该方法包括：建立单换流器
‑
理想直流源系统，并确定主导模态；基于双端柔性直流系统，确定直流侧状态变量本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种双端柔性直流系统稳定性分析方法，其特征在于，包括：建立单换流器
‑
理想直流源系统，并确定主导模态；基于双端柔性直流系统，确定直流侧状态变量的传递函数；根据所述主导模态对所述传递函数进行化简，得到降阶模型；基于所述降阶模型，确定系统小干扰稳定的解析条件，利用所述解析条件分析双端柔性直流系统的稳定性。2.根据权利要求1所述的双端柔性直流系统稳定性分析方法，其特征在于，所述建立单换流器
‑
理想直流源系统，并确定主导模态，包括：式中，R
dc
和L
dc
分别为直流侧等效电阻和电感；C
M
为等效电容；g0为换流器对直流侧的等效电导；R
l
和L
l
分别为直流线路的电阻和电感；R
arm
和L
arm
分别为每桥臂的等效电阻和电感；P
c
为换流器交流测输入的有功功率；u
c
为C
M
上的电压；下标0为稳态值；C
sm
为每个子模块的电容；N为每桥臂的子模块数量。3.根据权利要求2所述的双端柔性直流系统稳定性分析方法，其特征在于，所述确定直流侧状态变量的传递函数，包括确定直流侧的等效复阻抗的传递函数：式中，Δu
dc
为直流电压变化量；Δi
dc
为直流电流变化量；R
M
＝2R
arm
/3；L
M
＝2L
arm
/3；上、下标V代表控电压侧相关电气量；U
s
为交流侧电源电压幅值；和分别为控电压侧的定直流电压控制器比例和积分增益；σ
I
为内环电流控制器的时间常数。4.根据权利要求3所述的双端柔性直流系统稳定性分析方法，其特征在于，所述降阶模型为：式中，F(s)为降阶模型的二项式表达式，a0、a1、a2为二项式系数。5.根据权利要求4所述的双端柔性直流系统稳定性分析方法，其特征在于，所述基于所述降阶模型，确定系统小干扰稳定的解析条件，包括：
式中，P
ccr
为HVDC系统临界输送功率；u
dcn
为额定直流电压；M
min
为要求的最小稳定裕度；为控电压侧的定直流电压控制器比例增益的上确界。6.一种双端柔性直流系统稳定性分析系统，其特征在于，包括：主导模态确定单元，用于建立单换流器

【专利技术属性】
技术研发人员：伍双喜，杨亚楠，杨银国，李文博，李佳朋，李宇骏，刘洋，向丽玲，谭嫣，陆秋瑜，秦颖婕，
申请(专利权)人：广东电网有限责任公司电力调度控制中心，
类型：发明
国别省市：