一种基于ν-gap度量的HVDC-MTDC系统鲁棒稳定分析方法、装置及系统制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种基于ν

【技术实现步骤摘要】
一种基于
ν
‑
gap度量的HVDC
‑
MTDC系统鲁棒稳定分析方法、装置及系统


[0001]本专利技术涉及新型电力系统稳定分析领域，具体是一种基于ν
‑
gap度量的HVDC
‑
MTDC系统鲁棒稳定分析方法及系统。

技术介绍

[0002]多端直流(multi
‑
terminal direct current，MTDC)系统的小信号稳定性是一个重要且具有挑战性的问题。此类系统的动态行为与不同VSC之间通过交流和直流网络耦合的复杂相互作用有关。许多研究人员尝试了解由相互作用引起的振荡机制以及动态行为与控制参数之间的关系。目前分析MTDC系统小信号稳定性主要有如下几种方法：
[0003]1、模态分析方法：模态分析法包括特征值分析、参与因子分析和灵敏度分析。这种方法可以建立MTDC系统的详细状态空间模型，在此基础上利用特征值和参与因子分析系统的小信号稳定。通过计算系统的特征值可以得到保证动态稳定性的VSC控制器参数的增益范围。文献[B.Shao,S.Zhao,and Y.Yang,“Sub
‑
synchronous oscillation characteristics and analysis of direct
‑
drive wind farms with VSC
‑
HVDC systems,”IEEE Trans.Sustain.Energy,vol.12,no.2,pp.1127
‑
1140,Apr.2021]中应用特征值分析了考虑系统参数的VSC
‑
HVDC并网连接方式对SSO特性的影响。
[0004]2、阻抗分析方法：阻抗分析法可以分析内外环控制器参数对VSC阻抗特性和系统稳定性的影响。文献[Y.Zhan,X.Xie,and H.Liu,“Frequency
‑
domain modal analysis of the oscillatory stability of power systems with high
‑
penetration renewables,”IEEE Trans.on Sustain.Energy,vol.10,no.3,pp.1534
‑
1543,Jul.2019.]中提出了基于交流并网VSC阻抗模型的参与因子和灵敏度，这两个指标可以用来找到导致振荡的路径。
[0005]3、开环模态耦合方法：开环模态耦合法以模态分析为基础分析MTDC系统中不同子系统间相互作用引起的振荡机制。结果表明，当开环子系统的模态与系统其余部分的模态接近时会发生开环模态耦合，从而导致MTDC系统振荡失稳。
[0006]4、自稳/致稳作用系数法：文献[W.Zheng,J.Hu,and X.Yuan,“Quantification of interactions in MTDC systems based on self
‑
/en
‑
stabilizing coefficients in DC voltage control timescale,”IEEE J.Emerg.Sel.Topics Power Electron.,vol.9,no.3,pp.2980
‑
2991,Jun.2021.]提出了自稳/致稳作用系数法用于MTDC系统的相互作用量化分析。该方法基于自稳/致稳作用的概念建立了MTDC系统的闭环模型，计算了不同VSC之间表征相互作用的解析式，并将自稳系数和致稳系数作为闭环系统的反馈通道。该方法可以揭示哪些装备或相互作用路径导致了振荡，以及不同控制器参数如何影响相互作用和系统稳定性。
[0007]现有技术存下如下缺陷：
[0008](1)模态分析缺乏对不稳定性机制的理解，现有的分析结果无法解释不同VSC之间的相互作用如何影响系统的稳定性以及系统稳定与不稳定间的距离；
[0009](2)用阻抗分析方法和开环模态耦合方法获得的系统稳定区域通常是保守的，因此，这两种方法只能粗略分析相对稳定性如何随控制参数的变化而变化，却不能准确量化参数的稳定裕度和稳定区域；
[0010](3)基于自稳/致稳作用系数推导出的等效阻尼不是稳定裕度，不能为MTDC系统提供严格的稳定性标准。此外，该方法对于确定参数的稳定区域也同样是保守的。

技术实现思路

[0011]本专利技术提供了一种ν
‑
gap度量的VSC
‑
MTDC系统鲁棒稳定分析方法、装置及系统，本专利技术可以量化MTDC系统的稳定裕度，并计算相互作用中特定参数的稳定区域，定量解释不同VSC之间的相互作用对稳定裕度的影响，并为多设备电力系统控制参数的设置和整定提供了新的思路。
[0012]一种基于ν
‑
gap度量的HVDC
‑
MTDC系统鲁棒稳定分析方法，包括如下步骤：
[0013]步骤(1)：建立基于自稳/致稳作用系统的MTDC系统小信号模型；
[0014]步骤(2)：基于步骤(1)建立的MTDC系统小信号模型建立用于ν
‑
gap分析的MTDC标准反馈系统模型；
[0015]步骤(3)：基于步骤(2)建立的用于ν
‑
gap分析的MTDC标准反馈系统模型计算系统鲁棒稳定裕度指标；
[0016]步骤(4)：基于步骤(3)计算所得系统鲁棒稳定裕度指标和ν
‑
gap度量，求解系统参数稳定区域。
[0017]进一步的，所述步骤(1)具体包括：
[0018]对于一个N端MTDC系统，MTDC系统中的每个VSC都有I
‑
U直流电压下垂控制、矢量控制和锁相控制器，基于运动方程概念的MTDC系统小信号模型定义为：
[0019]ΔP
in
＝[ΔP
in1
ΔP
in2
…
ΔP
inN
]T
,
[0020]ΔU
dc
＝[ΔU
dc1
ΔU
dc2
…
ΔU
dcN
]T
.
[0021]式中，ΔP
in1
～ΔP
inN
，ΔU
dc1
～ΔU
dcN
分别表示第1到N个VSC的输入直流电容的有功功率以及直流电压；
[0022]直流和交流网络中的潮流通过(1)和(2)式表示：
[0023]ΔP
in
＝[A
ij
]ΔU
dc
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(1)
[0024][0025]矩阵中的各项参数表示为：
[0026][0027][0028][本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于ν
‑
gap度量的HVDC
‑
MTDC系统鲁棒稳定分析方法，其特征在于：包括如下步骤：步骤(1)：建立基于自稳/致稳作用系统的MTDC系统小信号模型；步骤(2)：基于步骤(1)建立的MTDC系统小信号模型建立用于ν
‑
gap分析的MTDC标准反馈系统模型；步骤(3)：基于步骤(2)建立的用于ν
‑
gap分析的MTDC标准反馈系统模型计算系统鲁棒稳定裕度指标；步骤(4)：基于步骤(3)计算所得系统鲁棒稳定裕度指标和ν
‑
gap度量，求解系统参数稳定区域，用不确定性半径的变化率来分析特定参数的稳定性灵敏度。2.如权利要求1所述的基于ν
‑
gap度量的HVDC
‑
MTDC系统鲁棒稳定分析方法，其特征在于：所述步骤(1)具体包括：对于一个N端MTDC系统，MTDC系统中的每个VSC都有I
‑
U直流电压下垂控制、矢量控制和锁相控制器，基于运动方程概念的MTDC系统小信号模型定义为：ΔP
in
＝[ΔP
in1
ΔP
in2
…
ΔP
inN
]
T
,ΔU
dc
＝[ΔU
dc1
ΔU
dc2
…
ΔU
dcN
]
T
.式中，ΔP
in1
～ΔP
inN
，ΔU
dc1
～ΔU
dcN
分别表示第1到N个VSC的输入直流电容的有功功率以及直流电压；直流和交流网络中的潮流通过(1)和(2)式表示：ΔP
in
＝[A
ij
]ΔU
dc
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(1)矩阵中的各项参数表示为：矩阵中的各项参数表示为：矩阵中的各项参数表示为：其中，ΔP
out
和ΔQ为交流网络的有功功率输出和无功功率输出，Δθ和ΔE是交流网络内电势的相位和幅值，I
dc
为直流网络的电流，U
dc
为直流网络的电压，U
g
是无穷大电源电压，E是交流侧内电势，X
f
和X
g
是VSC的滤波器电抗和传输线电抗，下标i代表第i个VSC，0表示稳态条件下的初始值；第i个VSC的直流电容两端的不平衡有功功率写为：将ΔP
Si
和ΔP
Ei
分别表示第i个VSC和除第i个之外的VSC的不平衡有功功率，即
ΔP
Si
＝A
ii
ΔU
dci
‑
K
Pθi
Δθ
i
‑
K
PEi
ΔE
i
.
ꢀꢀꢀꢀ
(4)定义自稳作用系数为F
Si
(s)＝ΔP
Si
(s)/ΔU
dci
，定义致稳作用系数为F
Ei
(s)＝ΔP
Ei
(s)/ΔU
dci
，则第i个VSC的直流电容两端的不平衡有功功率表示为：ΔP
dci
＝F
Si
(s)ΔU
dci
+F
Ei
(s)ΔU
dci
.
ꢀꢀꢀꢀꢀ
(6)根据参与交互的VSC的数量以及DC和AC网络的不同影响，ΔP
Ei
进一步写为代表不同路径的M项之和，即由此可将MTDC系统模型转换为等效闭环模型。3.如权利要求1所述的基于ν
‑
gap度量的HVDC
‑
MTDC系统鲁棒稳定分析方法，其特征在于：所述步骤(2)具体包括：第i个VSC的动态行为受标称部分和不确定部分的影响，将不确定部分组成的不确定系统表示为致稳系数由代表不同交互路径的M项组成，通常其中只有一些路径具有不确定性，而另一些路径则是标称的，令为无不确定性路径的集合，为有不确定性路径的集合，显然，J0∪J1＝{1,
…
,M}，那么，稳定的标称反馈系统转化为具有不确定性的反馈系统，定义...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑皖宁，柴利，陈扬，田李星，向慕超，凌在汛，顾一鸣，陈涛，崔一铂，金太，张喆，成诚，熊昊哲，焦海文，田晨丞，金晨，
申请(专利权)人：国网湖北省电力有限公司电力科学研究院国网湖北省电力有限公司襄阳供电公司，
类型：发明
国别省市：