考虑柔性直流接入的电力系统低频振荡分析方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种考虑柔性直流接入的电力系统低频振荡分析方法及系统，首先，建立了柔性直流接入系统的低频振荡分析模型，并且建立柔性直流接入系统的动态方程及降阶模型，通过阻尼转矩分析法

【技术实现步骤摘要】
考虑柔性直流接入的电力系统低频振荡分析方法及系统


[0001]本专利技术属于电力
，具体涉及一种考虑柔性直流接入的电力系统低频振荡分析方法及系统
。

技术介绍

[0002]近年来，太阳能
、
风能等新能源因其清洁与可持续的特点成为应对能源危机与环境污染的关键抓手
。
然而，新能源具有随机性
、
间歇性和波动性，大量新能源发电接入给电力系统的运行控制带来了重大挑战
。
相较于交流或传统直流接入方式，柔性直流输电具有传输容量大
、
功率控制灵活
、
可适用于弱电网或无源电网等优势，已成为大规模新能源集中接入的主流方案
。
[0003]现有电力系统低频振荡分析较少考虑柔性直流接入的影响，电力电子换流器对电力系统低频振荡的作用机理尚不清晰
。
因此，建立柔性直流接入系统阻尼的解析表达式
、
刻画换流器控制对电力系统低频振荡的影响具有重要意义
。

技术实现思路

[0004]本专利技术所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种考虑柔性直流接入的电力系统低频振荡分析方法及系统，用于解决柔性直流接入后电力系统低频振荡的技术问题
。
[0005]本专利技术采用以下技术方案：
[0006]考虑柔性直流接入的电力系统低频振荡分析方法，包括以下步骤：
[0007]S1、
建立电压源型换流器
VSCr/>并网模型；
[0008]S2、
建立包括发电机转子运动方程和系统功率平衡方程的柔性直流接入系统的动态方程，结合步骤
S1
得到的电压源型换流器
VSC
并网模型建立柔性直流接入系统的降阶模型；
[0009]S3、
将全系统在平衡点附近线性化，求出步骤
S2
得到的柔性直流接入系统的线性化动态方程，将柔直接入节点处的电压和相角变化量用柔直注入功率变化量表示；
[0010]S4、
根据步骤
S3
得到的柔直注入功率与发电机功角之间的关系式推导出柔直接入后为电力系统提供的阻尼转矩，评估换流器控制参数
、
并网位置和柔直接入功率对电力系统低频振荡的影响
。
[0011]具体的，电压源型换流器
VSC
并网模型中，网侧换流器内环电流的控制方程为：
[0012][0013]其中，和分别为内环电流
d
轴和
q
轴分量的参考值；
K
P1
和
K
I1
分别为
d
轴电流
PI
控制器中比例和积分调节系数；
K
P2
和
K
I2
分别为
q
轴电流
PI
控制器中比例和积分调节系数；
[0014]网侧换流器的外环控制方程为：
[0015][0016]其中，和分别为网侧换流器输出电流
d、q
轴分量；
K
P3
和
K
I3
分别为直流电压
PI
控制器中比例和积分调节系数；为直流电压参考值；
K
P4
和
K
I4
分别为无功功率
PI
控制器中比例和积分调节系数；为网侧换流器输出无功功率参考值；
Q
c
为网侧换流器输出无功功率
。
[0017]进一步的，锁相环的控制方程为：
[0018][0019]其中，为
q
坐标系下换流器交流电压，
θ
r
为锁相环为换流器提供的并网同步相位
。
[0020]具体的，柔性直流接入系统的动态方程为：
[0021][0022]其中，
E
′
为发电机的暂态电动势，
U
a
为柔直经
VSC
接入节点
a
处的电压幅值，
δ
G
为同步发电机转子位置角，
δ
a
为柔直经
VSC
接入节点
a
处的电压相位，
X
r1
为同步发电机侧线路电抗，
X
r2
为电网侧线路电抗，
P
g
为换流器与交流系统交换的有功功率，
Q
g
为换流器与交流系统交换的无功功率
。
[0023]具体的，柔性直流接入系统的降阶模型为：
[0024][0025]其中，
Δ
P
g
为换流器与交流系统交换的有功功率变化量，
K
pp
为外环有功功率控制的比例参数，
U
a(0)
为柔直经
VSC
接入节点
a
处的电压初值，为换流器
d
轴交流电流初值，
K
ip
为外环有功功率控制的积分参数，
Δ
U
a
为柔直经
VSC
接入节点
a
处的电压变化量，
K
pq
为外环无功功率控制的比例参数，
K
iq
为外环无功功率控制的积分参数，
Δ
Q
a
为换流器与交流系统交换的无功功率变化量
。
[0026]具体的，将柔直接入节点处的电压和相角变化量用柔直注入功率变化量表示如下：
[0027][0028]其中，
Δ
U
a
为柔直经
VSC
接入节点
a
处的电压变化量，
Δδ
a
为柔直经
VSC
接入节点
a
处的电压相位变化量，
Δδ
G
为同步发电机转子位置角变化量，
m1，
m2，
m3，
n1，
n2，
n3为中间变量，
Δ
Q
c
＝
Δ
Q
g
为换流器与交流系统交换的无功功率变化量，
Δ
P
c
＝
Δ
P
g
为换流器与交流系统交换的有功功率变化量
。
[0029]具体的，评估换流器控制参数
、
并网位置和柔直接入功率对电力系统低频振荡的影响具体为：
[0030]柔直接入后对系统阻尼的贡献用阻尼转矩系数
D
解析，
D
＞0时为系统提本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
考虑柔性直流接入的电力系统低频振荡分析方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、
建立电压源型换流器
VSC
并网模型；
S2、
建立包括发电机转子运动方程和系统功率平衡方程的柔性直流接入系统的动态方程，结合步骤
S1
得到的电压源型换流器
VSC
并网模型建立柔性直流接入系统的降阶模型；
S3、
将全系统在平衡点附近线性化，求出步骤
S2
得到的柔性直流接入系统的线性化动态方程，将柔直接入节点处的电压和相角变化量用柔直注入功率变化量表示；
S4、
根据步骤
S3
得到的柔直注入功率与发电机功角之间的关系式推导出柔直接入后为电力系统提供的阻尼转矩，评估换流器控制参数
、
并网位置和柔直接入功率对电力系统低频振荡的影响
。2.
根据权利要求1所述的考虑柔性直流接入的电力系统低频振荡分析方法，其特征在于，电压源型换流器
VSC
并网模型中，网侧换流器内环电流的控制方程为：其中，和分别为内环电流
d
轴和
q
轴分量的参考值；
K
P1
和
K
I1
分别为
d
轴电流
PI
控制器中比例和积分调节系数；
K
P2
和
K
I2
分别为
q
轴电流
PI
控制器中比例和积分调节系数；网侧换流器的外环控制方程为：其中，和分别为网侧换流器输出电流
d、q
轴分量；
K
P3
和
K
I3
分别为直流电压
PI
控制器中比例和积分调节系数；为直流电压参考值；
K
P4
和
K
I4
分别为无功功率
PI
控制器中比例和积分调节系数；为网侧换流器输出无功功率参考值；
Q
c
为网侧换流器输出无功功率
。3.
根据权利要求2所述的考虑柔性直流接入的电力系统低频振荡分析方法，其特征在于，锁相环的控制方程为：其中，为
q
坐标系下换流器交流电压，
θ
r
为锁相环为换流器提供的并网同步相位
。4.
根据权利要求1所述的考虑柔性直流接入的电力系统低频振荡分析方法，其特征在于，柔性直流接入系统的动态方程为：
其中，
E
′
为发电机的暂态电动势，
U
a
为柔直经
VSC
接入节点
a
处的电压幅值，
δ
G
为同步发电机转子位置角，
δ
a
为柔直经
VSC
接入节点
a
处的电压相位，
X
r1
为同步发电机侧线路电抗，
X
r2
为电网侧线路电抗，
P
g
为换流器与交流系统交换的有功功率，
Q
g
为换流器与交流系统交换的无功功率
。5.
根据权利要求1所述的考虑柔性直流接入的电力系统低频振荡分析方法，其特征在于，柔性直流接入系统的降阶模型为：其中，
Δ
P
g
为换流器与交流系统交换的有功功率变化量，
K
pp
为外环有功功率控制的比例参数，
U
a(0)
为柔直经
VSC
接入节点
a
处的电压初值，为换流器
d
轴交流电流初值，
K
ip
为外环有功功率控制的积分参数，
Δ
U
a
为柔直经
VSC
接入节点
a
处的电压变化量，
K
pq
为外环无功功率控制的比例参数，
K
iq
为外环无功功率控制的积分参数，
Δ
Q
g
为换流器与交流系统交换的无功功率变化量
。6.
根据权利要求1所述的考虑柔性直流接入的电力系...

【专利技术属性】
技术研发人员：范越，牛拴保，王蒙，汪莹，王聪，张文朝，温宝红，
申请(专利权)人：北京科东电力控制系统有限责任公司，
类型：发明
国别省市：