[发明专利]一种建立可控串补线性化模型的方法有效

专利信息
申请号: 201010606694.5 申请日: 2010-12-16
公开(公告)号: CN102055197A 公开(公告)日: 2011-05-11
发明(设计)人: 毕天姝;肖仕武;张魁;张鹏;薛安成;杨奇逊 申请(专利权)人: 华北电力大学
主分类号: H02J3/18 分类号: H02J3/18
代理公司: 北京众合诚成知识产权代理有限公司 11246 代理人: 史双元
地址: 102206 北*** 国省代码: 北京;11
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摘要:
搜索关键词: 一种 建立 可控 线性化 模型 方法
【说明书】:

技术领域

发明属于电力系统动态稳定研究领域。特别涉及的一种建立可控串补线性化模型的方法,具体说该方法是基于Poincare映射建立的、可与系统特征根方程接口的可控串补线性化模型,用于含可控串补的电力系统小干扰稳定分析。

背景技术

我国资源和负荷分布的不均衡决定了能源资源跨区域流动的必然性,超高压、大规模、远距离输电,能够实现全国范围资源优化配置、保障国家能源安全。为提高输电线路的输送能力,缓解输电走廊的压力,可控串联补偿技术得到了越来越广泛的应用。作为柔性交流输电系统(FACTS)家族的一员,可控串补装置(TCSC)由于在改善电力系统性能方面具有诸多优点,近年来引起电力工业界研究人员和工程技术人员的关注,其研究得到了快速的发展。将TCSC用于电力系统,能够控制系统潮流、改善系统的稳定性、提高功率传输极限。一些研究结果还表明,TCSC具有抑制电力系统次同步振荡和阻尼电力系统振荡的作用。同时,以往发生在大电网中因机组轴系扭振引发的事故中,许多是与输电线路中使用的串联补偿电容有关,因此分析TCSC对电力系统次同步谐振的影响和研究如何利用它进行次同步振荡的控制,成为电力工作者关注的问题。

和传统电力系统装置不同,可控串补装置包含晶闸管器件,其工作原理在很大的程度上决定于晶闸管的开关动作特性。从本质上看,电力电子器件的开关动作特性在时域中是不连续的,这种特性给系统动态稳定分析的特征分析法的应用带来了一定的困难。对此,传统的方法是采用可控串补的准稳态数学模型,这种模型是简化了可控串补的慢动态特性,不能反映装置内部的复杂电磁暂态过程,其使用会影响到分析结果的准确性。

发明内容

本发明的目的提供了一种建立可控串补线性化模型的方法,其特征在于,所述建立可控串补数学模型的步骤包括:

1)列出TCSC在晶闸管导通和截止下的特性方程;

2)根据TCSC在半个周期内晶闸管导通和截止一次,列出每个阶段的TCSC电容电压方程;

3)将上述电容电压方程在运行点附近线性化,得到TCSC的a相离散方程,并推广到b、c相,得到TCSC的三相离散方程;

4)为方便与电力系统其他元件和网络方程接口,将上述三相离散方程从abc坐标系转换到dq0坐标系,得到TCSC在dq0坐标系下的离散方程;为了求得TCSC的连续时域方程,根据求解一阶微分方程组的相关理论,构造一个连续微分方程,使得该连续微分方程的解和上述离散方程一致,则可用该连续微分方程代替上述离散方程。此连续微分方程即为TCSC在dq0坐标系下的连续时域数学模型。

5)由于系统复频域方程以DQ坐标系为基准,所以将TCSC模型接入系统模型之前,通过转换矩阵将dq坐标系下的TCSC连续时域方程转化到DQ坐标系,得到TCSC在DQ坐标系下的连续时域方程,将其并入系统特征值方程,即可求出带TCSC的系统的特征根。

通过建立TCSC线性化模型,可以计算出含TCSC系统的特征值。从而可以进行以下研究:

1)通过计算含TCSC和不含TCSC的系统特征值,可以定量的分析TCSC对系统次同步谐振的影响,更好的评估TCSC在系统中的作用。

2)通过分析TCSC控制器不同策略实施前后的特征值变化情况,与线性控制理论相结合,可用于优化设计TCSC控制器以取得更好的抑制次同步谐振效果。

本发明的有益效果是所得到数学模型的有效频带为0~50Hz,可以满足电力系统次同步振荡分析的需要,可与系统特征根方程接口;

本方法根据TCSC当前时刻的线路电流、触发角、电容电压预测半个工频周期后的电容电压值,然后把这些数据作为采样值,用它来拟合出一条TCSC电容电压的波形曲线,从而得到描述TCSC动态特性的数学模型。由于数据采样周期很小,每个工频周期有两个采样点,因而该数学模型在0~50Hz范围内是有效的,从而适用于通过特征分析法分析带TCSC的系统次同步谐振问题。

附图说明

图1是TCSC单相电路接线图。

图2是TCSC的电流波形和触发时刻图。

图3是坐标系转换图。

图4是48%固定串补下的发电机转速差频谱分析图。

图5是30%固定串补+18%可控串补下的发电机转速差频谱分析图。

具体实施方式

下面结合附图和对实施例的描述对本发明的实施技术方案予以更清楚地说明。

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