[发明专利]一种考虑受端励磁系统的交直流稳定性分析方法

说明书

技术领域

本发明涉及电气工程领域，尤其涉及用于电力系统稳定的一种考虑受端励磁系统的交直流稳定性分析方法。

背景技术

高压直流输电以其传输容量大，远距离输电以及连接不同频率的电网等优势，近几年得到快速发展，我国已经形成了交直流混合格局，与此同时，受端系统的电压支撑对高压直流输电的稳定运行的影响引起关注。

专利号为CN 201310031426.9的中国专利：“一种研究交直流相互影响机理的分析方法”，给出了交直流相互影响的分析方法，通过时域数字仿真系统主要分析了交流系统发生大的故障时导致直流输电换相失败以及受端电压稳定的问题。专利号为CN201210454137.5的中国专利：“直流输电系统控制方式下的系统暂态稳定性的计算方法”，分析了不同控制方式下交直流系统发生故障的概率，计算直流输电系统控制方式下的系统暂态稳定性，该发明实现了直流输电系统控制方式对交直流混合系统暂态稳定性的影响程度的准确评价。专利号为CN 201410033099.5的中国专利：“一种风光火打捆直流外送稳定性评价方法”，判断各接入方案中风光火打捆直流外送系统的接入强度，判断风光火打捆直流外送系统与联网交流系统的稳定性交互影响，主要依托于受端系统的短路比指标。以上专利所述交直流的稳定性分析集中于交流系统的强度而忽略了其强度的根本在于受端发电机的励磁情况、电网结构以及负荷的多少，简单的短路比难以阐述交流系统与直流输电稳定性关系。

发明内容

为解决现有技术存在的不足，本发明公开了一种考虑受端励磁系统的交直流稳定性分析方法。相对于不能反映受端的调节能力的固定戴维南等值模型，本发明考虑受端励磁系统的作用，详细分析了其对直流输电系统的影响，指出励磁达到极限时，受端系统负荷波动导致戴维南等值发生变化较大，随即影响直流输电系统的安全性。

为实现上述目的，本发明的具体方案如下：

一种考虑受端励磁系统的交直流稳定性分析方法，包括以下步骤：

步骤一：确定直流输电系统的控制方式及直流输电系统的参数；

步骤二：考虑发电机的励磁参数以及其励磁环节的限幅环节，对交直流系统进行扩展潮流计算；

步骤三：根据负荷的变动，利用受端戴维南等值参数的变化以及直流输电系统的参数分析系统的稳定性。

进一步的，所述步骤二中，具体包括：建立直流输电系统的逆变侧等值模型，建立励磁系统的模型，建立同步发电机的输出功率模型，构建节点功率平衡约束方程，构建发电机功率平衡方程，各模型构建了系统的平衡方程，在扩展潮流方程的基础上进行潮流计算求解未知状态量，同时校验调节系统励磁是否越限处理，若越限则进行处理并重新进行潮流计算。

上述直流输电系统的逆变侧等值模型、励磁系统的模型及同步发电机的输出功率模型的构建均是为了构建系统的平衡方程，包括节点的功率平衡方程、发电机的功率平衡方程。

更进一步的，直流输电系统的逆变侧等值模型为：

式(1)中，P_d为逆变器向交流系统输送的有功功率；Q_d为逆变器从交流侧吸收的无功功率；I_d为直流电流；V_d为直流电压；γ为关断角；μ为换相角；P_ac、Q_ac分别为母线向受端交流系统输送的有功功率、无功功率；B_c为交流滤波器和无功补偿电容的等效导纳；Q_c为等效电容器补偿的无功功率；V、δ分别为母线处电压幅值和相角；E、φ、|Z|、θ分别为受端系统的戴维南等值电势幅值及相角、等值阻抗模值、等值阻抗角；K为换流器变压器参数与直流系统标准值有关的常数；C为与换流器变压器参数与直流有关的两个常数。

其中，C的表达式如式(2)所示：

式(2)中，S_T为变压器的容量；U_k％为变压器的短路电压百分比；τ为变压器的变比，P_dN为额定直流功率。

进一步的，所述励磁系统的模型不考虑系统频率的变化，即二次调频后频率无误差调节，其模型如下：