[发明专利]基于MMC的柔性直流及直流电网机电暂态仿真方法及系统

说明书

本发明涉及一种基于MMC的柔性直流及直流电网机电暂态仿真建模方法及系统，建立暂态仿真模型，包括基于受控电流源的稳态潮流模型、交流侧暂态模型、直流侧暂态模型，所述基于受控电流源的稳态潮流模型用于生成暂态仿真所需要的初始潮流数据；至少一个基于外环控制结构进行功能扩展的附加模块，所述附加模块在柔性直流及直流电网的交流侧和直流侧设置闭锁信号产生逻辑，通过所述柔性直流及直流电网的交流侧和直流侧的外环控制结构连接。利用所述暂态仿真模型，仿真柔性直流及直流电网不同工况下的机电暂态运行特性。本发明不考虑直流网络的初值计算，在不影响暂态仿真精度和稳定性的前提下简化了稳态潮流模型，并提高了模型的可扩展性。

技术领域

本发明涉及柔性直流输电的数字仿真技术，具体涉及一种基于MMC的柔性直流及直流电网机电暂态仿真方法及系统。

背景技术

电压源换流器型高压直流输电技术(Voltage Source Converter Based HighVoltage Direct Current,VSC-HVDC)拥有不存在换相失败、有功无功快速独立控制等优点，在大规模分布式可再生能源接入，异步电网互联等方面被认为是最有效的技术方案。VSC-HVDC拥有不同的拓扑结构，其中模块化多电平换流器(Modular MultilevelConverter，MMC)以其开关频率低，谐波含量少和易扩展等特点成为了研究的热点，并实现了工程化的应用。

MMC中含有数量众多的电力电子开关器件，适合利用电磁暂态仿真工具对其内部的动态过程和相应的控制策略进行仿真研究，例如桥臂环流控制和子模块电容电压平衡控制等。目前，相关文献已经提出了一些MMC的高效电磁暂态建模方法并获得了广泛应用。柔性直流或直流电网接入交流电网后会带来系统暂态稳定性的变化，在工程规划和设计之初就需要对交直流系统的相互作用和可能产生的稳定性问题进行深入研究。但是，由于目前计算机技术和仿真硬件资源的限制，电磁暂态仿真在进行大规模交直流电网仿真时必然需要对交流系统进行等值简化，这会导致交流系统模型的动态特性和实际电网存在差异，也会影响最终仿真结果的准确性。

发明内容

为解决上述现有技术中的不足，本发明的目的是提供一种基于MMC的柔性直流及直流电网机电暂态仿真方法及系统，本发明建立准确实用的柔性直流及直流电网机电暂态仿真模型，通过与实际电网运行数据进行联合仿真，可以得到较为准确的交直流电网暂态稳定结果。

本发明的目的是采用下述技术方案实现的：

本发明提供一种基于MMC换流器的柔性直流及直流电网机电暂态仿真方法，其改进之处在于，包括：

建立暂态仿真模型，包括基于受控电流源的稳态潮流模型、交流侧暂态模型、直流侧暂态模型，所述基于受控电流源的稳态潮流模型用于生成暂态仿真所需要的初始潮流数据；

利用所述暂态仿真模型，仿真柔性直流及直流电网不同工况下的机电暂态运行特性。

进一步地，采用注入母线电流作为稳态潮流模型，将MMC换流器等效为PQ节点或PV节点；

当MMC换流器等效为PQ节点，注入母线的电流相量为：

其中，V_R+jV_I为注入母线电压相量；P_ref、Q_ref分别为注入母线的方向为正的有功功率和无功功率；I_R、I_I分别表示注入母线的电流相量的实部和虚部；V_R、V_I分别表示注入母线的电压相量的实部和虚部；

当MMC换流器等效为PV节点，注入母线的方向为正的无功功率给定值Q_ref的值通过对母线电压给定值与反馈值的差进行积分来确定，其余参数与MMC换流器等效为PQ节点应相同。

进一步地，所述交流侧暂态模型为：