[发明专利]风电集群孤网接入柔直电网时换流站稳态运行区间方法

权利要求书

1.风电集群孤网接入柔直电网时换流站稳态运行区间方法，其包括以下步骤：

(1)风电集群为无源电源，建立单端VSC-HVDC等效模型，模型如下：

将流站接入到无源系统中，从无源系统到换流站的输电通道阻抗为Z_sys＝R_sys+X_sys；

风电集群出口电压为

换流站交流母线用公共连接点PCC来表示，从无源系统注入到PCC的功率为P_s+jQ_s；

基于电压源换流器型直流输电采用单相基波等效电路来表示，并设其输出电压基波相量为其中，X_link是换流站交流母线PCC与Δ之间的连接电抗，X_link＝X_T+X_L0/2，其中X_L0为基频下的桥臂电抗；

(2)研究注入PCC节点的有功功率P_s和无功功率Q_s的运行范围，以v点输出的有功功率P_v和无功功率Q_v作为中间变量S_v＝P_v+jQ_v，对P_s和Q_s的运行范围进行分析，v节点电压为电压源换流站控制的对象，其在无源网络中看作平衡节点即vθ节点，故有

(3)建立换流站PQ运行区间需要考虑的约束条件；

(4)由步骤(3)的约束条件共同决定的电压源换流器型直流输电功率特性的边界曲线；

(5)根据步骤(4)的边界曲线来确定换流站稳态运行范围。

2.根据权利要求1所述的风电集群孤网接入柔直电网时换流站稳态运行区间方法，其特征在于：所述步骤(3)中，约束条件具体为：

(i)电压源换流站的输出电压调制比约束：

v节点电压和输出功率已知，可以计算出Δ节点电压：

U_Δ∠δ_Δ＝(U_v+ΔU₁)+jδU₁(1-3)

通常定义电压源换流站的输出电压调制比m等于Δ导航的基波相电压幅值U_Δm除以U_dc/2：

考虑实际运行时换流器的约束条件，需要校验输出电压调制比

0.85≤m≤1.0(1-6)

(ii)公共连接点节点电压约束：计算PCC节点电压：

由于风电集群内电压的稳定依赖于电压源换流站的动态无功功率调节，故考虑工程中实际运行情况，电压应满足正常电压偏移范围

0.97p.u≤U_pcc≤1.07p.u(1-12)

(iii)风电集群出口节点电压约束：计算无源系统等效节点电压

P_s＝P_v (1-13)

同样考虑工程中实际运行情况，电压应满足正常电压偏移范围：

0.97p.u≤U_s≤1.07p.u (1-19)

(iv)考虑实际运行时换流器的约束条件，换流站输出电流约束：

(v)考虑柔性直流输电传输的有功功率受最大直流线路电流限制

-U_dI_max≤P_s≤U_dI_max (1-21)。

3.根据权利要求2所述的风电集群孤网接入柔直电网时换流站稳态运行区间方法，其特征在于：确定换流站稳态运行范围的步骤可以划分为：

1)设已知换流站在v点的额定视在功率为S_vN，即当时，VSC本身是允许运行的；将区域划分为若干细小区块，每个区块用相应的功率点(P_v+jQ_v)表示，对于所有功率点，重复以下步骤；

2)根据方程式(1-1到1-4)计算Δ节点电压，式(1-5)计算调制比；

3)考虑实际运行时换流站的约束条件，根据判别式(1-6)判断输出电压调制比校核所求的Δ节点电压是否满足要求，如果满足要求，表明该功率点是一个合理的功率点，再通过下面的步骤进一步校验；

4)根据方程式(1-8到1-11)计算PCC节点电压；

5)考虑电力系统实际工程中电压正常偏移量范围，根据判别式(1-12)校验PCC节点电压是否满足电压约束要求，如果能够满足约束，表明该功率点是一个合理的功率点，再进行下一步校验；

6)根据式(1-14到1-15)计算输送功率P_s和Q_s，根据方程式(1-16到1-18)计算节点电压；

7)同理考虑电力系统工程中电压正常偏移量，根据判别式(1-19)校验节点电压是否满足电压约束要求，如果能满足约束，表明该功率点是一个合理的功率点，再进行下一步校验；

8)根据判别式(1-20)从换流器输出电流方面校核电流是否满足要求；如果满足要求，进行下一步校核；

9)根据判别式(1-21)考虑柔性直流输电传输的有功功率受最大直流线路电流限制，进行校验

遍历区域内所有功率点，其中合理的功率点必定对应着PCC处相应的功率点P_s和Q_s，这些功率点所覆盖的范围就是换流站稳态运行的功率运行范围。