[发明专利]一种分析柔性直流输电接入系统谐振稳定性的方法

说明书

本申请提供了一种分析柔性直流输电接入系统谐振稳定性的方法，其通过分析柔性直流输电接入系统的节点导纳矩阵，确定系统的谐振模式，并进而对系统的稳定性进行判断。针对分析柔性直流输电接入系统谐振稳定问题的应用场景，本发明柔性直流输电接入系统谐振稳定性的分析方法可以较为完备地分析出柔性直流输电接入系统存在的谐振模式，并对该系统的稳定性进行判断。本发明的谐振稳定性判断方法，克服了状态空间法工作量大、参数未知的困难，相比于阻抗分析法，所扫描的谐振模式更加完备，对整个系统的稳定性判断更为准确，可以为柔性直流输电工程的实际工程规划和建设提供一定的参考和指导。

技术领域

本申请涉及电力系统输配电技术领域，具体涉及一种分析柔性直流输电接入系统谐振稳定性的方法。

背景技术

为满足我国送端地区能源送出和受端地区负荷增长的需求，远距离大容量的高压直流输电技术以其技术和经济优势逐渐得到推广和应用，尤其是第三代直流输电技术——柔性直流输电技术。柔性直流输电技术以模块化多电平换流器为核心，采用具备主动开通和关断能力的电力电子器件，无须借助于电网进行换相，可以实现有功功率和无功功率的解耦控制，并为交流电网提供电压支撑，从根本上解决了常规直流输电技术存在的换相失败、无法接入弱交流系统等技术缺陷；而且波形质量好，模块集成度高，制造难度大大减低，更是受到了广大专家学者的推崇。自从上海南汇工程投运以来，柔性直流输电技术已表现出巨大的发展潜力和应用前景。到目前为止，国内已有多个基于模块化多电平换流器的高压直流输电系统投入运行，如国内的舟山五端工程、南澳三端工程、鲁西背靠背工程和厦门工程等，另外还有乌东德三端系统和张北四端工程在建；可以预见柔性直流输电技术将成为高压直流输电技术的发展方向。

但是，随着柔性直流输电系统的投运，在运行过程中也出现了一些不同于以往的电网稳定问题。由于模块化多电平换流器由众多的电力电子器件构成，其控制频率高，响应速度快，在接入电网后有着不同于传统电力设备的频率响应特性，在某些频率范围内存在负电阻效应，当电力网络谐振频率恰好位于该频段，且网络电阻不足以抵消换流器的负电阻时，系统便会存在谐振不稳定的风险。如，2018年鲁西背靠背换流站广西侧在切除一回线路后交流电网出现了1270Hz的振荡现象，威胁着电力系统的安全稳定运行。

为探究振荡机理及寻找抑制措施，不少专家学者采用状态空间法或阻抗分析法对该问题展开研究。状态空间法可以很好地反映出系统的不稳定振荡模式，并可以确定出关键影响因素；但是其建模需要较为详细的换流器参数及交流系统数据，其中其换流器参数包括：换流器中桥臂电抗、桥臂电阻、子模块电容、子模块个数、控制器的结构、测量的滤波环节参数、控制器中比例积分调节的参数、控制中的延时等，因此其难度和工作量都是巨大的。阻抗分析法可以不依赖于换流器的内部参数，可依靠量测手段获得其端口特性，结合奈奎斯特稳定判据可对系统的稳定性加以判断；但是其无法对整个交流系统的谐振稳定性进行分析，其仅能够对并网点的稳定性进行判断，是不完备的。

发明内容

本申请提供了一种分析柔性直流输电接入系统谐振稳定性的方法，克服了状态空间法工作量大、参数未知的困难，相比于现有的分析方法，所扫描的谐振模式更加完备，对整个系统的稳定性判断更为准确。

本申请解决上述技术问题所采取的技术方案如下：

一种分析柔性直流输电接入系统谐振稳定性的方法，包括如下步骤：

S1分析柔性直流换流站交流侧端口阻抗的频率特性，通过回归分析将其描述为s域多项式的形式，

其中，Z_MMC(s)为端口阻抗，s表示s域算子，n是分子多项式的最高幂次，m是分母多项式的最高幂次；

S2计算柔性直流接入系统中电力系统元件的阻抗模型，包括：同步发电机的阻抗模型Z_G(s)、变压器的阻抗模型Z_T(s)和输电线路的阻抗模型Z_L(s)；