[发明专利]一种多端直流输电系统主回路参数的计算方法

说明书

本发明涉及一种多端直流输电系统主回路参数的计算方法，其步骤：计算得到考虑了不同运行工况的阀组电压与直流电流相关的直流网络矩阵；利用变量与控制量分离的方法，并结合牛顿拉夫逊方法求解直流网络矩阵，对多控制方式下的直流参数进行求解；确定直流系统参数后，根据直流系统的控制方式，得到定角度和定档位两种方式下的换流器参数的计算方法以及各种条件约束下的直流系统主回路参数计算的方法；判定计算结果是否在限制范围内，若越限，则需要修改中间结果并重新计算。本发明实现了多控制方式、多运行工况、多功率点的多端直流主回路运行特性的计算，并验证了变量和控制量分离的牛顿拉夫逊求解方法的有效性。

技术领域

本发明涉及一种输配电技术领域，特别是关于一种多端直流输电系统主回路参数的计算方法。

背景技术

多端直流输电系统是在双端直流输电的基础上发展起来的一种直流输电方式，但由于多端直流输电网络拓扑结构和功能的特殊性，使其在主回路的计算、潮流计算、控制策略等方面均与双端直流输电技术存在较大差异。主回路稳态参数计算是高压直流输电成套化设计和系统运行与控制设定的基础，为滤波器设计、交直流谐波计算提供了稳态运行参数。在多端直流输电系统主回路的计算中还需要合理确定定电压换流站位置以及在给定具体系统运行方式和限制条件下,系统控制方式采用定电流/定电压控制,换流变分接头采用角度控制时,主回路稳态参数采用的具体计算过程和方法。

多端直流输电的概念最早于20世纪60年代被提出。因其在输电方面所占有的优势而被广泛认可，迄今为止，国外已存在多个多端直流输电工程(意大利—科西嘉—撒丁岛三端直流输电工程、加拿大魁北克—新英格兰五端(实际按3端运行)直流输电工程、日本的新信浓背靠背三端端直流输电工程，加拿大的纳尔逊河以及美国的太平洋联络线直流输电工程等)。国内尚未有基于电网换相换流器(LCC)的多端直流输电工程，已投运的3个工程均为基于电压源换流器(VSC)的柔性多端直流输电工程。

多端直流输电系统的研究已有一定的历史。由于多端直流输电系统结构复杂，其设备制造、控制策略及仿真模型等相对两端使高压直流输电更为复杂和困难，因此许多关键问题尚未得到合理解决。其中针对主回路计算开展的研究不在少数，然而在实际工程中，主回路的计算还需考虑其他众多因素，包括运行方式改变，控制策略的变化等，而对于目前已开展的主回路计算研究的分析与比较及主回路计算准确性方面的研究非常有限。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的是提供一种多端直流输电系统主回路参数的计算方法，其充分考虑了影响多端直流工程设计的各种限制条件，优化了网络方程的求解方法，提高了目标参数的求解效率，形成了不同控制目标下的计算流程，实现了各种复杂工况的多端直流输电系统的稳态参数及运行特性的计算。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种多端直流输电系统主回路参数的计算方法，其包括以下步骤：1)在传统端口直流电压和直流电流的网络方程的基础上，通过矩阵变换得到考虑了不同运行工况的阀组电压与直流电流相关的直流网络矩阵；2)利用变量与控制量分离的方法，并结合牛顿拉夫逊方法求解直流网络矩阵，对多控制方式下的直流参数进行求解；3)确定直流系统参数后，根据直流系统的控制方式，得到定角度和定档位两种方式下的换流器参数的计算方法以及各种条件约束下的直流系统主回路参数计算的方法；4)判定计算结果是否在限制范围内，若越限，则需要修改中间结果并重新计算。

进一步，所述步骤1)中，直流网络矩阵为：

进一步，所述步骤3)中，对于定电流、定电压及定功率站，采用定档位的换流器参数的计算方法，具体步骤为：(1.1)根据计算出的分接头nT的范围，随机给出分接头初始值，通过分接头的值求出换流站理想空载直流电压U_di0；(1.2)根据求出的换流站理想空载直流电压U_di0，求出触发角/关断角；(1.3)根据求出的换流站理想空载直流电压U_di0，触发角/关断角，求换相角μ；(1.4)求无功补偿、交流侧有功功率。