[发明专利]一种交直流配用电系统运行稳定分析方法

说明书

本发明提出一种交直流配用电系统运行稳定分析方法，包括步骤一：依据交直流配电系统的等效电路，建立直流母线电压与AC/DC互联换流站的直流侧电压之间的第一传递函数；步骤二：依据交直流配电系统的等效电路，建立AC/DC互联换流站的直流侧电压变化与有功功率变化之间的数学表达式，结合步骤一输出的第一传递函数，建立直流母线电压与有功功率之间的第二传递函数。步骤三：依据AC/DC互联换流站的功率控制器、电流控制器结构，建立有功功率与交流电流之间的第三传递函数；并结合步骤二输出的第二传递函数，建立直流母线电压与交流电流之间的第四传递函数。步骤四：将步骤三的输出第四传递函数进行复转矩分解，获取同步转矩和阻尼转矩的幅频增益。

技术领域

本发明涉及电力领域，尤其是一种交直流配用电系统运行稳定分析方法。

背景技术

交直流配用电系统将成为未来配电网络的重要形式之一，如附图1所示交直流配用电系统中，交流系统1、交流系统2通过直流网互联，AC/DC互联换流站1、AC/DC互联换流站2的交流侧分别接入交流系统1、交流系统2，两者的直流侧经一定线路接入直流母线。直流网可集成接入风力、光伏等可再生能源，储能系统以及直流负载，当设备电压等级与直流母线电压等级不匹配时可增设DC/DC变换器进行转换。通常情况下某一个AC/DC互联换流站作为主站，采用定直流电压控制方式，为直流网提供恒定的直流电压；其余的AC/DC互联换流站作为从站，采用定功率控制方式，接受功率调度。在针对交直流配电系统的运行稳定分析方面，已有专利提出了一种电力电子变压器与交直流源网荷多变流设备集成方法，通过计算电力电子变压器与交直流源网荷多变流设备集成系统小信号方程的状态矩阵的初始特征根，提取主导特征根，在此基础上分析系统的稳定性。这种方法建模过程比较复杂，且随着系统的阶数增加，其模型愈发高阶，难以进行稳定性的便捷分析。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提出一种交直流配用电系统运行稳定分析方法，利用直流母线电压与交流电流的传递函数之间的复转矩分解，有能够快速判断系统的阻尼情况，为系统的稳定性分析提供可信基础。交直流配用电系统将成为未来电网的重要形态之一，其稳定性分析是其系统安全、可靠运行的重要基础。本发明提出一种交直流配用电系统运行稳定分析方法，弥补现有缺陷，填补技术空白，应用前景广阔。

本发明提出一种交直流配用电系统运行稳定分析方法，所述的交直流配用电系统包括AC/DC互联换流站、交流系统、直流母线,分析方法包括如下步骤：

步骤一：主电路传递函数构建：依据交直流配电系统的等效电路，建立直流母线电压与AC/DC互联换流站的直流侧电压之间的第一传递函数，并作为步骤二的输入；

步骤二：主电路与控制系统的关联表达式构建：依据交直流配电系统的等效电路，建立AC/DC互联换流站的直流侧电压变化与有功功率变化之间的数学表达式，结合步骤一输出的第一传递函数，建立直流母线电压与有功功率之间的第二传递函数，并作为步骤三的输入；

步骤三：控制系统传递函数构建：依据AC/DC互联换流站的功率控制器、电流控制器结构，建立有功功率与交流电流之间的第三传递函数；并结合步骤二输出的第二传递函数，建立直流母线电压与交流电流之间的第四传递函数，并作为步骤四的输入；

步骤四：将步骤三输出的第四传递函数进行复转矩分解，获取同步转矩和阻尼转矩的幅频增益。

进一步的，所述步骤一具体包括：

在交直流配电系统等效电路中，设定一AC/DC互联换流站为主站，控制直流母线电压；

P_ref为所述AC/DC互联换流站的有功功率指令值；V_dc为AC/DC互联换流站的直流侧电压，V_bus为直流母线电压；L_dc、R_dc、C_dc分别为直流线路等效电感、直流线路等效电阻、直流母线等效电容；满足：