[发明专利]输电系统宽频阻抗稳定裕度评估方法

说明书

本发明公开了一种输电系统宽频阻抗稳定裕度评估方法，包括：构建输电系统模型，包括输电线模型、电站侧模型及网侧模型，其中所述输电线模型为含复数双曲函数的π型电路模型；基于所述输电线模型对复数双曲函数进行等价变换，并对所述串联阻抗及所述并联阻抗进行等价变换；将源侧转换为诺顿等效电路，构建出阻抗稳定判据分析电路模型，得出与网侧源侧阻抗比的计算模型；得出极坐标轨迹，并根据所述极坐标轨迹的运动规律得出相角裕度及幅值裕度。本发明至少具有以下有益效果：在不违背阻抗稳定判据的应用前提下，得到输电系统的相对稳定裕度，为宽频谐波谐振阻尼控制方法设计及其参数优化提供指导方法。

技术领域

本发明涉及智能配电领域，特别涉及一种输电系统宽频阻抗稳定裕度评估方法。

背景技术

基于复数双曲函数(即sinh和cosh项)的输电线模型是精确描述宽频谐波谐振特性的前提。所谓“宽频谐波谐振现象”指：可再生能源电站(光伏电站、风力发电场)通过高压、远距离输电线送出电能时出现的谐波电流异常问题。具体地，由于这类电站内部含有大量的电力电子接口设备，电站输出电流含有丰富的宽频谐波；即使输电线送端(电站侧)电流谐波畸变满足并网要求，受输电线分布电容影响，这些电流经过远距离传播到达输电线受端(网侧)时出现了某次或某些次谐波电流分量异常突出的情况。

理论上，宽频谐波谐振现象的起因、严重程度、治理方案有效性的科学评价，均可由输电系统阻抗稳定裕度来衡量。但是，若要评估宽频谐波谐振现象所隐含的深层次阻抗稳定裕度，则必须完整保留输电线模型中的sinh和cosh项。然而，这些复数双曲函数给系统宽频阻抗稳定裕度评估带来进退两难的困境，表现为：1)保留sinh和cosh项，则无法利用阻抗稳定判据获取系统的相对稳定裕度；2)采用泰勒级数近似线性化sinh和cosh项，则违背了阻抗稳定判据的应用前提。如何评估含复数双曲函数的输电系统宽频阻抗稳定裕度是“电力系统电力电子化”新常态下亟待解决的理论问题，也是评估宽频谐波谐振阻尼控制方法(治理方案)有效性及其参数优化的有效途径。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种输电系统宽频阻抗稳定裕度评估方法，能够在不违背阻抗稳定判据的应用前提下，得到输电系统的相对稳定裕度(即，相角裕度、幅值裕度)。

根据本发明的第一方面实施例输电系统宽频阻抗稳定裕度评估方法，包括：构建输电系统模型，包括输电线模型、电站侧模型及网侧模型，其中所述输电线模型为含复数双曲函数的π型电路模型，由一个串联阻抗和两个相同的并联阻抗组成，其中所述网侧模型为戴维南等效电路，包括电压源及串联所述电压源的网侧等效阻抗；基于所述输电线模型对复数双曲函数进行等价变换，并根据等价变换后的所述复数双曲函数对所述串联阻抗及所述并联阻抗进行等价变换；将包括所述电站侧模型及所述输电线模型的源侧电路转换为诺顿等效电路，所述网侧模型保持戴维南等效电路，构建出阻抗稳定判据分析电路模型，得出与网侧源侧阻抗比的计算模型；根据所述网侧源侧阻抗比的所述计算模型得出极坐标轨迹，并根据所述极坐标轨迹的运动规律得出相角裕度及幅值裕度。

根据本发明实施例输电系统宽频阻抗稳定裕度评估方法，至少具有如下有益效果：通过单个π型电路模型，仅忽略电压的二阶微小量，能恰当反映长距离输电线端口宽频特性；简化计算的同时不影响输电系统宽频阻抗稳定裕度的大方向；不违背阻抗稳定判据的应用前提下，得到输电系统的相对稳定裕度，为宽频谐波谐振阻尼控制方法设计及其参数优化提供指导方法。

根据本发明的一些实施例，所述复数双曲函数的等价变换方法为：