[发明专利]一种评估海上风电场柔性直流输电系统谐振稳定性的方法

权利要求书

1.一种评估海上风电场经柔性直流输电系统谐振稳定性的方法，所述输电系统包括海上风电场和柔性直流换流器，海上风电场将风能转换成直流电后输送至柔性直流换流器，进而由换流器进一步转换成交流电后为陆上电网系统供电，上述方法包括如下步骤：

(1)建立海上风电场包括风力发电机、升压变压器、中压集电海缆在内电力设备的s域阻抗模型；

(2)建立柔性直流换流器的s域阻抗模型；

(3)根据上述建立得到的s域阻抗模型，构建系统的s域阻抗等效电路；

(4)根据所述s域阻抗等效电路，建立系统的s域节点导纳矩阵Y(s)；

(5)在1～1000Hz频率范围内计算系统s域节点导纳矩阵Y(s)的行列式零根s₀，即求解方程|Y(s₀)|＝0；

(6)上述计算得到的行列式零根s₀即对应为系统在1～1000Hz频率范围内所有的谐振模式，将这些谐振模式采用复数形式描述并将其呈现在复平面坐标系中，若所有行列式零根s₀均位于复平面坐标系左半平面，则这些谐振模式均是稳定的，系统不存在谐振不稳定的风险；若有任一行列式零根s₀位于复平面坐标系右半平面，则其对应的谐振模式是不稳定的，判定系统存在谐振不稳定的风险。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述步骤(1)中建立风力发电机、升压变压器、中压集电海缆的s域阻抗模型，即基于频率分量平衡原理，分析交流系统某一频率的电压扰动分量在电力设备内部的传递情况以及扰动分量之间的定量对应关系，确定相对应的电流扰动分量，电压扰动分量与电流扰动分量的比值即为电力电子设备在该频率下的端口阻抗，进而根据频域与s域的对应关系，可将电力电子设备的端口阻抗频率特性转换为电力电子设备的s域阻抗模型。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述海上风电场中的风力发电机分为两类：一类为双馈风力发电机，另一类为直驱风力发电机。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于：所述双馈风力发电机由风机、转子侧换流器以及网侧换流器组成，其s域阻抗模型如下：

其中：Z_DFIG(s)为双馈风力发电机在频率为s情况下的阻抗，ω_m为风机的转子角速度，R_r为风机的转子电阻，L_r为风机的转子电感，R_s为风机的定子电阻，L_s为风机的定子电感，M为风机的定转子互电感，L_g为网侧换流器的滤波电感，Z_RSC(s)和Z_RSC(s-jω_m)分别为转子侧换流器在频率为s和s-jω_m情况下的阻抗，Z_GSC(s)为网侧换流器在频率为s情况下的阻抗，s为拉普拉斯算子，j为虚数单位，R_RL,RSC和L_RL,RSC分别为转子侧换流器出口电路的电阻和电感，K_m,RSC为转子侧换流器的电压调制系数，K_m,GSC为网侧换流器的电压调制系数，U_dc,RSC为转子侧换流器的直流侧电压，U_dc,GSC为网侧换流器的直流侧电压，H_In,RSC(s-jω₁)为转子侧换流器内环控制PI环节在频率为s-jω₁情况下的传递函数，H_In,GSC(s-jω₁)为网侧换流器内环控制PI环节在频率为s-jω₁情况下的传递函数，K_i,RSC为转子侧换流器内环控制的电流解耦系数，K_i,GSC为网侧换流器内环控制的电流解耦系数，G_i,RSC为转子侧换流器电流测量环节的标幺系数，G_i,GSC为网侧换流器电流测量环节的标幺系数，G_v,RSC为转子侧换流器电压测量环节的标幺系数，G_v,GSC为网侧换流器电压测量环节的标幺系数，K_v,RSC为转子侧换流器内环控制的电压补偿系数，K_v,GSC为网侧换流器内环控制的电压补偿系数，ω₁为电网系统角频率，R_RL,GSC和L_RL,GSC分别为网侧换流器出口电路的电阻和电感。