[发明专利]一种适用于多端直流输电系统的直流侧稳定性分析方法

权利要求书

1.一种适用于多端直流输电系统的直流侧稳定性分析方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1、建立下垂控制作用下的多端直流输电系统的数学模型，该数学模型包括直流侧系统方程和控制方程；

所述直流侧系统方程为：

i_dc1+i_c＝i_dc2 (3)

所述控制方程为：

其中，C_M是直流侧并联电容，L_M和R_M分别是直流线路的等效电感和等效电阻，u_dc1和分别是直流电容电压和直流电压的额定值，u_dc2是线路末端的直流电压，i_dc1是交流馈入电流，i_dc2是线路传输的直流电流，i_c是电容电流，是换流器传输功率的额定值，K_d是下垂系数，K_d0；

S2、在多端直流输电系统的稳态运行点处线性化，得到步骤S1中所述数学模型的线性化稳定性分析模型，并基于此得出多端直流输电系统受扰后直流电流变化量与直流电压变化量之间的传递函数，所述传递函数为：

其中，Δi_dc2(s)和Δu_dc2(s)分别是直流电流和电压的频域变化量；s是拉普拉斯变换的特有符号，即s域变量；分别是直流侧电压和直流侧电流的稳态值；

传递函数的具体计算如下：

首先，将步骤S1中的时域方程(1)-(4)写成变化量形式：

Δi_dc1+Δi_c＝Δi_dc2 (7)

其次，基于拉普拉斯变换建立系统的线性化稳定性分析模型：

-sC_MΔu_dc1(s)＝Δi_c(s) (9)

Δu_dc1(s)-Δu_dc2(s)＝sL_MΔi_dc2(s)+R_MΔi_dc2(s) (10)

Δi_dc1(s)+Δi_c(s)＝Δi_dc2(s) (11)

其中，Δu_dc1(s)为s域内直流侧电容电压的变化量，Δi_dc1(s)为s域内交流馈入电流的变化量；

然后，联立式(9)、(11)和(12)，得到关于变量Δu_dc1(s)和Δi_dc2(s)的关系式：

从式(13)中，求解出变量Δu_dc1(s)：

再将式(14)代入式(10)中，得到：

对式(15)进行进一步的整理，得到直流电流变化量与直流电压变化量之间的传递函数：

S3、基于步骤S2得到的传递函数，导出多端直流输电系统的直流稳定判据；

根据步骤S2得到的传递函数，得出该传递函数的特征多项式：

故得到以下不等式：

由于直流电压为正值，所以式(18)中的分母恒大于零，故只需要两个不等式的分子大于零，即可得到稳定判据；解得的稳定判据为：

S4、基于步骤S3得到的稳定判据，判断当前的电气参数下设定的下垂参数是否处于多端直流输电系统的稳定范围：若超出稳定范围，则及时调整控制器参数和/或改变直流输电系统的运行点；否则，无需处理。