[发明专利]一种适用于柔性直流输电系统小扰动的建模方法及系统

说明书

本发明公开了一种适用于柔性直流输电系统小扰动的建模方法及系统，属于电力系统技术领域。本发明方法包括：将电网小扰动分析程序进行改造，增加用户输入电力网络和元件线性化模型的子程序；确定电网中柔性直流输电系统的重要环节，选择柔性直流输电系统的部分环节进行线性化处理，并建立重要环节中的元件线性化方程；联立柔性直流输电系统和电网其余部分的线性化方程，搭建全网小扰动模型，进行全网的小扰动分析，获取小扰动分析结果；将小扰动分析结果与电磁暂态仿真结果进行对比，验证小扰动模型，若小扰动分析结果符合柔直电磁暂态仿真曲线低频段的特征频率和阻尼，则建模成功。本发明简便实用、有良好的推广应用前景。

技术领域

本发明涉及电力系统技术领域，并且更具体地，涉及一种适用于柔性直流输电系统小扰动的建模方法及系统。

背景技术

柔性直流输电(Flexible DC)是基于电压源型换流器的高压直流(voltagesource converter-high voltage direct current,VSC-HVDC)输电技术，因其优良的运行特性，包括有无功解耦控制，没有换相失败问题，不需要电网提供换相电源，具有广泛的应用前景。国网公司舟山、厦门、渝鄂、张北柔直输电工程电压等级逐渐升高，传输容量不断增大。在可以预见的将来，柔性直流输电系统必将电压等级更高、传输容量更大，拓扑更加复杂。

电网小干扰稳定分析是研究电网受到小干扰后，不发生自发振荡或非周期性失步，自动恢复到起始运行状态的能力，主要采用两种分析方法，即非线性时域的仿真分析方法和频域的小扰动特征值分析方法，后者通常简称为小扰动分析方法，建立的特征值分析模型称为小扰动模型。

在交直流混联电网中建立柔性直流输电系统的小扰动分析模型非常困难，原因如下：

(1)交流网络的小扰动模型是基于电抗、电容的集中参数模型，仅在额定频率附近有效，用来分析低频振荡。因此柔性直流输电系统小扰动模型也仅只能保留低频分量，其它频率分量叠加到额定频率上，会使流过交流网的频率偏离额定频率太多，超过网络参数的有效范围；

(2)柔性直流系统内部环节众多，其线性化方程可能具有从低频到高频的宽频振荡模式，保留大量的振荡模式会使计算缓慢，而且对柔直系统的参数具有较高的要求，需要通过筛选保留低频振荡模式及对应的线性化方程，并将其它模式对应的线性化方程进行简化；

(3)柔性直流输电工程处于快速发展中，没有形成统一的控制模型和参数；另一方面，柔性直流系统高度的灵活性使其能运用于不同特征的交流电网，包括不同强弱的交流网络、无源孤岛、新能源送出孤岛等，需要采用不同的模型和参数。因此对不同的柔性直流输电系统工程的线性化方程组需要采用不同的简化方法。

发明内容

本发明的目的在于解决可以在交直流混联电网中方便、快速地建立柔性直流输电系统小扰动模型，而提出了一种适用于柔性直流输电系统小扰动的建模方法，包括：

将电网小扰动分析程序进行改造，增加用户输入电力网络和元件线性化模型的子程序；

确定电网中柔性直流输电系统的重要环节，选择柔性直流输电系统的部分环节进行线性化处理，并建立重要环节中的元件线性化方程；

联立柔性直流输电系统和全网其余部分的线性化方程，搭建全网小扰动模型，进行全网的小扰动分析，获取小扰动分析结果；

将小扰动分析结果与电磁暂态仿真结果进行对比，验证小扰动模型，若小扰动分析结果符合柔直电磁暂态仿真曲线低频段的特征频率和阻尼，则建模成功，否则重新选择柔性直流输电系统的部分环节进行线性化，再次进行分析和对比，直到建模成功。可选的，若小扰动分析结果不能符合柔直电磁暂态仿真曲线低频段的特征频率和阻尼，则再次进行全网小扰动分析，直到小扰动分析结果符合柔直电磁暂态仿真曲线低频段的特征频率和阻尼。

可选的，线性化方程子程序用于电网网络方程的线性化处理和电网元件的线性化处理；