[发明专利]VSC柔直汇集并网系统锁相同步稳定性分析方法及系统

说明书

本发明公开了一种VSC柔直汇集并网系统锁相同步稳定性分析方法及系统，属于电网技术领域，其特征在于，当VSC柔直汇集并网系统发生不对称故障时；完成如下步骤：S1、基于VSC‑MMC系统控制策略，获取故障后电路特性以及深度故障下MMC的电流源特性；S2、建立深度故障时，用于分析锁相同步稳定性的等效电路；S3、定义功角，求解VSC的PCC正序q轴电压以及平衡点存在条件，并建立二阶非线性数学模型；S4、利用相平面法，分析关键因素对于系统暂态同步稳定的影响。本发明基于该控制策略，即MMC侧采用正负序控制策略，分析VSC‑MMC系统在不对称故障下锁相同步稳定性。

技术领域

本发明属于电网技术领域，具体涉及一种VSC柔直汇集并网系统锁相同步稳定性分析方法及系统。

背景技术

随着电网不断发展，运行过程中不对称故障是电力系统中发生概率最高的故障，而不对称故障下锁相同步稳定的分析更加复杂。近年来，电压源型换流器(voltage sourceconverter,VSC)作为一种可靠、成熟的拓扑结构，广泛地用于新能源与高压直流输电系统。随着VSC大规模接入电网，保持故障期间VSC的锁相同步稳定性对故障期间的有功/无功支撑和故障恢复期间的稳定性具有重大意义。工程中现有VSC多利用锁相环(phase-lockedloop,PLL)与电网保持同步，但是，负序电流会影响PLL的同步稳定性，不对称故障形式多样，不同类型不对称故障下负序电流对PLL的影响规律不同，而且正序电流和负序电流之间存在耦合作用，不同正序电流和负序电流的分配也会影响PLL稳定性。

海上风力发电将成为主要能源来源之一，导致以VSC为接口的新能源经MMC送出的场景也越来越多。在海上风电MMC送出该场景下，由MMC提供稳定的电压与频率，即采用构网(Grid Forming)的控制方式，而直驱风机以VSC为接口与MMC相连，其中VSC采用PLL跟随公共耦合点(point ofcommon couple,PCC)点处电压相位，实现与MMC的同步。随着新能源并网导则的日益严格，在VSC-MMC场景下，针对不对称故障下的故障穿越能力也将被考虑。因此，为了实现不对称故障下的故障穿越，故障后，影响系统锁相同步稳定性的因素需要被分析与研究。

目前，锁相同步的VSC并网形式有经模块化多电平换流器(modular multilevelconverter,MMC)并网(VSC-MMC)。对于新能源并网导则的日益严格，在通过VSC-MMC场景下，针对不对称故障下的故障穿越能力也将被考虑，为了实现不对称故障下的故障穿越，故障后，影响系统锁相同步稳定性的因素需要被分析与研究。因此，分析不对称故障下VSC锁相同步稳定性对系统的安全稳定运行有着重要意义。

VSC柔直并网系统控制策略以及系统故障等效电路VSC柔直并网系统在VSC-MMC系统中，MMC作为系统的平衡节点提供稳定正序电压与频率，并且其采用带电流内环的电压电流双闭环电压-频率(voltage-frequency,VF)控制方式。与VSC直接并网系统不同，VSC-MMC系统由于两侧都是电力电子变换装备，因此两侧都可以对负序电流进行独立控制。VSC-MMC系统的不对称故障穿越的研究尚处于初步探索的阶段，在不对称故障期间，将两侧负序电流控制为0是不可行的，而对于VSC侧或者MMC侧能够更好承担负序电流未有很好的定论。但是，由于两侧都有负序控制以及承担负序电流的能力，也为不对称故障策略研究提供较为巨大的空间。由于以上特点，不对称故障下VSC-MMC系统的锁相同步稳定性稳定更加复杂。

发明内容

本发明为解决公知技术中存在的技术问题，提供一种VSC柔直汇集并网系统锁相同步稳定性分析方法及系统，基于该控制策略，即MMC侧采用正负序控制策略，分析VSC-MMC系统在不对称故障下锁相同步稳定性。

本发明的第一目的是提供一种VSC柔直汇集并网系统锁相同步稳定性分析方法，当VSC柔直汇集并网系统发生不对称故障时；完成如下步骤：

S1、基于VSC-MMC系统控制策略，获取故障后电路特性以及深度故障下MMC的电流源特性；