一种交直流混联多馈入直流受端电网强度获得方法技术

本发明专利技术公开了一种交直流混联多馈入直流受端电网强度获得方法。通过静态电压稳定的极限点分岔方法，建立得到多馈入直流系统的系统特征方程，由电网检测得到直流输送功率对角矩阵并转换为逆矩阵，由受端交流电网通过戴维南等效得到等值导纳矩阵，将逆矩阵与等值导纳矩阵代入系统特征方程中进行求解得到多馈入直流系统的虚拟短路比VSCR，根据多馈入直流系统虚拟短路比VSCR判断得到多馈入直流受端电网强度。本发明专利技术提出的多馈入虚拟短路比物理机理明确及对交流系统强度刻画准确，可应用于交直流混联多馈入直流受端电网强度判断，使交直流混联多馈入系统稳定运行。

【技术实现步骤摘要】
一种交直流混联多馈入直流受端电网强度获得方法
本专利技术涉及一种受端电网强度获得方法，尤其是涉及一种交直流混联多馈入直流受端电网强度获得方法。
技术介绍
由于我国能源和负荷分布的特点，远距离跨省跨地区的电力输送已经成为我国输电网面临的重要挑战之一。而直流输电凭借其在远距离、大容量、跨区域输电的上的优点，已经成为我国“西电东送，全国联网”的重要方式之一。截止到2020年，我国直流输电线路将到达38条，主要承担将西南水电和西北火电送入东部负荷中心以及区域互联的任务，多回直流落点于同一地区受端交流电网是不可避免的。这些电气距离较近的直流线路和交流受端电网一起构成多馈入直流系统。随着直流输电容量增加，受端交流系统强度将相对变弱，该问题在多条直流馈入同一区域时尤为突出。如何衡量交流系统的强度，使得多馈入系统能很好的运行至关重要。在交直流系统的理论研究和工程应用中，通常使用短路比的概念来刻画交流系统和直流系统之间的相对强度，以此来说明直流最大输送功率、过电压水平以及可能的谐振等特性。在单馈入系统中，短路比能较好的刻画交流系统的强度，在交直流系统的耦合分析方面具有清晰的物理概念，如图2所示。然而，由于多馈入系统中不仅存在交流和直流的相互耦合，还存在不同直流线路换流站之间的相互作用，这些耦合及相互作用均使得多馈入系统比起单馈入直流系统来说更加复杂和难于分析。目前考虑直流间相互作用的多馈入评价指标有多种，其中广泛采用2008年CIGRE直流工作组提出的多馈入直流短路比定义，以及多馈入相互作用因子指标。然而，多馈入直流短路比的物理意义却不如单馈入下明确，实际应用时也会碰到很多问题，如MIIF难以求取，多馈入系统强弱区分不如单馈入明确等。为解决多馈入直流短路比所带来的问题，考虑交直流系统不同运行方式和无功补偿特点的多馈入运行短路比和有效短路比；解决多馈入短路比的物理意义不明确缺点的暂态电压支撑方法；解决相互影响因子难以求取的考虑直流外特性方法相继被提出。采用这些方法虽然能解决多馈入直流短路比所带来的某些问题，但是，没有根本解决多馈入短路比物理意义不明确的问题，如，单馈入SCR概念与静态电压稳定性有直接联系，但多馈入短路比定义没有这方面的性质，导致利用多馈入短路比指标难以正确区分交流系统的强弱。
技术实现思路
为解决上述问题，本专利技术提出了一种交直流混联多馈入直流受端电网强度获得方法，可使多馈入短路比的物理意义明确，即与多馈入交直流系统的静态电压稳定直接联系起来，并能准确判断交直流混联多馈入直流受端电网强度。本专利技术的技术方案采用如下步骤：通过静态电压稳定的极限点分岔方法，建立得到多馈入直流系统的系统特征方程，由电网检测得到直流输送功率对角矩阵并转换为逆矩阵diag-1(P1,...,Pn)，n表示交直流系统中直流的总数，P表示功率，由受端交流电网通过戴维南等效得到等值导纳矩阵B，将逆矩阵diag-1(P1,...,Pn)与等值导纳矩阵B代入系统特征方程中进行求解得到多馈入直流系统的虚拟短路比VSCR，根据多馈入直流系统虚拟短路比VSCR判断得到多馈入直流受端电网强度。所述的步骤1)中的多馈入直流系统的系统特征方程为以下公式1：det{T(UI,ξ)-(diag(P1,...,Pn)B)-1+diag(P1,...,Pn)B}＝0(1)其中，T(UI,ξ)表示直流特性，B表示节点导纳矩阵，diag(P1,...,Pn)表示直流输送功率对角矩阵，det表示矩阵的行列式。本专利技术的直流输送功率对角矩阵diag(P1,...,Pn)和节点导纳矩阵B分别通过直流输送功率检测和受端交流电网潮流线性化得到。所述的直流特性T(UI,ξ)与虚拟短路比VSCR的关系采用以下公式表示：T(UI,ξ)＝VSCR-VSCR-1。本专利技术的多馈入直流系统的系统特征方程通过考虑交直流系统的静态电压稳定问题得到，在所关注的鞍点分岔或极限点分岔处，系统状态方程的雅克比矩阵奇异即具有一个零特征根。所述系统特征方程的求解具体采用以下方式：1)将所述逆矩阵diag-1(P1,...,Pn)与等值导纳矩阵B通过矩阵相乘，得到交直流系统的扩展雅克比矩阵Jeq及其逆矩阵；2)通过对扩展雅克比矩阵Jeq或扩展雅克比矩阵的逆矩阵特征值分解，得到扩展雅克比阵Jeq的特征矩阵diag{λ1,λ2,…,λn}或者扩展雅克比矩阵Jeq逆矩阵的特征矩阵diag{Λ1,Λ2,…,Λn}；3)最后取扩展雅克比阵Jeq的特征矩阵diag{λ1,λ2,…,λn}的最小特征值λ1或扩展雅克比矩阵Jeq逆矩阵的特征矩阵diag{Λ1,Λ2,…,Λn}的最大特征值的倒数1/Λ1，作为多馈入直流系统虚拟短路比VSCR。由于直流同构，即多馈入直流的控制方式、控制参数和运行点相同，其中控制方式都为定功率定熄弧角控制，因此本专利技术可通过该特征值分解进行解耦。所述的根据多馈入直流系统虚拟短路比VSCR判断得到多馈入直流受端电网强度具体为：虚拟短路比VSCR＝2为临界短路比，虚拟短路比VSCR＝3为边界短路比；当虚拟短路比小于2时，多馈入直流系统是极弱系统；当虚拟短路比大于3时，多馈入直流系统是强系统；虚拟短路比在2和3之间，多馈入直流系统是弱系统，从而实现利用虚拟短路比对交直流混联多馈入直流受端电网强度进行判断。本专利技术所述的多馈入直流系统虚拟短路比VSCR与直流逆变侧交流电压UI和系统参数ξ相关，系统参数ξ包括直流馈入直流电流、功率、熄弧角、换流器电压变比和换相重叠角，I表示直流的序数。本专利技术上述步骤的具体计算及其表示如下：A、等值导纳矩阵B及其逆矩阵：等值导纳矩阵B采用以下公式表示：其中，Bij为等效导纳矩阵元素。等值导纳矩阵B的逆矩阵采用以下公式表示：其中，Z是受端交流系统戴维南等效阻抗矩阵；Zij为等效阻抗矩阵元素。B、扩展雅克比矩阵及其逆矩阵：扩展雅克比矩阵Jeq采用以下公式表示：Jeq＝-diag-1(P1,...,Pn)×B其中，P1,...,Pn分别为第1直流到第n直流的传输功率，B是等值导纳矩阵。扩展雅克比矩阵的逆矩阵Jz采用以下公式表示：其中，P1,...,Pn分别为第一直流到第n直流的传输功率，Z是受端交流系统戴维南等效阻抗矩阵。C、扩展雅克比矩阵及其逆矩阵的特征值分解：扩展雅克比矩阵的特征值分解采用以下公式表示：W-1JeqW＝diag{λ1,λ2,…,λn}其中，W为扩展雅克比矩阵的右特征向量矩阵，diag{λ1,λ2,…,λn}为扩展雅克比矩阵的特征值矩阵。扩展雅克比矩阵逆矩阵的特征值分解采用以下公式表示：V-1JzV＝diag{Λ1,Λ2,…,Λn}其中，V为扩展雅克比矩阵逆矩阵的右特征向量矩阵，diag{Λ1,Λ2,…,Λn}为扩展雅克比矩阵逆矩阵的特征值矩阵，Jz表示扩展雅克比矩阵的逆矩阵。D、扩展雅克比矩阵最小特征值和扩展雅克比矩阵逆矩阵最大特征值的获取：扩展雅克比矩阵的特征值采用以下公式表示后，取最小值：λ1＜λ2≤…≤λn其中，λ1,λ2,…,λn为扩展雅克比矩阵的特征值。扩展雅克比矩阵逆矩阵的特征值采用以下公式表示后，取最大值：Λ1＞Λ2≥…≥Λn其中，Λ1,Λ2,…,Λn为扩展雅克比矩阵逆矩阵的特征值。本专利技术的有益效果是：本专利技术能够与单馈入系统统一起来，可使多馈入短路本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种交直流混联多馈入直流受端电网强度获得方法，其特征在于包括以下步骤：通过静态电压稳定的极限点分岔方法，建立得到多馈入直流系统的系统特征方程，由电网检测得到直流输送功率对角矩阵并转换为逆矩阵diag‑1(P1,...,Pn)，n表示交直流系统中直流的总数，P表示功率，由受端交流电网通过戴维南等效得到等值导纳矩阵B，将逆矩阵diag‑1(P1,...,Pn)与等值导纳矩阵B代入系统特征方程中进行求解得到多馈入直流系统的虚拟短路比VSCR，根据多馈入直流系统虚拟短路比VSCR判断得到多馈入直流受端电网强度。

【技术特征摘要】
1.一种交直流混联多馈入直流受端电网强度获得方法，其特征在于包括以下步骤：通过静态电压稳定的极限点分岔方法，建立得到多馈入直流系统的系统特征方程，由电网检测得到直流输送功率对角矩阵并转换为逆矩阵diag-1(P1,...,Pn)，n表示交直流系统中直流的总数，P表示功率，由受端交流电网通过戴维南等效得到等值导纳矩阵B，将逆矩阵diag-1(P1,...,Pn)与等值导纳矩阵B代入系统特征方程中进行求解得到多馈入直流系统的虚拟短路比VSCR，根据多馈入直流系统虚拟短路比VSCR判断得到多馈入直流受端电网强度；所述的多馈入直流系统的系统特征方程为以下公式：det{T(UI,ξ)-(diag(P1,...,Pn)B)-1+diag(P1,...,Pn)B}＝0其中，T(UI,ξ)表示直流特性，B表示等值导纳矩阵，diag(P1,...,Pn)表示直流输送功率对角矩阵，det表示矩阵的行列式。2.根据权利要求1所述的一种交直流混联多馈入直流受端电网强度获得方法，其特征在于：所述的直流特性T(UI,ξ)与虚拟短路比VSCR的关系采用以下公式表示：T(UI,ξ)＝VSCR-VSCR-1。3.根据权利要求1所述的一种交...

【专利技术属性】
技术研发人员：辛焕海，章枫，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：浙江;33