并列混合直流系统中柔性直流稳态运行区间的计算方法技术方案

本发明专利技术属于输配电技术领域，尤其涉及一种并列混合直流系统中柔性直流稳态运行区间的计算方法，确定并联混合双馈入直流系统与交流系统之间允许交换的最大有功功率、最大无功功率及其广义运行区间；扫描广义运行区间内并联混合双馈入直流系统的运行点,并计算交流母线电压幅值和相角从而判断运行点是否满足并联混合双馈入直流系统的潮流约束条件，满足后求解VSC‑HVDC向交流系统传输功率，并判断是否满足安全运行约束，如果满足则该运行点为所求并联混合双馈入直流输电系统中柔性直流稳态运行区间内的运行点，如果扫描完毕则输出所有满足条件的运行点所组成的运行区间即为所求的混合双馈入直流输电系统中柔性直流稳态运行区间。

Calculation method of flexible DC steady state operation interval in Hybrid DC system

The invention belongs to the technical field of power transmission and distribution, in particular to a parallel hybrid DC system of flexible DC steady-state operation interval calculation method, the maximum reactive power and broad range of operation to determine the maximum active power, allowing the exchange between the parallel system of double infeed HVDC system with AC operation; scanning interval parallel hybrid double generalized operation infeed DC system, and the calculation of AC bus voltage amplitude and phase in order to determine whether operating point to meet the constraints of power flow parallel hybrid double infeed HVDC system, after solving the VSC HVDC to meet the AC transmission power system, and to determine whether they meet the security constraints, the operating point for parallel hybrid flexible DC steady operation range the operation of double infeed HVDC system if meet, if the scan is completed is output to meet the conditions of all The operating interval of the operation point is the flexible DC steady running range of the hybrid double infeed HVDC system.

【技术实现步骤摘要】
并列混合直流系统中柔性直流稳态运行区间的计算方法
本专利技术属于输配电
，尤其涉及一种并列混合直流系统中柔性直流稳态运行区间的计算方法。
技术介绍
由电网换相换流器型高压直流输电系统和电压源换流器型高压直流输电系统馈入同一交流母线电压组成的并联混合双馈入直流输电系统，即可充分发挥LCC-HVDC输送容量大、建设成本低等技术优势，又可利用VSC-HVDC不依赖交流电网运行、有功无功功率快速独立控制等技术特点以改善多馈入直流系统的运行特性。由于并联混合双馈入直流系统中VSC-HVDC与LCC-HVDC馈入同一交流系统，而LCC-HVDC子系统输出的有功功率和无功功率相互耦合，LCC-HVDC稳态运行特性受LCC换流器容量、LCC换流器控制模式、交流系统强度等因素影响显著，而LCC-HVDC子系统运行特性的变化将改变VSC-HVDC子系统的稳态运行特性，因此需计算不同工况下的并联混合双馈入直流系统中VSC-HVDC子系统稳态运行区间，而如何快速有效的计算稳态运行区域成为目前需要解决的问题。
技术实现思路
针对上述问题，本专利技术提供了一种并列混合直流系统中柔性直流稳态运行区间的计算方法，包括：步骤一：确定并联混合双馈入直流系统与交流系统之间允许交换的最大有功功率Psmax和最大无功功率Qsmax，从而确定并联混合双馈入直流系统的广义运行区间[-Psmax≤Ps≤Psmax,-Qsmax≤Qs≤Qsmax]，Ps、Qs分别为并联混合双馈入直流系统的有功功率和无功功率；步骤二：扫描广义运行区间内并联混合双馈入直流系统运行点(Ps,Qs),根据并联混合双馈入直流系统运行点(Ps,Qs)计算交流母线电压幅值Up和相角δp，根据计算得到的交流母线电压Up∠δp判断运行点(Ps,Qs)是否满足并联混合双馈入直流系统的潮流约束条件，如果满足则进入步骤三，否则扫描下一组运行点；步骤三：根据Up∠δp计算得到LCC-HVDC向交流系统传输的有功功率Pd1和无功功率Qd1，并判断计算得到的交流母线电压Up∠δp是否使并联混合双馈入直流系统满足静态电压稳定约束条件，如果满足则进入步骤四，否则返回步骤二；步骤四：根据交流母线电压Up∠δp和LCC-HVDC向交流系统传输的有功功率Pd1、无功功率Qd1，以及并联混合双馈入直流系统运行点(Ps,Qs)计算得到VSC-HVDC向交流系统传输的有功功率Pd2、无功功率Qd2，判断VSC-HVDC向交流系统传输的有功功率Pd2和无功功率Qd2是否满足安全运行约束，如果满足则运行点(Pd2,Qd2)为所求并联混合双馈入直流输电系统中柔性直流稳态运行区间内的运行点，否则返回步骤二；步骤五：判断广义运行区间内的运行点(Ps,Qs)是否已扫描完毕，如果扫描完毕则输出所有满足条件的VSC-HVDC运行点(Pd2,Qd2)所组成的运行区间即为所求的并联混合双馈入直流输电系统中柔性直流稳态运行区间，否则返回步骤二。所述安全运行约束包括：换流器电流约束、调制比约束、电压偏移约束。本专利技术的有益效果在于：针对并联混合双馈入直流系统提出了一种确定其柔性直流稳态运行区域的计算方法，可快速、有效地计算确定不同工况下VSC-HVDC子系统的运行区间。附图说明图1为并联混合双馈入直流系统中柔性直流稳态运行区间计算方法流程图。图2为并联混合双馈入直流系统模型示意图。具体实施方式下面结合附图，对实施例作详细说明。如图1所示为本方法的流程图。(1)步骤一：确定并联混合双馈入直流系统与交流系统之间允许交换的最大有功功率Psmax和最大无功功率Qsmax，从而确定并联混合双馈入直流系统的广义运行区间[-Psmax≤Ps≤Psmax,-Qsmax≤Qs≤Qsmax]，其中：其中Up为交流母线电压；E为交流系统等值电动势，Zs为交流系统等值阻抗，Xs、Rs为交流系统等值电抗和等值电阻。(2)步骤二：扫描广义运行区域内并联混合双馈入直流系统运行点(Ps,Qs),根据并联混合双馈入直流系统运行点(Ps,Qs)计算交流母线电压幅值Up和相角δp，根据计算得到的交流母线电压Up∠δp判断运行点(Ps,Qs)是否满足并联混合双馈入直流系统的潮流约束条件，具体过程如下：根据混合双馈入直流系统注入交流系统的有功功率Ps和无功功率Qs，并将交流母线电压表示为Up∠δp＝Upd+jUpq，则交流母线电压Up∠δp与交流系统电压E∠0之间的关系根据可表示为：由式(3)可计算得到交流母线电压的d轴分量和q轴分量：混合双馈入直流系统向交流系统馈入的功率需满足潮流约束：如果满足潮流约束条件则进入步骤三，否则返回步骤二；(3)步骤三：LCC-HVDC整流侧定直流电流控制器保持直流电流Id1为Idref，逆变侧定关断角控制器维持关断角γ为γref，从而根据计算得到的交流母线电压Up∠δp可计算得到LCC-HVDC输出的功率可表示为:其中N为LCC换流站每极中6脉动换流器数。计算得到的交流母线电压Up∠δp需使并联混合双馈入直流系统满足静态电压稳定约束条件，可根据图2建立并联混合双馈入直流输电系统潮流雅克比矩阵：其中JPδ，JPU，JQδ，JQU为雅克比矩阵的元素；△δ，△U/U为交流母线电压相角和幅值修正量；△P，△Q为交流母线有功功率和无功功率修正量，根据图2所示可表示为：其中△Ps、△Qs为交流系统有功功率和无功功率修正量；△Pd1、△Qd1为LCC-HVDC子系统有功功率和无功功率修正量；△Pd2、△Qd2为VSC-HVDC子系统有功功率和无功功率修正量；△Pc、△Qc为无功补偿装置的有功功率和无功功率修正量。LCC-HVDC子系统交流滤波器向交流母线馈入的功率可表示为：其中Zc为无功补偿装置的等值阻抗模值，θc为无功补偿装置等值阻抗角。根据图1VSC-HVDC等效电路，Pd2，Qd2又可表示为：其中Xeq为VSC-HVDC等效电抗，对于MMC-HVDC系统Xeq＝XT2+XL0/2，其中XL0为桥臂串联电抗；Uc和δc为VSC换流器输出电压的幅值和相角。将式(6)和式(9-10)代入式(8)，并对其求导可得到式(7)雅克比矩阵中的相应元素,从而得到并联混合双馈入直流输电系统的静态电压稳定约束为：如果并联混合双馈入直流系统满足静态电压稳定约束条件则进入步骤四，否则返回步骤二。(4)步骤四：根据交流母线电压Up∠δp和LCC-HVDC向交流系统传输的有功功率Pd1、无功功率Qd1，以及并联混合双馈入直流系统运行点(Ps,Qs)计算得到VSC-HVDC向交流系统传输的有功功率Pd2、无功功率Qd2：判断VSC-HVDC向交流系统传输的有功功率Pd2和无功功率Qd2是否满足安全运行约束：1)电压偏移约束为保证混合双馈入直流输电系统的交流母线电压在允许的偏移范围之内，交流母线电压幅值Up需满足：Umin≤Up≤Umax(13)其中Umin一般取0.95pu，Umax一般取1.05pu。2)换流器电流约束VSC-HVDC的运行区域需考虑VSC换流器允许的过电流能力，即满足换流器电流约束条件：其中Imax为VSC换流器允许流过的最大电流。3)调制比约束对于采用最近电平逼近调制方法的MMC-HVDC系统，为防止系统工作在过调制区，MMC换流器输出电压Uc还需满足本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种并列混合直流系统中柔性直流稳态运行区间的计算方法，其特征在于，包括：步骤一：确定并联混合双馈入直流系统与交流系统之间允许交换的最大有功功率Psmax和最大无功功率Qsmax，从而确定并联混合双馈入直流系统的广义运行区间[‑Psmax≤Ps≤Psmax,‑Qsmax≤Qs≤Qsmax]，Ps、Qs分别为并联混合双馈入直流系统的有功功率和无功功率；步骤二：扫描广义运行区间内并联混合双馈入直流系统运行点(Ps,Qs),根据并联混合双馈入直流系统运行点(Ps,Qs)计算交流母线电压幅值Up和相角δp，根据计算得到的交流母线电压Up∠δp判断运行点(Ps,Qs)是否满足并联混合双馈入直流系统的潮流约束条件，如果满足则进入步骤三，否则扫描下一组运行点；步骤三：根据Up∠δp计算得到LCC‑HVDC向交流系统传输的有功功率Pd1和无功功率Qd1，并判断计算得到的交流母线电压Up∠δp是否使并联混合双馈入直流系统满足静态电压稳定约束条件，如果满足则进入步骤四，否则返回步骤二；步骤四：根据交流母线电压Up∠δp和LCC‑HVDC向交流系统传输的有功功率Pd1、无功功率Qd1，以及并联混合双馈入直流系统运行点(Ps,Qs)计算得到VSC‑HVDC向交流系统传输的有功功率Pd2、无功功率Qd2，判断VSC‑HVDC向交流系统传输的有功功率Pd2和无功功率Qd2是否满足安全运行约束，如果满足则运行点(Pd2,Qd2)为所求并联混合双馈入直流输电系统中柔性直流稳态运行区间内的运行点，否则返回步骤二；步骤五：判断广义运行区间内的运行点(Ps,Qs)是否已扫描完毕，如果扫描完毕则输出所有满足条件的VSC‑HVDC运行点(Pd2,Qd2)所组成的运行区间即为所求的并联混合双馈入直流输电系统中柔性直流稳态运行区间，否则返回步骤二。...

【技术特征摘要】
1.一种并列混合直流系统中柔性直流稳态运行区间的计算方法，其特征在于，包括：步骤一：确定并联混合双馈入直流系统与交流系统之间允许交换的最大有功功率Psmax和最大无功功率Qsmax，从而确定并联混合双馈入直流系统的广义运行区间[-Psmax≤Ps≤Psmax,-Qsmax≤Qs≤Qsmax]，Ps、Qs分别为并联混合双馈入直流系统的有功功率和无功功率；步骤二：扫描广义运行区间内并联混合双馈入直流系统运行点(Ps,Qs),根据并联混合双馈入直流系统运行点(Ps,Qs)计算交流母线电压幅值Up和相角δp，根据计算得到的交流母线电压Up∠δp判断运行点(Ps,Qs)是否满足并联混合双馈入直流系统的潮流约束条件，如果满足则进入步骤三，否则扫描下一组运行点；步骤三：根据Up∠δp计算得到LCC-HVDC向交流系统传输的有功功率Pd1和无功功率Qd1，并判断计算得到的交流母线电压Up∠δp是否使并联混合双馈入直流系统...

【专利技术属性】
技术研发人员：陆翌，童凯，郭春义，赵成勇，刘炜，
申请(专利权)人：华北电力大学，国网浙江省电力公司电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：北京,11