[发明专利]高压直流输电小信号模型建立的方法

说明书

技术领域

本发明属于电力系统动态稳定性频域法分析的建模方法。交流/直流互联电力大系统自发的低频振荡使系统无法正常运行，这类小信号稳定性本质上是机电振荡，宜用系统状态方程线性化及频域法特征值分析进行判断。本发明涉及高压直流输电(HVDC)系统(整流站及主控系统、逆变站及主控系统和直流线路)的线性化模型建立。

背景技术

国际和国内进行电力系统低频振荡分析的软件有上海交通大学的SSAP、加拿大Powertech Labs(PTL)的DSA、德国Siemens的Neva、瑞典ABB的SIMPOW和中国电力科学院的BPA等。电力系统联网发电机已达千台以上，除SSAP外规模能合适的软件包有DSA和BPA，其中DSA所具直流输电HVDC及控制系统建模功能介绍如下：

加拿大PTL公司的DSA 8.0软件(2008年5月版本)中SSAT为小信号分析工具，详见用户手册。其直流输电系统模型和暂态稳定分析工具TSAT通用，将所有直流输电系统集中在“用户定义控制(UDC)”模块中，和交流网络联结进行P、Q功率交换。如图1所示。

HVDC模型有详细模型；功能模型(响应，行为等)；及简化模型三类。

电网互联规模越来越大，稳定性分析需要HVDC及其控制系统和附加控制系统的详细模型，以便采用HVDC双侧调制，乃至协调控制提高对低频振荡的阻尼。DSA软件中的HVDC模型对于现今小信号稳定分析有以下不足：

1.将所有直流输电集中于一个多换流器区域，模型中的变量采用全值(图2所示)。初始化后系统各自分开，以降低装置状态方程的规模。当系统所含直流输电工程数很多时可能受到限制。

2.简化模型常用代数方程表示，直流输电线简化成电阻。而直流输电线路长达1000-2000公里，忽略电感、平波电抗和对地电容带来误差。

3.即使建立了包含动态过程的详细模型，很多情况在计算过程中也自动转化为简化模型，工作点附近有功P保持不变(图3所示)。而低频振荡属于机电振荡，不宜忽略有功P的变化。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种高压直流输电小信号模型建立的方法，可以很好的解决上述背景技术中存在的问题。

本发明高压直流输电小信号模型的建立方法，包括以下几个方面：

(1)在面向对象及模块化的软件SSAP中建模，每一直流输电工程独立封装成一个模块，和每台同步发电机模型平等地接入系统的总增广状态方程。软件和模型可扩充性达最高水平。

(2)直流输电系统以换流站(整流站与逆变站)准稳态方程及直流输电线路微分方程描述。对稳态运行平衡点各电量的增量，建立小信号线性化模型。 

(3)直流输电系统主控制系统包括：整流站定电流控制(或定功率控制)，逆变站定熄弧角γ控制(或定电压控制)。控制器均以传递函数描述。

本发明所述的直流输电小信号模型建立的方法，具体实现包括如下步骤：

步骤1：稳态运行时，换流器的交直流两侧电量基本关系式如下：

vd0=(32/π)BTV]]>

V_d＝V_d0cos(α)-(3/π)X_CI_dB

P＝V_dI_d，

I=(6/π)BTId]]>

其中V为换流母线交流电压；

T为换流变压器匝数比；

B为串联的整流桥数；

X_C为每相的换相电抗；