[发明专利]柔性直流电网换流站下垂系数计算方法

权利要求书

1.一种柔性直流电网换流站下垂系数计算方法，设定多端柔性直流系统有n个换流站，其中换流站VSC₁～VSC_m为下垂控制站，VSC_m+1～VSC_n为定有功功率站，VSC_n端发生功率阶跃，功率阶跃量为ΔP_sn，其特征在于，计算步骤如下：

(1)定义广义功率共享系数T_i，i＝1,2,…,m，在换流站N-1故障或发生大的功率阶跃扰动后，系统中各下垂控制站的传输功率变化量ΔP_si＝-T_iΔP_sn，

(2)选取VSC_g端为公共参考端，设定此端直流电压作为下垂控制站的公共电压参考信号，对于下垂控制站VSC_i，i＝1,2,…,m，由其下垂特性可得

其中，K_droop,i为VSC_i端的下垂系数，ΔU_dcg为VSC_g端的直流电压变化量；

(3)将换流站VSC_i端有功功率平衡关系在直流网络扰动前的稳态工作点处按一阶泰勒级数展开：

其中，P_si为PCC点传输的有功功率，U_dci为换流站直流侧极对极电压，ΔP_si、ΔU_dci分别表示P_si、U_dci的变化量，I_dci为换流站直流侧输出的电流，Y_ii、Y_ij分别表示直流网络节点导纳矩阵中的对角和非对角元素，上标带*的量表示直流系统扰动前变量的稳态值；

将式(2)写成矩阵形式：

ΔP_s＝CΔU_dc (3)

其中，ΔP_s、ΔU_dc分别为ΔP_si、ΔU_dcii＝1,2,…,n，构成的向量，C为n阶系数方阵；

(4)对于具有n个换流站的多端柔性直流系统，换流站功率变化量因换流站类型的不同分为以下三种情况：

1)对于下垂控制站VSC_ii＝1,2,…,m，功率变化量ΔP_si＝-T_iΔP_sn；

2)对于定有功功率站VSC_i，i＝m+1,m+2,…,n-1，功率变化量ΔP_si＝0；

3)对于发生功率阶跃的换流站VSC_n，功率变化量为ΔP_sn；

将式(3)ΔP_s中的元素按上述三种情况对应代入，根据克莱姆法则，由式(3)求得系统中任一换流站VSC_l端直流电压的变化量ΔU_dcl与功率阶跃量ΔP_sn之间的线性解析关系如下：

其中，l＝1,2,…,n，det(C)表示方阵C的行列式，M_nl、M_kl分别是矩阵C的元素C_nl、C_kl的代数余子式；

取式(4)中下标l＝g，并代入式(1)可得

将式(4)写成紧凑形式：

其中，L为由M_nl(l＝1,2,…,n)构成的列向量；T为由T_i，i＝1,2,…,m，构成的列向量；A为n×m的系数矩阵，M_kl为其第l行k列的元素；

(5)求解广义功率共享系数向量T的最小二乘问题：

其中K_n0为正实数，E为n维列向量，且E＝[1 1 ...1]^T，

得到广义功率共享系数向量T的最优解，再计算各下垂控制站的下垂系数K_droop,i,i＝1,2,...,m。