[发明专利]特高压直流分层接入输电系统的建模方法

摘要

本发明公开了特高压直流分层接入输电系统的建模方法，将输电系统的整流侧电路、逆变侧电路和直流输电线路进行等效，并得到各个部分的状态微分方程，通过各个部分的等效电路和状态微分方程，构建整个特高压直流分层接入输电系统的等效电路和状态微分方程，从而实现特高压直流分层接入输电系统的建模。本发明将状态方程线性化建模及频域法特征分析相结合，能够建立出准确而高效的数学模型，并通过推导换流装置的开关函数，使描述不同运行方式下的输电系统时，更具有普适性。

主权项

特高压直流分层接入输电系统的建模方法，所述输电系统包括依次连接的整流侧电路、直流输电线路和逆变侧电路，所述逆变侧电路分别接入两条不同电压等级的电网，其特征在于，包括以下步骤：(1)将所述整流侧电路等效为一个一端口网络，该一端口网络包括整流侧等效电势源Ee1、整流侧等效电感Le1和整流侧等效电阻Re1，所述整流侧等效电阻Re1的一端作为该一端口网络的电压输出正端，整流侧等效电阻Re1的另一端经整流侧等效电感Le1与整流侧等效电势源Ee1的正极相连，整流侧等效电势源Ee1的负极作为该一端口网络的电压输出负端；根据输电系统进行整流时的各个晶闸管的导通状态计算开关函数，根据开关函数和各个晶闸管的导通状态构建整流侧等效电势源Ee1、整流侧等效电感Le1和整流侧等效电阻Re1的状态方程；(2)将所述直流输电线路等效成一个π形二端口网络，该π形二端口网络包括直流线路等效电阻RL、直流线路等效电感LL、输入端LC滤波器等效电容C1、输入端LC滤波器等效电感L1、输出端LC滤波器等效电容C2和输出端LC滤波器等效电感L2，且L1＝L2,C1＝C2，π形二端口网络的电压输入正端经依次串联的直流线路等效电感LL、直流线路等效电阻RL与π形二端口网络的电压输出正端相连，π形二端口网络的电压输入负端直接与π形二端口网络的电压输出负端相连，π形二端口网络的电压输入正端经依次连接的输入端LC滤波器等效电感L1、输入端LC滤波器等效电容C1与π形二端口网络的电压输入负端相连，π形二端口网络的电压输出正端经依次连接输出端LC滤波器等效电感L2、输出端LC滤波器等效电容C2与π形二端口网络的电压输出负端相连；(3)将所述逆变侧电路等效为一个一端口网络，该一端口网络包括逆变侧等效电势源Ee、逆变侧等效电感Le和逆变侧等效电阻Re，所述逆变侧等效电阻Re的一端作为该一端口网络的电压输入负端，逆变侧等效电阻Re的另一端经逆变侧等效电感Le与逆变侧等效电势源Ee的负极相连，逆变侧等效电势源Ee的正极作为该一端口网络的电压输入正端；根据输电系统进行逆变时的各个晶闸管的导通状态计算开关函数，根据开关函数和各个晶闸管的导通状态构建逆变侧等效电势源Ee、逆变侧等效电感Le和逆变侧等效电阻Re的状态方程；(4)将步骤(1)得到的一端口网络的电压输出正端与步骤(2)得到的π形二端口网络的电压输入正端相连，将步骤(1)得到的一端口网络的电压输出负端与步骤(2)得到的π形二端口网络的电压输入负端相连，将步骤(2)得到的π形二端口网络的电压输出正端与步骤(3)得到的一端口网络的电压输入正端相连，将步骤(2)得到的π形二端口网络的电压输出负端与步骤(3)得到的一端口网络的电压输入负端相连，从而得到整个特高压直流分层接入输电系统的等效电路；(5)根据步骤(4)得到的整个输电系统的等效电路，构建整个输电系统的状态微分方程：Le1dId1dt=[-Re1Id1-Vc1+Ee1]]]>LedId2dt=[-ReId2-Vc2+Ee]]]>LLdILdt=(Vc1-Vc2-RLIL)]]>C1dVc1dt=(Id1-IL)]]>C2dVc2dt=(-Id2+IL)]]>上式中，Vc1，Vc2分别表示直流输电线路的输入端电压和输出端电压，Id1,Id2分别表示直流输电线路输入端电流和输出端电流，IL为直流输电线路上的电流；(6)对步骤(4)‑(5)构建的特高压直流分层接入输电系统的模型进行仿真，得到直流输电线路上的电压波形，分析模型的运行特性。