[发明专利]高压直流输电系统换流器的动态相量建模方法

说明书

本发明公开了一种高压直流输电系统换流器的动态相量建模方法，是根据换流器相电压的一阶动态相量、直流电流零阶动态相量和直流电流二阶动态相量，以及直流控制系统的触发角，计算换流器中各换流阀的实际触发角、延迟导通角和换相角；根据换流器中各换流阀的实际触发角、延迟导通角和换相角计算获得三相电压开关函数和三相电流开关函数；由三相电压开关函数和三相电流开关函数，并在对交流电压和直流电流进行序分量分解确定特征谐波的基础上，建立换流器的动态相量模型，本发明方法能有效提高模型精度，减小计算量。

技术领域

本发明涉及一种高压直流输电系统换流器的动态相量建模方法，更具体地说是一种应用在不对称故障情况下，交直流混联系统动态特性分析的一种高压直流输电系统换流器的动态相量建模方法。

背景技术

高压直流输电技术因其在远距离大容量输电方面的优势得到广泛应用，这使得直流系统建模成为该领域的研究重点。换流器作为直流系统最重要的器件，其模型的准确性直接决定了直流系统建模的有效性。换流器作为典型的离散开关元件，在电力系统的庞大和复杂性以及计算规模和时间的限制下，难以进行包含阀过程的详细的电磁暂态建模仿真，而忽略动态特性的简化模型将使模型缺乏准确性。动态相量法作为对准稳态法的改进，源于传统的平均值法，是基于反映元件动态特性的状态变量对应的时变傅里叶系数而推导的一种建模方法，其精度介于QSS模型与EMPT模型之间，在系统分析与设计中，可以在一定研究范围内代替详细时域模型，并且模型的复杂程度可根据分析的需要而改变。

现有技术中应用于系统不对称运行状态下的换流器动态相量模型的建模方法是根据不对称三相换相电压对换流器开关动作的影响构造由基本分量、换相分量和修正分量组成的电压和电流开关函数，使之适用于交直流系统各种运行工况和故障情况；然而交流系统三相不对称时，会在换流器交直流侧产生各次谐波，尤其是直流侧2次谐波电流通常较大，在非对称状况较为严重或直流侧等值谐波阻抗较小时，2次谐波电流的幅值甚至接近于直流分量，忽略其影响会带来较大误差。

发明内容

本发明是为避免上述现有技术的不足，提供一种适用于不对称故障下的高压直流输电系统换流器的动态相量建模方法，根据三相非对称运行状态下换流器的换相过程，在换相角的计算中考虑直流侧2次谐波的影响，并根据序列分量分析忽略非必要谐波简化模型的计算过程，从而提高模型精度，减小计算量；

本发明为解决技术问题采用如下技术方案：

本发明高压直流输电系统换流器的动态相量建模方法的特点是按如下步骤进行：

步骤1、电压计算；

步骤1.1、在时间间隔τ内，τ∈(t-T₀,t]，分别采样获得换流器直流侧电流i_d(t)和换流器交流侧相电压u_a(t)、u_b(t)和u_c(t)，利用式(1)计算获得换流器交流侧各线电压幅值u_mn(t)：

u_mn(t)＝u_m(t)-u_n(t) (1)，

式(1)中，m＝a、b或c，n＝a、b或c，分别对应A相、B相和C相，mn＝ab、bc或ca，所述换流器直流侧是指高压直流输电系统直流电流输入部分，换流器交流侧是指高压直流输电系统交流电压输入部分；

步骤1.2、针对步骤1.1中获得的换流器交流侧相电压u_mn(t)和换流器交流侧线电压u_m(t)，利用离散傅里叶变换分别变换得到换流器交流侧相电压一阶动态相量<U_m>₁和换流器交流侧线电压一阶动态相量<U_mn>₁；

步骤2、获取相位偏移；