[发明专利]含柔性直流的交直流混联电力系统暂态稳定性判定方法

权利要求书

1.一种含柔性直流的交直流混联电力系统暂态稳定性判定方法，其特征在于，包括：

建立计及直流线路动态和电压源换流器暂态响应的交直流混联电力系统数学模型；

基于所述交直流混联电力系统数学模型，构建结构保留模型下含柔性直流的交直流混联电力系统暂态能量函数，并根据所述暂态能量函数计算故障后系统初始状态能量值,包括：所述的能量函数如下式(9)所示：

W_c＝W_k+W_p (9)

其中，W_c表示系统能量值即故障后系统初始状态能量值，W_k表示系统暂态动能，W_p表示系统暂态势能,所述的系统暂态势能W_p还包括与电网换相换流器等效模型相关的势能W₅，所述的W₅如下式(13)所示：

其中，B_ii表示节点i的电纳，B_ij表示节点i和j之间的电纳,v_i表示节点i的电压幅值，θ_sij表示节点ij直接的相角，v_si,v_sj分别表示节点si，sj的电压幅值，θ_ij表示ij之间的相角差，θ_ij＝θ_i-θ_j，θ_j表示第j条母线的相角，θ_i表示第i条母线的相角，交流输电网络中的交流母线包括n条发电机母线，m条负荷母线，l条换流器母线；

利用迭代的势能边界面法计算系统临界能量值；

根据所述故障后系统初始状态能量值和所述系统临界能量值判断含柔性直流的交直流混联电力系统的暂态稳定性，包括：根据下式的系统稳定裕度(19)判断含柔性直流的交直流混联电力系统的暂态稳定性，当系统稳定裕度ΔW大于0，系统稳定；当系统稳定裕度ΔW小于0，系统不稳定：

其中，W_cr为系统临界能量值；W_c表示故障后系统初始状态能量值；W_k表示待测时刻系统的暂态动能；

所述的交直流混联电力系统数学模型包括：交流输电网络模型、负荷模型、发电机模型和电压源换流器等效模型；

所述的交流输电网络模型如下式(1)所示：

P_ei和Q_ei为发电机电磁功率，G_ij表示母线i与节点j之间的电导,其中i＝n+1为平衡节点，P_Li和Q_Li为交流母线上的负荷功率，m_gi为发电机节点筛选参数，系统中第1至n条母线为发电机母线；第n+2条至第n+m+l+1条母线为负荷母线，当母线为发电机母线时m_gi＝1，当母线为负荷母线时m_gi＝0，v_j表示第j条母线的电压幅值；

所述的负荷模型如下式(2)所示：

其中，频率相关负荷B_kj为节点kj之间的电纳，G_kj为节点kj之间的电导，为节点k的有功功率，为节点k的无功功率，I_Lk为线路LK的电流，φ_k为节点k的相位，θ_k表示第k条母线的电压相角，θ_kj＝θ_k-θ_j，k＝n+2,...,n+m+l+1；

所述的发电机模型如下式(3)和(4)所示：

其中，M_i为第i台发电机的惯性时间常数；t代表时间，G_ii表示节点i的电导，M_i代表发电机i惯性时间常数，ω_i代表发电机i的转速，δ_i代表发电机i的功角，P_mi＝const表示第i台发电机注入机械功率；

所述的电压源换流器等效模型如下式(5)-(8)所示：

P_dcr-VSC，Q_dcr-VSC，分别表示电压源换流器整流母线的等效有功负荷和无功负荷，P_dcI-VSC，Q_dcI-VSC分别表示电压源换流器逆变母线的等效有功负荷和无功负荷；整流侧无功功率设定初值为逆变侧无功功率设定初值为v_r-VSC和v_I-VSC分别表示VSC换流器整流站和逆变站交流侧的线电动势，I_d为直流线路上的电流，M为电压源换流器的调制比，μ为SPWM直流电压利用率；

R_d是直流输电线路阻抗；L_d为直流线路电感值，v_dr-VSC和v_dI-VSC分别为电压源换流器整流和逆变侧的直流电压；

B_rj为节点rj的电纳，G_rj为节点ij的电导，j＝1,2,...,n，i，n+m+l+1，θ_rj表示整流母线r与节点j之间的电压相角差，v_r表示换流器母线交流侧电压；

其中，B_Ij代表节点Ij的电纳，G_Ij表示节点Ij的电纳；Y_ij＝G_ij+jB_ij为节点导纳矩阵；令消除导纳矩阵中转移电导后网络的传输电导为零；P_dcr，Q_dcr，P_dcI，Q_dcI分别表示整流器母线和逆变器母线的等效有功负荷和无功负荷，v_I为逆变母线的电压幅值，θ_Ij表示逆变母线I与节点j之间的电压相角差。