[发明专利]考虑换相失败的交直流混联系统暂态稳定分析方法

说明书

本发明公开了一种考虑换相失败的交直流混联系统暂态稳定分析方法，针对含电网换相型高压直流输电线路的交直流混联系统，通过将直流换流站等效为相应换流母线上的动态负荷，建立了交直流混联系统的网络结构保持模型，并通过首次积分构造出其能量函数；然后采用梯形积分路径，近似计算故障后系统暂态能量函数，并提出了基于能量函数的暂态稳定判据，同时利用二分法快速计算系统的极限切除时间；最后搭建改进的IEEE‑39节点交直流混联系统，通过仿真验证了以上理论分析方法的正确性。当交直流混联系统在交流系统故障并引发直流线路逆变侧发生换相失败情况下，能够快速进行暂态稳定裕度分析。

技术领域

本发明涉及一种交直流混联系统暂态稳定分析技术，尤其涉及一种考虑换相失败的交直流混联系统暂态稳定分析方法。

背景技术

目前，大型一次能源基地与负荷中心一般逆向分布。为优化资源配置，提高能源利用效率，电网换相换流器型高压直流输电(Line Commutated Converter High VoltageDirect Current，LCC-HVDC)凭借在远距离、大容量输电等方面的优势而得以迅速发展。交直流混联系统在电网结构上呈现直流占比高、容量大的特点。直流线路逆变侧换流站近区的交流系统发生故障时，将同时引发直流逆变侧发生换相失败，造成潮流的短时大范围转移，严重威胁到了系统的安全稳定运行。交直流混联系统中交流侧故障，并同时伴随着直流线路换相失败，对系统的暂态稳定性影响甚大，有必要深入研究含LCC-HVDC交直流混联系统的在线暂态稳定分析。

在交直流混联系统暂态稳定分析领域，国内外学者已经进行了大量研究。相比于时域仿真法，能量函数法从能量的角度去判断系统的暂态稳定性，能给出系统的稳定裕度，确定系统失稳趋势，因而在电力系统暂态稳定分析中得到了广泛的应用。Ni和Fouad通过忽略直流线路及控制的动态过程，首次采用准稳态直流模型，定义相应的暂态能量函数，并利用RUEP法实现了直接暂态稳定分析。

现有技术一，N.Fernandopulle and R.T.H.Alden,“Incorporation of detailedHVDC dynamics into transient energy functions,”IEEE Trans.Power Syst.,vol.20,no.2,pp.1043-1052,May.2005.，在构建暂态能量函数时引入微分方程刻画HVDC的动态特性，从而提高了交直流混联系统暂态稳定性的预测精度，同时也节约了计算时间。

现有技术二，N.Jiang and H.Chiang,“Energy Function for Power Systemwith Detailed DC Model:Construction and Analysis,”IEEE Trans.Power Syst.,vol.28,no.4,pp.3756-3764,Nov.2013.，基于网络结构保持模型，构造了计及直流线路详细的动态特性的暂态能量函数，并给出了构建能量函数的数值算法。

上述现有技术的缺点是，当交直流混联系统在交流系统故障并引发直流线路逆变侧发生换相失败情况下，系统的暂态稳定性将受到严重的冲击，目前该场景下的快速暂态稳定裕度分析方法鲜有文献报道。

发明内容

本发明的目的是提供一种考虑换相失败的交直流混联系统暂态稳定分析方法。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

本发明的考虑换相失败的交直流混联系统暂态稳定分析方法，针对含电网换相型高压直流输电线路的交直流混联系统，构造含直流线路的暂态能量函数，在交流故障引发直流逆变侧发生换相失败场景下，对交直流混联系统进行暂态稳定分析，包括：

首先，通过将直流换流站等效为相应换流母线上的动态负荷，建立了交直流混联系统的网络结构保持模型，并通过首次积分构造出其能量函数；