[发明专利]一种基于ν-gap度量的HVDC-MTDC系统鲁棒稳定分析方法、装置及系统

说明书

本发明提供一种基于ν‑gap度量的HVDC‑MTDC系统鲁棒稳定分析方法、装置及系统，包括步骤(1)：建立基于自稳/致稳作用系统的MTDC系统小信号模型；步骤(2)：基于步骤(1)建立的MTDC系统小信号模型建立可用于ν‑gap分析的MTDC标准反馈系统模型；步骤(3)：基于步骤(2)建立的可用于ν‑gap分析的MTDC标准反馈系统模型计算系统鲁棒稳定裕度指标；步骤(4)：基于步骤(3)计算所得系统鲁棒稳定裕度指标和ν‑gap度量，求解系统参数稳定区域。本发明提出了一种基于具有ν‑gap度量的稳定性判据和稳定性指标计算控制参数稳定区域的方法，实现了参数稳定裕度和稳定区域的准确量化。

技术领域

本发明涉及新型电力系统稳定分析领域，具体是一种基于ν-gap度量的HVDC-MTDC系统鲁棒稳定分析方法及系统。

背景技术

多端直流(multi-terminal direct current，MTDC)系统的小信号稳定性是一个重要且具有挑战性的问题。此类系统的动态行为与不同VSC之间通过交流和直流网络耦合的复杂相互作用有关。许多研究人员尝试了解由相互作用引起的振荡机制以及动态行为与控制参数之间的关系。目前分析MTDC系统小信号稳定性主要有如下几种方法：

1、模态分析方法：模态分析法包括特征值分析、参与因子分析和灵敏度分析。这种方法可以建立MTDC系统的详细状态空间模型，在此基础上利用特征值和参与因子分析系统的小信号稳定。通过计算系统的特征值可以得到保证动态稳定性的VSC控制器参数的增益范围。文献[B.Shao,S.Zhao,and Y.Yang,“Sub-synchronous oscillationcharacteristics and analysis of direct-drive wind farms with VSC-HVDCsystems,”IEEE Trans.Sustain.Energy,vol.12,no.2,pp.1127-1140,Apr.2021]中应用特征值分析了考虑系统参数的VSC-HVDC并网连接方式对SSO特性的影响。

2、阻抗分析方法：阻抗分析法可以分析内外环控制器参数对VSC阻抗特性和系统稳定性的影响。文献[Y.Zhan,X.Xie,and H.Liu,“Frequency-domain modal analysis ofthe oscillatory stability of power systems with high-penetration renewables,”IEEE Trans.on Sustain.Energy,vol.10,no.3,pp.1534-1543,Jul.2019.]中提出了基于交流并网VSC阻抗模型的参与因子和灵敏度，这两个指标可以用来找到导致振荡的路径。

3、开环模态耦合方法：开环模态耦合法以模态分析为基础分析MTDC系统中不同子系统间相互作用引起的振荡机制。结果表明，当开环子系统的模态与系统其余部分的模态接近时会发生开环模态耦合，从而导致MTDC系统振荡失稳。

4、自稳/致稳作用系数法：文献[W.Zheng,J.Hu,and X.Yuan,“Quantification ofinteractions in MTDC systems based on self-/en-stabilizing coefficients in DCvoltage control timescale,”IEEE J.Emerg.Sel.Topics Power Electron.,vol.9,no.3,pp.2980-2991,Jun.2021.]提出了自稳/致稳作用系数法用于MTDC系统的相互作用量化分析。该方法基于自稳/致稳作用的概念建立了MTDC系统的闭环模型，计算了不同VSC之间表征相互作用的解析式，并将自稳系数和致稳系数作为闭环系统的反馈通道。该方法可以揭示哪些装备或相互作用路径导致了振荡，以及不同控制器参数如何影响相互作用和系统稳定性。

现有技术存下如下缺陷：