[发明专利]一种送端交直流混联系统故障后动态电压恢复能力的评估方法

摘要

本发明涉及一种送端交直流混联系统故障后动态电压恢复能力的评估方法，包括将实际系统静态等值为等值系统，求取系统发电机的功角与输出功率之间的关系，以及电压与功角之间的关系，加速面积与减速面积的求取，等面积稳定裕度指标的求取，等面积稳定裕度指标EASM越高即代表送端交直流混联系统故障后动态电压恢复能力越高。本方法可以在不进行时域仿真的前提下，对送端交直流混联系统故障后动态电压恢复能力进行评估，从而反映了交直流混联系统的强弱；EASM指标是一个可以综合反映发电机惯性时间常数、系统短路比、系统初始工况等多种因素的对电压恢复能力的影响；避免了时域仿真中必须精确直到发电机惯性时间常数的问题。

主权项

一种送端交直流混联系统故障后动态电压恢复能力的评估方法，其特征在于包括：步骤一，将实际系统静态等值为等值系统：等值系统包括以下五个变量，等值发电机的电动势V1、等值发电机与直流母线之间的电抗X1、等值发电机的惯性时间常数Tj、无穷大系统的电动势V3、无穷大系统与直流母线之间的电抗X2，并且形成三个节点，三个节点分别为直流近区等值发电机节点、无穷大系统节点以及直流换流站交流母线节点，其中将直流线路近区的机组等值为一台发电机G，而将外围的系统等值为无穷大系统S，获取直流线路与发电机之间的电抗X1、直流线路与无穷大系统之间的电抗X2，忽略直流线路与发电机、直流线路与无穷大系统之间的电阻和电容；步骤二，求取系统发电机的功角与输出功率之间的关系，以及电压与功角之间的关系：设PG、PS分别是等值发电机与无穷大系统注入系统的有功，QG、QS分别是等值发电机与无穷大系统注入系统的无功，V2是等值直流换流站交流母线的电压，θ12是等值发电机节点与直流换流站交流母线节点的功角差，θ23是直流换流站交流母线节点与无穷大系统之间的功角差，B11、B22、B33分别是直流近区等值发电机节点、直流换流站交流母线节点以及无穷大系统节点的自导纳，B12、B23分别是直流近区等值发电机节点、无穷大系统节点与直流换流站交流母线节点之间的互导纳，PD、QD分别是直流系统的外送有功与无功，由此可以得到系统潮流方程为PG＝V1V2B12sinθ12QG＝‑V12B11‑V1V2B12cosθ12‑PD＝‑V1V2B12sinθ12+V2V3B23sinθ23‑QD＝‑V1V2B12cosθ12‑V22B22‑V2V3B23cosθ23PS＝‑V2V3B23sinθ23QS＝‑V2V3B23cosθ23‑V32B33发电机的运动方程为 T j dω dt = P m - P G ω = dδ dt 其中，Pm为发电机的机械功率，ω为发电机转速，δ为发电机的转子位置角。利用潮流方程，算得系统发电机的功角与输出功率之间的关系，以及电压与功角之间的关系；步骤三，加速面积与减速面积的求取，根据直流系统及近区发电机的初始工况系统，利用发电机的功角曲线算得发电机稳态运行时的功角δ1及临界位置角δcm；当直流母线发生三相短路时，发电机输出有功近似为0，因此可以根据事先规定好的故障，利用公式 δ 2 = 1 2 ω 0 T j P m t f 2 算得系统故障结束后的功角δ2，其中ω0是系统的额定角频率，Tj为发电机组的惯性时间常数，tf为故障的持续时间，同时利用公式 S A = ∫ δ 1 δ 2 P m dδ = P m ( δ 2 - δ 1 ) 算得发电机的加速面积SA，利用系统发电机的功角与输出功率之间的关系，利用公式 S M max = ∫ δ 2 δ cm ( P e - P m ) dδ 算得发电机的最大减速面积SMmax，步骤四，等面积稳定裕度指标的求取利用加速面积SA、最大减速面积SMmax，根据公式 EASM = S M max - S A S A 即可获得等面积稳定裕度指标EASM，等面积稳定裕度指标EASM越高即代表送端交直流混联系统故障后动态电压恢复能力越高。