[发明专利]一种直流电网的电压下垂控制方法

摘要

本发明涉及一种直流电网的电压下垂控制方法，包括：从直流电网的网架结构入手，明确直流电网中换流站电压与电流的关系，并变换直流电网拓扑，将任意结构的直流电网变成只有辐射状连接的拓扑结构；对直流电网的潮流分布进行分析，计算系统电压发生波动时各支路的功率变化；根据系统功率的变化构造换流站电压下垂函数，使系统电压发生波动时各支路的功率维持不变，从而达到减小系统电压波动的效果。本发明提供的技术方案能够快速稳定系统电压，合理分布系统潮流，减小系统的绝缘要求。

主权项

1.一种直流电网的电压下垂控制方法，其特征在于，所述方法包括下述步骤：变换直流电网拓扑：将任意结构的直流电网变换为仅含辐射状连接的直流电网拓扑；根据直流电网电压发生波动时支路的功率变化构造电压下垂函数；所述变换直流电网拓扑包括：1)根据直流电网参数写出直流电网导纳矩阵Y和关系矩阵A；2)确定换流站电压与电流的关系：对于n个换流站组成的直流电网，换流站电压与支路电流的关系如下：Il＝YAU  (1)；其中：Il为直流电网支路电流矩阵；Y为直流电网导纳矩阵；A为直流电网关系矩阵；U为换流站电压矩阵；其中n为自然数；换流站电流与支路电流关系如下：I＝ATIl  (2)；其中：I为换流站电流矩阵；结合式(1)和式(2)得换流站电压与电流的关系：I＝ATIl＝AT(YAU)＝(ATYA)U  (3)；3)对矩阵ATYA进行对角变换：ATYA为方阵，则存在对角矩阵Λ与方阵η，使：ATYA＝η‑1Λη  (4)；4)重新定义换流站电压与电流的关系，进行如下坐标变换：将式(4)代入式(3)，得：I＝(η‑1Λη)U  (5)；令I*＝ηI，U*＝ηU，有：I*＝ΛU*  (6)；通过直流电网拓扑变换，任意直流电网中换流站电压与电流的关系均用线性等式进行描述；各换流站电压和电流均为n维空间向量，且每个维度对应电网中的一个换流站；任意直流电网包括通过串并联方式连接的n个换流站；所述仅含辐射状连接的直流电网包括n条并联的支路，每条支路的一端连接至直流电网公共母线，另一端通过支路电阻连接换流站；所述构造电压下垂函数包括：①确定支路吸收功率：每条支路从公共母线吸收的功率分别用于提供给与之相连的换流站功率和用于支路电阻的损耗，即支路i吸收的总功率表示为由换流站功率和支路电阻的损耗的定义得支路的吸收功率为：其中：λ_i为Λ中第i个元素；ξ_ij为方阵η中第i行，第j列中的元素；和分别表示直流电网电压为U^*时换流站功率和支路电阻的损耗；U_j为换流站j的出口电压；Λ为对角矩阵，η为方阵；②确定直流输电系统电压波动时，支路的功率变化：由式(7)知，当直流电网电压从U0*变为U*时，支路的功率变化表示为：其中：和分别表示直流电网电压为U₀^*时换流站功率和支路电阻的损耗；③构造换流站电压下垂函数：其中：U_j0为换流站的稳态电压；U_j为换流站的出口电压；为换流站j的下垂系数k的大小；ΔP_j为换流站的功率修正值；U^*为直流电网波动电压，U₀^*为直流电网电压。