PDF《含电压源换流器的交直流混联电网状态估计快速解耦法》

1 A C / D C模型和量测系统 1.

1 交直流系统描述 V S C作为直流与交流网络之间功率交换的纽 带, 是交直流系统的关键控制元件.稳态运行时忽 略换流器谐波分量, 可以得到图1所示的第i 个换 流站的单相等效电路.图中, Us , i 为交流母线公共 连接点 ( P C C) 的电压幅值, 交流母线经过滤波器Xf , i、 换流电抗器 Xl , i连接到换流桥和直流母线.

0 7 第4 2卷第2 1期2018年1 1月1 0日Vol.42N o .

2 1N o v .

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1 8 D O I :

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2 h t t p : / / ww w. a e p s - i n f o . c o m 图1 单相 V S C稳态物理模型 F i g .

1 S t e a d y - s t a t ep h y s i c a lm o d e l o f s i n g l e - p h a s eV S C 考虑换流 站稳态外特性, V S C 可以采用两电平、 三电平中点钳位或模块化多电平换流器( MMC) 结构, MMC的换相电抗通过其桥臂电抗 Xa r m, i计算 得出[

1 2] .母线c位于换流电抗后, Uc , i为VSC的输 出基波电压幅值;

δ i 为脉宽调制( PWM) 相位角, 表 示交流系统电压与调制波之间的相位差.基于双边 傅里 叶级数调制理论, V S C 输出的交流线电压Uc , i为: Uc , i= μ Mi

2 ud , i∠ δ i (

1 ) 式中: μ 为由脉宽调制方式确定的常数;

Mi 为脉宽 调制比;

ud , i为换流器直流侧的极间电压. 脉宽调制比 Mi 和移相角δ i 是VSC的控制量, 当对 V S C进行调制时, 调节 Mi 和δ i 可实现对交换 功率的控制. 1.

2 拓展后的交流量测方程 考虑交直流系统中的交流母线数为na c, 直流母 线数为nd c, 交流网与直流网通过nc 个VSC连接. 交流网中不与换流器连接的na c-nc 个节点记作集 合N, 与换流器相连的边界节点记作集合L.交流 量测模型包括注入功率量测、 线路功率量测以及母 线电压量测.边界集合L 的注入量测方程如下: θ=[ θ

1 θ

2 … θ n c ] U=[ U1 U2 … Un c ] { (

2 ) Pm i =Ui∑ j∈ i Uj( Gi j c o s θ i j +Bi j s i n θ i j) ± Ps c , i +ηP i Qm i =Ui∑ j∈ i Uj( Gi j s i n θ i j -Bi j c o s θ i j) ± Qs c , i +ηQ i ì ? í ? ? ? ? ? ? ? ? (

3 ) 式中: i∈L;

Ui 为交流节点电压幅值;

θ i j 为节点i 和j间的相角差;

Gi j 和Bi j 为节点i 和j 间的电导和电 纳;

下标j 表示与节点i 直接相连的节点, 用j∈ i 表示. 交流状态变量如式(

2 ) 所示, 边界节点的注入功 率量 测Pm i 和Qm i 需要计及交直流交换功率的影响, 其中直流系统从交流系统吸收功率时Ps c , i 和Qs c , i取正号, 反之取负号;

ηP i 和ηQ i 则分别为相应方 程的量测误差. 1.

3 多端柔性直流量测方程 由图1所示, 直流系统可分为 V S C连接支路和 直流网络两部分.直流模型可相应地分为直流量 测、 计及损耗的注入量测及 V S C控制伪量测. 直流系统各物理量的参考方向见图1, 选择直 流电压ud , i和VSC输出电压幅值Uc , i, 移相角δ i 作 为状 态变量, 其余物理量Ps c , i, Qs c , i, Pc s , i, Qc s , i, Pd , i, Mi, Id , i可由状态量推算得出.

1 ) 直流量测 与交 流量测类似, 直流量测方程见式(4) ― 式(

9 ) .为讨论方便, 对VSC引入常量Yi =1 / R2 i +X2 l , i , α i=a r c t a n ( Ri / Xl , i) . um d , i= ud , i+ η u d , i (

4 ) im d , i =∑ n c j=1 Gd , i j ud , j +η i d , i (

5 ) Pm d , i= ud , i i d , i+ ηPd , i (

6 ) Pm d , i j= ud , i( ud , i- ud , j) gd , i j+ ηPd , i j (

7 ) Pm s , i=[ Pm s c , i Pm c s , i] T = Ps , i( Uc , i, δ i, Us , i, Yi, α i) + ηPs , i (