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》

2 ) 交流内部节点集合 N 的有功量测zP .

3 ) 直流网电压、 有功量测, 包括式( 4) ―式( 7) , 记作zD .

4 ) 交流边界节点集合 L 的有功量测以及 V S C 支路有功量测和零注入量测, 包含式( 3) 、 式( 8) 和式(

1 0 ) , 记作zPd .

5 )交流边界节点集合L 的无功量测以及 V S C 支路无功量测, 包括式(

3 ) 和式(

9 ) , 记作zQd . 将式(

1 1) 和式(

1 2) 按照控制类型归入以上量 测, 则式(15) 中的AC/DC雅可比矩阵可以按照式(

1 6 ) 中的分块形式构建. θ U ud Uc δ Q P D Pd Qd * *

0 0

0 * *

0 0

0 0

0 *

0 0

0 *

0 * * é ? ê ê ê ê ê ê ù ? ú ú ú ú ú ú (

1 6 ) 式中: * 代表非零子阵,

0 代表零子阵. 2.

2 解耦策略 观察式(

1 6 ) , A C / D C雅可比矩阵存在较多零子 阵, 但是各非零块构成了连通图, 所以无法解耦计 算.因此, 考虑从混联系统稳态特性出发, 忽略雅可 比矩阵中的某些次要因素, 打开连通图实现交直流 解耦运算. 首先, 考虑 HPd - Uc 子矩阵, 矩阵下标 Pd - Uc 表示? zPd / ? Uc, 矩阵元素为交直流有功交换功率对VSC输出电压幅值的偏导数, 表示为: ? zPd ? Uc = ? Ps c ? Uc = Us , i Yi s i n ( δ i- α i) (

1 7 ) 式中: Yi 和α i 为常数, 其中α i =a r c t a n( Ri / Xl , i) . 由于线路电阻远小于线路电抗, α i 数值接近于0. 记系数k= Us , i Yi, 式(

1 7 ) 可以改写为: ? zPd ? Uc ≈ k s i nδ i (

1 8 ) 将式(

1 7 ) 与HQd - Uc 子矩阵元素进行纵向对比, HQd - Uc 为交直流无功交换功率对 V S C 输出电压幅 值的偏导数.其中, δ i 是第i个VSC支路交流母线 s与母线c之间的相位差, 可以 认为δ i 取值较 小. 柔性直流工程中的换流电抗器 Xl , i、 换流阀电容等 主回路参数在进行参数设计时需要考虑系统要求的 运行功率范围、 电压水平和主要控制策略[

1 5 ] .其中 换流电抗器 Xl , i取值越小, 系统无功损耗越小, 跟踪 速度越快.然而, 考虑到换流器抵御交流系统负序 电压的能力, Xl , i 的最小取值存在限制.考虑电网 背景基波负序电压限制为额定电压的1. 5%, 为了使 V S C能够长期运行, 要求流过换流电抗器 Xl , i 的负 序电流不大于 V S C额定电流的5%~1 0% [

1 6 ] , 此时 有Xl , m i n=0.

5 s i n (

2 δ i, m a x) ∈[ 0.

1 5, 0.

2 9] ( 标幺值) , 移相角δ i, m a x的最大值范围为δ i, m a x∈[ 8.

6 ° ,

1 7.

4 ° ] , 此时有 ? zQd ? Uc = ? Qs c ? Uc = Us , i Yi c o s ( δ i- α i) ≈ k c o s δ i (

1 9 )

2 7

2 0

1 8,

4 2 (

2 1 ) ・学术研究・ h t t p : / / ww w. a e p s - i n f o . c o m ? zPd ? Uc ? ? zQd ? Uc (

2 0 ) 进一步将式(

1 7 ) 与HPd - δ 横向对比, 有?zPd ? δ = ? Ps c ? δ = Us , i Uc , i Yi c o s ( δ i- α i) (

2 1 ) ? zPd ? Uc ? ? zPd ? δ (

2 2 ) 由式(

2 0 ) 和式(

2 2) 可以看出, HPd - Uc 子矩阵元 素较小, 可以选择将其忽略. 其次, 对HQd - δ 进行分析, 得到如式(

2 3) 所示的 关系, 因此也可以解耦处理. ? zQd ? δ ? ? zPd ? δ ? zQd ? δ ? ? zQd ? Uc ì ? í ? ? ? ? ? (

2 3 ) 根据以上分析, 交直流雅可比矩阵中的 HPd - Uc 和HQd - δ 子矩阵可以解耦简化.同时, 高压交流系统 中有? P/ ? U 和? Q / ? θ 项接近于0.在此基础上, 将 交直流量测向量按有功、 无功类排列, 同时忽略以上 元素, 则式(

1 6 ) 中的雅可比矩阵表示为: θ ud δ U Uc P D Pd Q Qd *