本发明属于输配电技术领域，尤其涉及一种混合双馈入直流系统中柔性直流稳态运行区域的计算方法。
背景技术：
基于电网换相换流器型高压直流输电(linecommutatedconverterbasedhighvoltagedirectcurrent，lcc-hvdc)已被广泛应用于远距离大容量输电场合，而基于电压源换流器型高压直流输电(voltagesourceconverterbasedhighvoltagedirectcurrent，vsc-hvdc)技术近年来发展迅速。vsc-hvdc具有有功无功功率独立控制、不依赖交流系统运行等技术优势，将vsc-hvdc引入多馈入直流输电系统中，组成混合多馈入直流输电系统以改善多馈入直流系统特性已成为学术界的研究热点之一。
以一条lcc-hvdc与一条vsc-hvdc组成混合双馈入直流系统为例，由于lcc-hvdc子系统与vsc-hvdc子系统之间电气距离较近，两者之间存在电气耦合，vsc-hvdc子系统的稳态运行区域受lcc-hvdc子系统的影响将发生变化，因此需计算不同工况下的混合双馈入直流系统中vsc-hvdc子系统稳态运行区间，而如何快速有效的计算稳态运行区域成为目前需要解决的问题。
技术实现要素：
针对上述问题，本发明提供一种混合双馈入直流系统中柔性直流稳态运行区域的计算方法，包括：
步骤一：确定vsc-hvdc子系统与交流系统之间允许交换的最大有功功率ps2max和最大无功功率qs2max，从而确定vsc-hvdc子系统的广义运行区间[-ps2max≤ps2≤ps2max,-qs2max≤qs2≤qs2max]，ps2、qs2分别为vsc-hvdc子系统的有功功率和无功功率；
步骤二：扫描广义运行区间内vsc-hvdc子系统的运行点(ps2,qs2),根据vsc-hvdc子系统运行点(ps2,qs2)计算vsc-hvdc子系统交流母线电压幅值v2和相角δ2，根据计算得到的交流母线电压v2∠δ2判断运行点(ps2,qs2)是否满足vsc-hvdc子系统的潮流约束条件，如果满足则进入步骤三，否则扫描下一组运行点；
步骤三：根据混合双馈入直流系统稳态潮流方程组及vsc-hvdc运行点(ps2,qs2)，求解特定混合双馈入直流系统工况下的vsc-hvdc子系统输出功率，并判断vsc-hvdc子系统输出的有功功率pd2和无功功率qd2是否满足安全运行约束，如果满足则运行点(pd2,qd2)为所求混合双馈入直流输电系统中柔性直流稳态运行区间内的运行点，否则返回步骤二；
步骤四：判断广义运行区间内的运行点(ps2,qs2)是否已扫描完毕，如果扫描完毕则输出所有满足条件的vsc-hvdc运行点(pd2,qd2)所组成的运行区间即为所求的混合双馈入直流输电系统中柔性直流稳态运行区间，否则返回步骤二。
所述安全运行约束包括：换流器电流约束、调制比约束、电压偏移约束。
本发明的有益效果在于：针对混合双馈入直流系统提出了一种确定其柔性直流稳态运行区域的计算方法，可快速、有效地计算确定不同工况下vsc-hvdc子系统的运行区域。
附图说明
图1为确定混合双馈入直流系统中柔性直流稳态运区域的计算方法流程图。
图2为混合双馈入直流系统模型示意图。
具体实施方式
下面结合附图，对实施例作详细说明。如图1所示为本方法的流程图。
(1)步骤一：确定vsc-hvdc子系统与交流系统之间允许交换的最大有功功率ps2max和最大无功功率qs2max，从而确定vsc-hvdc子系统的广义运行区间[-ps2max≤ps2≤ps2max,-qs2max≤qs2≤qs2max]，其中：
其中v2为vsc-hvdc子系统交流母线电压模值；vs2为交流系统2等值电动势，zs2为交流系统2等值阻抗，xs2、rs2为交流系统2等值电抗和等值电阻。
(2)步骤二：扫描广义运行区域内vsc-hvdc子系统运行点(ps2,qs2),根据vsc-hvdc子系统运行点(ps2,qs2)计算vsc-hvdc子系统交流母线电压幅值v2和相角δ2，根据计算得到的交流母线电压v2∠δ2判断运行点(ps2,qs2)是否满足vsc-hvdc子系统的潮流约束条件，具体过程如下：
根据vsc-hvdc子系统注入交流系统的有功功率ps2和无功功率qs2，并将交流母线电压表示为v2∠δ2＝v2d+jv2q，则交流母线电压v2∠δ2与交流系统电压vs2∠α2之间的关系根据可表示为：
由式(3)可计算得到交流母线电压的d轴分量和q轴分量：
vsc-hvdc子系统向交流系统馈入的功率需满足潮流约束：
如果满足潮流约束条件则进入步骤三，否则返回步骤二；
(3)步骤三：根据图2所示混合双馈入直流系统模型潮流分布及混合双馈入直流系统已知条件求解vsc-hvdc子系统传输的有功功率pd2和无功功率qd2，具体过程如下：
根据图2可列出混合双馈入直流系统潮流方程：
其中pd1,qd1为lcc-hvdc子系统输出的有功功率和无功功率，当lcc-hvdc整流侧定直流电流控制器保持直流电流id1为idref，逆变侧定关断角控制器维持关断角γ为γref时，lcc-hvdc子系统输出的功率可表示为:
其中ud10为lcc阀侧理想空载电压，t1为lcc换流变压器变比，n为lcc换流站每极中6脉动换流器数。
pc1,qc1和pc2,qc2分别为lcc无功补偿装置和vsc交流滤波器上消耗的有功功率和无功功率，可表示为：
式中zc1,θc1和zc2,θc2分别为lcc无功补偿装置和vsc交流滤波器的等值阻抗和等值阻抗角。
lcc-hvdc子系统向交流系统1传输的功率ps1,qs1可表示为：
式中zs1,θs1为交流系统1的等值阻抗和等值阻抗角，vs1，α1为交流系统1等值电动势的幅值和相角，v1,δ1为lcc-hvdc子系统交流母线电压幅值和相角。
vsc-hvdc子系统向交流系统2传输的功率ps2,qs2可表示为：
式中zs2,θs2为交流系统2的等值阻抗和等值阻抗角，vs2，α2为交流系统2等值电动势的幅值和相角，v2,δ2为vsc-hvdc子系统交流母线电压幅值和相角。
联络线上lcc-hvdc向vsc-hvdc传输的有功功率ptie1和无功功率qtie1可表示为：
式中ztie,θs2为联络线等值阻抗和等值阻抗角。
联络线上vsc-hvdc向lcc-hvdc传输的有功功率ptie2和无功功率qtie2可表示为：
vsc-hvdc传输的功率pd2，qd2又可表示为：
其中xeq为vsc-hvdc等效电抗，对于mmc-hvdc系统xeq＝xt2+xl0/2，其中xl0为桥臂串联电抗；uc和δc为vsc换流器输出电压的幅值和相角。
将式(13)代入式(6)，并根据已知条件：1)混合双馈入直流系统中vsc-hvdc子系统所连接的交流系统2等值电动势vs2∠α2已知；2)混合双馈入直流系统稳态运行时保持lcc-hvdc子系统交流母线电压v1幅值为额定值v1n；3)vsc-hvdc子系统向交流系统馈入的功率(ps2,qs2)已知；4)假设联络线上传输的有功功率ptie1(或无功功率qtie1)已知，可求解得到vsc-hvdc子系统输出功率pd2和qd2，并判断vsc-hvdc子系统输出的有功功率pd2和无功功率qd2是否满足安全运行约束：
1)电压偏移约束
为保证vsc-hvdc子系统交流母线电压在允许的偏移范围之内，交流母线电压幅值v2需满足：
v2min≤v2≤v2max(13)
其中v2min一般取0.95pu，v2max一般取1.05pu。
2)换流器电流约束
vsc-hvdc的运行区域需考虑vsc换流器允许的过电流能力，即满足换流器电流约束条件：
其中imax为vsc换流器允许流过的最大电流。
3)调制比约束
对于采用最近电平逼近调制方法的mmc-hvdc系统，为防止系统工作在过调制区，mmc换流器输出电压vc还需满足调制比约束：
式中ud2为vsc-hvdc子系统直流电压。
如果满足安全运行约束则运行点(pd2,qd2)为所求混合双馈入直流输电系统中柔性直流稳态运行区间内的运行点，否则返回步骤二。
(4)步骤四：判断广义运行区间内的运行点(ps2,qs2)是否已扫描完毕，如果扫描完毕则输出所有满足条件的vsc-hvdc运行点(pd2,qd2)所组成的运行区间即为所求的混合双馈入直流输电系统中柔性直流稳态运行区间，否则返回步骤二。
上述实施例仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。