本发明涉及静止同步串联补偿器的建模领域，具体涉及一种静止同步串联补偿器的机电暂态建模方法及装置。
背景技术：
sssc是串联在输电线上使用的装置，其原理是在所串联的线路上注入一个大小和线路电流无关而相位和线路电流相位垂直的电压，改变该电压大小就相当于改变线路的有效阻抗，从而控制系统潮流。因为它是通过改变输电线路的阻抗而直接控制输电系统的潮流，所以它的控制效果要比statcom间接控制的好。同时又因为它是基于电力电子器件的补偿设备，所以它不会像tcsc那样因为补偿度过高而出现次同步谐振(ssr)。最后由于sssc的主电路只相当于upfc的串联侧，它用的电力电子器件只有upfc的一半，同时它的控制系统也比upfc简单的多，所以其造价要比相同容量的upfc低得多，但是其在潮流控制和增强系统稳定性方面的效果和upfc相差不大[1][2][3]。
sssc具有的优越运行特性和目前其他串联补偿装置不具备的应用柔韧性，对于提高电网的稳定性，增强传输能力具有重要意义，是建设现代电网，保证电网坚强的一种先进的facts设备。
目前关于sssc的文献大多从其数学模型出发，构建sssc的电磁暂态模型。基于电磁暂态模型的仿真建模，当用于sssc接入大规模电力系统的分析计算时，其较为复杂，计算速度慢，数值收敛性差。而大电网稳定仿真计算对sssc的模型提出了更高的要求，仿真步长大，计算速度快，同时还要求具有很好的数值稳定性和收敛性。因此，需要在sssc电磁暂态模型的基础上简化sssc及其控制器的快动态过程，同时不影响sssc的对外特性。
技术实现要素：
本发明提供一种静止同步串联补偿器的机电暂态建模方法及装置，其目的是对静止同步串联补偿器的电磁暂态模型进行简化，同时考虑静止同步串联补偿器直流电压的动态过程构建静止同步串联补偿器的整体控制模型。
本发明的目的是采用下述技术方案实现的：
一种静止同步串联补偿器的机电暂态建模方法，其改进之处在于，包括：
分别构建静止同步串联补偿器的交流侧模型和直流侧模型；
根据所述静止同步串联补偿器的交流侧模型和直流侧模型，构建静止同步串联补偿器的控制方案，并构建所述静止同步串联补偿器的系统模型。
优选的，所述构建静止同步串联补偿器的交流侧模型，包括：
所述静止同步串联补偿器的交流侧模型的输入为sssc注入电压幅值、sssc相角偏移和sssc安装线路电流；
所述静止同步串联补偿器的交流侧模型的输出为sssc等效注入系统的电流的实部参考值和虚部参考值。
进一步的，采用附加节点等值电流法构建静止同步串联补偿器的交流侧模型，则所述静止同步串联补偿器的交流侧模型为：
上式中，
优选的，所述构建静止同步串联补偿器的直流侧模型，包括：
所述静止同步串联补偿器的直流侧模型的输入为sssc注入电压幅值、sssc相角偏移和sssc安装线路电流；
所述静止同步串联补偿器的交流侧模型的输出为sssc的直流侧电压。
进一步的，按下式构建静止同步串联补偿器的直流侧模型：
上式中，c为sssc直流侧电容值，udc为sssc直流侧电容电压值，δθ为sssc的相角偏移，rdc为sssc的等效损耗电阻，k为sssc的注入电压幅值，|il|为线路电流幅值。
优选的，所述根据所述静止同步串联补偿器的交流侧模型和直流侧模型，构建静止同步串联补偿器的控制方案，并构建所述静止同步串联补偿器的系统模型，包括：
所述静止同步串联补偿器的系统模型包括：静止同步串联补偿器的交流侧控制模型、静止同步串联补偿器的直流侧控制模型和调制环节模型；
所述静止同步串联补偿器的交流侧控制模型的输入为安装线路流过的有功功率和有功功率参考值，输出为sssc注入电压幅值；
所述静止同步串联补偿器的直流侧控制模型的输入为sssc直流侧电压和直流侧电压参考值，输出为sssc的相角偏移；
所述调制环节模型的输入为sssc等效注入系统的电流的实部参考值和虚部参考值，输出为sssc的附加注入电流的实部和虚部。
进一步的，按下式构建所述静止同步串联补偿器的交流侧控制模型：
k＝kp1(pref-p)+ki1∫(pref-p)dt
按下式构建所述静止同步串联补偿器的直流侧控制模型：
δθ＝kp2(udcref-udc)+ki2∫(udcref-udc)dt
按下式构建所述调制环节模型：
上述公式中，
一种静止同步串联补偿器的机电暂态建模装置，其改进之处在于，所述装置包括：
第一构建模块，用于分别构建静止同步串联补偿器的交流侧模型和直流侧模型；
第二构建模块，用于根据所述静止同步串联补偿器的交流侧模型和直流侧模型，构建静止同步串联补偿器的控制方案，并构建所述静止同步串联补偿器的系统模型。
优选的，所述第一构建模块，包括：交流构建单元，用于构建所述静止同步串联补偿器的交流侧模型，其中，所述静止同步串联补偿器的交流侧模型的输入为sssc注入电压幅值、sssc相角偏移和sssc安装线路电流；
所述静止同步串联补偿器的交流侧模型的输出为sssc等效注入系统的电流的实部参考值和虚部参考值。
进一步的，采用附加节点等值电流法构建静止同步串联补偿器的交流侧模型，则所述静止同步串联补偿器的交流侧模型为：
上式中，
优选的，所述第一构建模块，包括：
直流构建单元，用于构建所述静止同步串联补偿器的直流侧模型，其中，所述静止同步串联补偿器的直流侧模型的输入为sssc注入电压幅值、sssc相角偏移和sssc安装线路电流；
所述静止同步串联补偿器的交流侧模型的输出为sssc的直流侧电压。
进一步的，按下式构建静止同步串联补偿器的直流侧模型：
上式中，c为sssc直流侧电容值，udc为sssc直流侧电容电压值，δθ为sssc的相角偏移，rdc为sssc的等效损耗电阻，k为sssc的注入电压幅值，|il|为线路电流幅值。
优选的，所述第二构建模块，包括：
系统构建单元，用于构建静止同步串联补偿器的系统模型，其中，所述静止同步串联补偿器的系统模型包括：静止同步串联补偿器的交流侧控制模型、静止同步串联补偿器的直流侧控制模型和调制环节模型；
所述静止同步串联补偿器的交流侧控制模型的输入为安装线路流过的有功功率和有功功率参考值，输出为sssc注入电压幅值；
所述静止同步串联补偿器的直流侧控制模型的输入为sssc直流侧电压和直流侧电压参考值，输出为sssc的相角偏移；
所述调制环节模型的输入为sssc等效注入系统的电流的实部参考值和虚部参考值，输出为sssc的附加注入电流的实部和虚部。
进一步的，按下式构建所述静止同步串联补偿器的交流侧控制模型：
k＝kp1(pref-p)+ki1∫(pref-p)dt
按下式构建所述静止同步串联补偿器的直流侧控制模型：
δθ＝kp2(udcref-udc)+ki2∫(udcref-udc)dt
按下式构建所述调制环节模型：
上述公式中，
本发明的有益效果：
本发明提供的技术方案，从其电磁暂态模型出发，通过合理的假设，建立静止同步串联补偿器的交流侧模型和直流侧模型，并基于静止同步串联补偿器的交流侧模型和直流侧模型设计了静止同步串联补偿器的整体控制方案，对静止同步串联补偿器的电磁暂态模型进行了简化，同时考虑了静止同步串联补偿器直流电压的动态过程，能够丰富了国内sssc机电暂态模型方面的研究，应用该方案分析sssc接入大规模电网时对电力系统暂态稳定性的影响。
附图说明
图1是本发明一种静止同步串联补偿器的机电暂态建模方法的流程图；
图2本发明实施例中sssc机电暂态模型总体结构图；
图3本发明实施例中附加节点等值电流法示意图；
图4本发明实施例中sssc直流侧等效电路图；
图5本发明实施例中sssc闭环控制器模型框图；
图6本发明实施例中我国国内某地区的等值电网图；
图7本发明实施例中sssc容性补偿时线路有功潮流图；
图8本发明实施例中sssc容性补偿时的注入电压图；
图9本发明实施例中sssc容性补偿时的电压偏移角图；
图10本发明实施例中sssc感性补偿时线路有功潮流图；
图11本发明实施例中sssc感性补偿时的注入电压图；
图12本发明实施例中sssc感性补偿时的电压偏移角图；
图13是本发明一种静止同步串联补偿器的机电暂态建模装置的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作详细说明。
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明提供的一种静止同步串联补偿器的机电暂态建模方法，如图1所示，包括：
101.分别构建静止同步串联补偿器的交流侧模型和直流侧模型；
102.根据所述静止同步串联补偿器的交流侧模型和直流侧模型，设计静止同步串联补偿器的控制方案，并构建所述静止同步串联补偿器的系统模型。
进一步的，本发明提供的sssc机电暂态模型总体结构如图2所示，包括：sssc交流侧模型，sssc直流侧模型和sssc控制系统模型，其中，sssc控制系统模型包括：静止同步串联补偿器的交流侧控制模型、静止同步串联补偿器的直流侧控制模型和调制环节模型；
具体的，所述步骤101，包括：
设计所述静止同步串联补偿器的交流侧模型，其中，所述静止同步串联补偿器的交流侧模型的输入为sssc注入电压幅值、sssc相角偏移和sssc安装线路电流；
所述静止同步串联补偿器的交流侧模型的输出为sssc等效注入系统的电流的实部参考值和虚部参考值。
需要指出的是，sssc机电暂态模型是一种外部等效模型。由于机电暂态仿真程序中所有物理量采用基频的三序相量表示，无法得到换流器交流接口节点的三相电压，电流，因此建模无需亦不可能考虑换流器内部阀组的拓扑结构以及阀组的开断与触发控制过程。
sssc交流侧模型采用附加节点等值电流法进行建模，附加节点等值电流法示意图如图3所示。该方法实际上利用了电路理论中电压源和电流源等值互换的方法，将注入电压等值为两侧节点的注入电流，其数学表达式如下式所示：
其中：
计及sssc电阻，则所述静止同步串联补偿器的交流侧模型为：
上式中，
sssc直流侧的电路由电容和一个模拟换流器损耗的等效电阻构成，其等效电路如图4所示，所述构建静止同步串联补偿器的直流侧模型，包括：
设计所述静止同步串联补偿器的直流侧模型，其中，所述静止同步串联补偿器的直流侧模型的输入为sssc注入电压幅值、sssc相角偏移和sssc安装线路电流；
所述静止同步串联补偿器的交流侧模型的输出为sssc的直流侧电压；
直流侧方程如下式所示：
在sssc正常运行过程中，其交流侧注入到换流器的功率pac等于换流器注入直流侧的功率pdc，则有：
则可按下式构建静止同步串联补偿器的直流侧模型：
上式中，c为sssc直流侧电容值，udc为sssc直流侧电容电压值，δθ为sssc的相角偏移，rdc为sssc的等效损耗电阻，k为sssc的注入电压幅值，|il|为线路电流幅值。
进一步的，需根据所述静止同步串联补偿器的交流侧模型和直流侧模型，设计静止同步串联补偿器的控制方案，并构建所述静止同步串联补偿器的系统模型，因此，所述步骤102包括：
设计静止同步串联补偿器的系统模型，其中，所述静止同步串联补偿器的系统模型包括：静止同步串联补偿器的交流侧控制模型、静止同步串联补偿器的直流侧控制模型和调制环节模型；
所述静止同步串联补偿器的交流侧控制模型的输入为安装线路流过的有功功率和有功功率参考值，输出为sssc注入电压幅值；
所述静止同步串联补偿器的直流侧控制模型的输入为sssc直流侧电压和直流侧电压参考值，输出为sssc的相角偏移；
所述调制环节模型的输入为sssc等效注入系统的电流的实部参考值和虚部参考值，输出为sssc的附加注入电流的实部和虚部。
构建闭环控制器模型时sssc采用定有功潮流控制，sssc控制器根据线路有功偏移量和直流侧电压偏移量产生sssc的等效电压源幅值k和相位偏移量δθ。sssc闭环控制器模型的框图如图5所示。
sssc的附加注入电流iss(r)ref和iss(i)ref，实际上是通过影响调制环节来控制可关断器件的通断，进而使sssc发挥作用。本发明考虑了调制环节的普遍性，认为sssc的附加注入电流iss(r)和iss(i)跟踪iss(r)ref和iss(i)ref时存在一定的时滞，按下式构建所述静止同步串联补偿器的交流侧控制模型：
k＝kp1(pref-p)+ki1∫(pref-p)dt
按下式构建所述静止同步串联补偿器的直流侧控制模型：
δθ＝kp2(udcref-udc)+ki2∫(udcref-udc)dt
按下式构建所述调制环节模型：
上述公式中，
本发明为了验证所建模型的正确性，在电力系统模拟仿真软件psaspud环境下搭建了sssc的机电暂态模型。在电力系统模拟仿真软件psasp仿真程序中搭建了我国国内某地区的等值电网，并仿真分析了sssc的各种运行工况。该等值电网如图6所示。
工况一：此时sssc控制两条线路的有功潮流为100mw(基准容量1000mva)，5s时投入sssc，两条线路有功功率初始值为85.73mw和96.93mw。因此，此时sssc工作在容性补偿状态。线路有功潮流如图7，sssc的注入电压如图8，sssc的电压偏移角如图9。
从图中可以看出，sssc对补偿线路的有功功率控制是迅速、准确的。两条线路上都装有sssc时，可以同时控制两条线路的有功潮流达到100mw。此时的sssc注入电压幅值vss标幺值分别为0.00267和0.00551，电压偏移角δθ分别为0.00722和0.00350(弧度)。
工况二：此时sssc控制两条线路的有功潮流为80mw(基准容量1000mva)，5s时投入sssc，两条线路有功功率初始值为85.73mw和96.93mw。因此，此时sssc工作在感性补偿状态。线路有功潮流如图10，sssc的注入电压如图11，sssc的电压偏移角如图12。
从图中可以看出，sssc感性补偿的控制目标是将两条线路的有功潮流降至80mw。此时，sssc感性输出电压标幺值分别为0.00627和0.00399，电压偏移角δθ分别为0.00383和0.00601(弧度)。
因此，在sssc不同运行工况下，sssc的机电暂态模型均能较好地控制其在电网上安装线路的有功潮流，说明了所建模型的准确性和可靠性。
本发明提供了一种静止同步串联补偿器的机电暂态建模装置，如图13所示，所述装置包括：
第一构建模块，用于分别构建静止同步串联补偿器的交流侧模型和直流侧模型；
第二构建模块，用于根据所述静止同步串联补偿器的交流侧模型和直流侧模型，设计静止同步串联补偿器的控制方案，并构建所述静止同步串联补偿器的系统模型。
所述第一构建模块，包括：交流构建单元，用于设计所述静止同步串联补偿器的交流侧模型，其中，所述静止同步串联补偿器的交流侧模型的输入为sssc注入电压幅值、sssc相角偏移和sssc安装线路电流；
所述静止同步串联补偿器的交流侧模型的输出为sssc等效注入系统的电流的实部参考值和虚部参考值。
采用附加节点等值电流法构建静止同步串联补偿器的交流侧模型，即将sssc的注入电压等值为两侧节点的注入电流，则所述静止同步串联补偿器的交流侧模型为：
上式中，
所述第一构建模块，包括：
直流构建单元，用于设计所述静止同步串联补偿器的直流侧模型，其中，所述静止同步串联补偿器的直流侧模型的输入为sssc注入电压幅值、sssc相角偏移和sssc安装线路电流；
所述静止同步串联补偿器的交流侧模型的输出为sssc的直流侧电压；
按下式构建静止同步串联补偿器的直流侧模型：
上式中，c为sssc直流侧电容值，udc为sssc直流侧电容电压值，δθ为sssc的相角偏移，rdc为sssc的等效损耗电阻，k为sssc的注入电压幅值，|il|为线路电流幅值。
所述第二构建模块，包括：
系统构建单元，用于设计静止同步串联补偿器的系统模型，其中，所述静止同步串联补偿器的系统模型包括：静止同步串联补偿器的交流侧控制模型、静止同步串联补偿器的直流侧控制模型和调制环节模型；
所述静止同步串联补偿器的交流侧控制模型的输入为安装线路流过的有功功率和有功功率参考值，输出为sssc注入电压幅值；
所述静止同步串联补偿器的直流侧控制模型的输入为sssc直流侧电压和直流侧电压参考值，输出为sssc的相角偏移；
所述调制环节模型的输入为sssc等效注入系统的电流的实部参考值和虚部参考值，输出为sssc的附加注入电流的实部和虚部。
按下式构建所述静止同步串联补偿器的交流侧控制模型：
k＝kp1(pref-p)+ki1∫(pref-p)dt
按下式构建所述静止同步串联补偿器的直流侧控制模型：
δθ＝kp2(udcref-udc)+ki2∫(udcref-udc)dt
按下式构建所述调制环节模型：
上述公式中，
本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、cd-rom、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求保护范围之内。