(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211274787.1 (22)申请日 2022.10.18 (71)申请人 四川大学 地址 610065 四川省成 都市一环路南 一段 24号 (72)发明人 王杨　夏菲　田旭　汪颖　肖先勇　 赵劲帅　 (74)专利代理 机构 北京正华智诚专利代理事务 所(普通合伙) 11870 专利代理师 周芸婵 (51)Int.Cl. H02J 3/38(2006.01) H02J 3/36(2006.01) H02J 3/01(2006.01) (54)发明名称 一种高压直 流输电系统及稳定性分析方法 (57)摘要 本发明公开了一种高压直流输电系统及稳 定性分析方法， 其高压直流输电系统包括依次连 接的送端交流子系统、 整流站、 直流输电线路、 逆 变站和受端交流子系统。 本发明通过多频电路等 效思想， 建立了计及完整 频率耦合特性的高压直 流输电系统SISO阻抗模型， 并实现了对不同谐波 截断阶数对 稳定性的影 响的探讨。 对多入多出高 维阻抗矩阵的降维研究， 可以方便对系统进行稳 定性分析和阻抗测量验证， 具有较大的实际工程 价值。 权利要求书2页 说明书11页 附图4页 CN 115459352 A 2022.12.09 CN 115459352 A 1.一种高压直流输电系统， 其特征在于， 包括依次连接的送端交流子系统、 整流站、 直 流输电线路、 逆变站和受端交流子系统； 所述送端交流子系统包括送端电压源Usr、 电阻Rsr、 电感Lsr、 接地电容Cr1、 电容Cr2、 电容 Cr3、 电容Cr4、 接地电阻Rr1、 接地电阻Rr2、 接地电阻Rr3、 接地电感Lr1和电感Lr2； 所述直流输电 线路包括电感Lr、 电阻Rdcr、 电阻Rdci、 电感Li和接地电容Cdc； 所述受端交流子系统包括受端 电压源Usi、 电阻Rsi、 电感Lsi、 接地电容Ci1、 电容Ci2、 电容Ci3、 电容Ci4、 接地电阻Ri1、 接地电阻 Ri2、 接地电阻R3、 接地电感Li1和电感Li2； 所述送端电压源Usr、 电阻Rsr和电感Lsr的一端依次连接； 所述电容Cr2的一端分别与接地 电阻Rr1和接地电感Lr1连接； 所述电容Cr3的一端分别与接地电阻Rr2和电容Cr4的一端连接； 所述电容Cr4的另一端、 电感Lr2和接地电阻Rr3依次连接； 所述电感Lsr的另一端、 接地电容 Cr1、 电容Cr2的另一端和电容Cr3的另一端均与整流站的一端连接； 所述电感Lr的一端和整流 站的另一端连接； 所述电感Lr的另一端、 电阻Rdcr、 电阻Rdci和电感Li的一端依次连接； 所述接 地电容Cdc并联在电阻Rdcr和电阻Rdci之间； 所述电感Li的另一端和 逆变站的一端连接； 所述 电感Lsi的另一端、 电阻Rsi和受端电压源Usi依次连接； 所述电容Ci2的一端分别与接地电阻 Ri1和接地电感Li1连接； 所述电容Ci3的一端分别与接地电阻Ri2和电容Ci4的一端连接； 所述 电容Ci4的另一端、 电感Li2和接地电阻Ri3依次连接； 所述电感Lsi的另一端、 接地电容Ci1、 电 容Ci2的另一端和电容Ci3的另一端均 与逆变站的另一端连接 。 2.一种高压直 流输电系统的稳定性分析 方法， 其特 征在于， 包括以下步骤： S1： 构建高压直 流输电系统的谐波状态空间模型； S2： 对谐波状态空间模型进行降维， 得到SISO阻抗模型； S3： 利用SISO阻抗模型进行系统稳定性分析。 3.根据权利要求2所述的高压直流输电系统的稳定性分析方法， 其特征在于， 所述步骤 S1中， 高压直流输电系统的谐波状态空间模型包括换流器状态方程、 直流输电线路状态方 程、 交流单 元滤波器状态方程和交流单 元锁相环状态方程。 4.根据权利要求3所述的高压直流输电系统的稳定性分析方法， 其特征在于， 所述换流 器状态方程的表达式为： ΔUdcr＝Γ(Srva0)ΔUra+Γ(Srvb0)ΔUrb+Γ(Srvc0)ΔUrc+Γ(Ura0)ΔSrva+Γ(Urb0)ΔSrvb+ Γ(Urc0)ΔSrvc 其中， ΔUdcr表示整流侧直流电压变化量， ΔUra表示整流侧PCC节点a相交流电压变化 量， ΔUrb表示整流侧PCC节点b相交流电压变化量， ΔUrc表示整流侧PCC节点c相交流电压变 化量， Γ(·)表示拓普利兹矩阵， Srva0表示稳态工作点下a相电压开关函数值， Srvb0表示稳态 工作点下b相电压开关函数值， Srvc0表示稳态工作点下c相电压开关函数值， Ura0表示稳态工 作点下的a相交流电压值， Urb0表示稳态工作点下的b相交流电压值， Urc0表示稳态工作点下 的c相交流电压值， ΔSrva表示整流侧a相电压开关函数变化量， ΔSrvb表示整流侧b相电压开 关函数变化 量， ΔSrvc表示整流侧c相电压开关函数变化 量。 5.根据权利要求3所述的高压直流输电系统的稳定性分析方法， 其特征在于， 所述直流 输电线路状态方程的表达式为：权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115459352 A 2其中， Δidcr表示整流侧直流电流变化量， Δidci表示逆变侧直流电流变化量， Δudcr表 示整流侧直流电压变化量， Δudci表示逆变侧直流电压变化量， Δuc表示直流线路电容电压 变换量， Rdcr表示直流线路靠近整流侧的电阻值， Rdci表示直流线路靠近逆变侧的电阻值， Ldcr表示直流线路靠近整流侧的电感值， Ldci表示直流线路靠近逆变侧的电感值， Cdc表示直 流线路上的电容 值。 6.根据权利要求3所述的高压直流输电系统的稳定性分析方法， 其特征在于， 所述交流 单元滤波器状态方程的表达式为： 其中， Lsr表示整流侧电源电感， Rsr表示整流侧电源电阻， Δisa表示整流侧电源端口的a 相交流电流变化量， Δusa表示整流侧电源端口的a相交流电压变化量， Δura表示整流侧PCC 节点的a相交流电压变化 量。 7.根据权利要求3所述的高压直流输电系统的稳定性分析方法， 其特征在于， 所述交流 单元锁相环状态方程的表达式为： Δα ＝Δαord+ΔθPLLr 其中， Δα表示整流器延迟触发角变化量， Δαord表示整流侧控制器输出的触发角指令 值变化量， ΔθPLLr表示整流侧锁相环输出的同步相位变化 量。 8.根据权利要求2所述的高压直流输电系统的稳定性分析方法， 其特征在于， 所述步骤 S2中， SISO阻抗模型的正序负序阻抗Zpsiso的计算公式为： 其中， 表示基频自阻抗， a表示基频电压耦合行相量， b表示谐波电压耦合列相量， Q 表示谐波电压耦合矩阵， C表示电网谐波电压耦合矩阵。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115459352 A 3