CN111682577A - 一种柔性直流输电系统传输功率极限计算方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种柔性直流输电系统传输功率极限计算方法及系统。该方法包括：获取交流系统结构参数和柔直换流站结构参数；根据交流系统结构参数和柔直换流站结构参数计算交流系统整体阻抗；根据交流系统结构参数和柔直换流站结构参数计算归算至交流系统中的换流变压器一次侧的柔直换流站输出交流电压；根据交流系统整体阻抗和归算至交流系统中的换流变压器一次侧的柔直换流站输出交流电压确定柔性直流输电系统传输功率表达式；根据柔性直流输电系统传输功率表达式和柔直换流站结构参数计算柔性直流输电系统传输功率极限值。采用本发明的方法及系统，能够适用于不同结构参数的柔性直流输电系统，灵活度高，便于电网规划与建设。

Description

一种柔性直流输电系统传输功率极限计算方法及系统

技术领域

本发明涉及柔性直流输电技术领域，特别是涉及一种柔性直流输电系统传输功率极限计算方法及系统。

背景技术

以电压源型换流器(Voltage Sourced Converter，VSC)和模块化多电平换流器(Modular Multilevel Converter,MMC)为代表的柔性直流输电技术凭借不存在换相失败、功率解耦控制等优点在工程上获得了大规模应用。基于VSC和MMC技术的柔性直流输电系统(Voltage Sourced Converter Based High Voltage Direct Current，VSC-MTDC)在消纳光伏、风电等新能源发电方面具备天然优势，适应大力推动清洁能源转型的能源战略需求，为解决能源供应与电力需求不匹配的问题奠定基础。

研究柔性直流输电系统传输功率极限，对于确定柔直换流站容量，进行电网规划运行，分析柔性直流输电系统稳态运行特性等方面具有重要意义。然而当前分析柔直换流站功率极限的方法，往往都是在已知系统传输功率容量限制的前提下计算功率圆，并根据系统电压、电流以及换流站调制比等限制进一步缩小功率圆的运行区间，然而，由于限制了系统传输功率容量，在进行电网规划与建设时灵活度不高。

发明内容

本发明的目的是提供一种柔性直流输电系统传输功率极限计算方法及系统，根据柔直换流站及所连交流系统结构参数计算柔性直流输电系统功率极限，能够适用于不同结构参数的柔性直流输电系统，灵活度高，并且对电网规划与建设以及柔直系统电磁暂态仿真建模具有重要指导作用，对于保障电力系统的安全稳定运行具有重要的实际意义。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种柔性直流输电系统传输功率极限计算方法，包括：

获取交流系统结构参数和柔直换流站结构参数；

根据所述交流系统结构参数和所述柔直换流站结构参数计算交流系统整体阻抗；

根据所述交流系统结构参数和所述柔直换流站结构参数计算归算至交流系统中的换流变压器一次侧的柔直换流站输出交流电压；

根据所述交流系统整体阻抗和所述归算至交流系统中的换流变压器一次侧的柔直换流站输出交流电压确定柔性直流输电系统传输功率表达式；

根据所述柔性直流输电系统传输功率表达式和所述柔直换流站结构参数计算柔性直流输电系统传输功率极限值。

可选的，所述根据所述交流系统结构参数和所述柔直换流站结构参数计算交流系统整体阻抗，具体包括：

根据所述交流系统结构参数和所述柔直换流站结构参数确定换流变压器至柔直换流站的电感以及换流变压器至柔直换流站的交流线路电阻；

根据所述交流线路电阻和所述换流变压器至柔直换流站的电感计算换流变压器至柔直换流站的阻抗；

将所述换流变压器至柔直换流站的阻抗归算到换流变压器一次侧，得到换流变压器至柔直换流站一次侧的阻抗；

根据所述交流系统结构参数确定交流系统内阻抗；

根据所述换流变压器至柔直换流站一次侧的阻抗和所述交流系统内阻抗计算交流系统整体阻抗。

可选的，所述根据所述交流系统结构参数和所述柔直换流站结构参数计算归算至交流系统中的换流变压器一次侧的柔直换流站输出交流电压，具体包括：

根据如下公式计算归算至交流系统中的换流变压器一次侧的柔直换流站输出交流电压：

其中，

式中，

表示归算至交流系统中的换流变压器一次侧的柔直换流站输出交流电压，

表示柔直换流站输出交流电压，k∠θ表示换流变压器一次侧和二次侧的变比，k表示变比系数，θ表示变比相角，M表示柔直换流站调制比，U_dc表示柔直换流站直流电压，β表示柔直换流站输出交流电压相角。

可选的，所述根据所述交流系统整体阻抗和所述归算至交流系统中的换流变压器一次侧的柔直换流站输出交流电压确定柔性直流输电系统传输功率表达式，具体包括：

根据如下公式确定柔性直流输电系统传输功率表达式：

其中，

式中，P表示柔性直流输电系统传输功率，U'_MMC表示归算至交流系统中的换流变压器一次侧的柔直换流站输出交流电压幅值，a_P表示第一系数，b_P表示第二系数，c_P表示第三系数，Z_∑表示交流系统整体阻抗幅值，Z_S表示交流系统内阻抗幅值，θ_S表示交流系统内阻抗相角，Z'表示换流变压器至柔直换流站一次侧的阻抗，U_S表示交流系统额定线电压有效值，α_M表示换流变压器至柔直换流站的阻抗的相角。

可选的，所述根据所述柔性直流输电系统传输功率表达式和所述柔直换流站结构参数计算柔性直流输电系统传输功率极限值，具体包括：

根据所述柔直换流站结构参数中的柔直换流站调制比M的取值范围确定归算至交流系统中的换流变压器一次侧的柔直换流站输出交流电压幅值U'_MMC的取值范围；M的取值范围为[0,1]，U'_MMC的取值范围为

根据U'_MMC的取值范围采用如下公式计算柔性直流输电系统传输功率极限值：

P_max＝max(P_{max 1},P_{max 2},P_{max 3})

式中，P_max为柔性直流输电系统传输功率极限值，P_{max 1}为当

时P的值，P_{max 2}为当U'_MMC＝0时P的值，P_{max 3}为当

时P的值；

其中，

当

时，

当

时，

本发明还提供一种柔性直流输电系统传输功率极限计算系统，包括：

参数获取模块，用于获取交流系统结构参数和柔直换流站结构参数；

交流系统整体阻抗计算模块，用于根据所述交流系统结构参数和所述柔直换流站结构参数计算交流系统整体阻抗；

归算模块，用于根据所述交流系统结构参数和所述柔直换流站结构参数计算归算至交流系统中的换流变压器一次侧的柔直换流站输出交流电压；

柔性直流输电系统传输功率表达式确定模块，用于根据所述交流系统整体阻抗和所述归算至交流系统中的换流变压器一次侧的柔直换流站输出交流电压确定柔性直流输电系统传输功率表达式；

柔性直流输电系统传输功率极限值计算模块，用于根据所述柔性直流输电系统传输功率表达式和所述柔直换流站结构参数计算柔性直流输电系统传输功率极限值。

可选的，所述交流系统整体阻抗计算模块，具体包括：

电感计算单元，用于根据所述交流系统结构参数和所述柔直换流站结构参数确定换流变压器至柔直换流站的电感以及换流变压器至柔直换流站的交流线路电阻；

换流变压器至柔直换流站的阻抗计算单元，用于根据所述交流线路电阻和所述换流变压器至柔直换流站的电感计算换流变压器至柔直换流站的阻抗；

换流变压器至柔直换流站一次侧的阻抗计算单元，用于将所述换流变压器至柔直换流站的阻抗归算到换流变压器一次侧，得到换流变压器至柔直换流站一次侧的阻抗；

交流系统内阻抗确定单元，用于根据所述交流系统结构参数确定交流系统内阻抗；

交流系统整体阻抗计算单元，用于根据所述换流变压器至柔直换流站一次侧的阻抗和所述交流系统内阻抗计算交流系统整体阻抗。

可选的，所述归算模块，具体包括：

归算单元，用于根据如下公式计算归算至交流系统中的换流变压器一次侧的柔直换流站输出交流电压：

其中，

式中，

表示归算至交流系统中的换流变压器一次侧的柔直换流站输出交流电压，

表示柔直换流站输出交流电压，k∠θ表示换流变压器一次侧和二次侧的变比，k表示变比系数，θ表示变比相角，M表示柔直换流站调制比，U_dc表示柔直换流站直流电压，β表示柔直换流站输出交流电压相角。

可选的，所述柔性直流输电系统传输功率表达式确定模块，具体包括：

柔性直流输电系统传输功率表达式确定单元，用于根据如下公式确定柔性直流输电系统传输功率表达式：

其中，

式中，P表示柔性直流输电系统传输功率，U'_MMC表示归算至交流系统中的换流变压器一次侧的柔直换流站输出交流电压幅值，a_P表示第一系数，b_P表示第二系数，c_P表示第三系数，Z_∑表示交流系统整体阻抗幅值，Z_S表示交流系统内阻抗幅值，θ_S表示交流系统内阻抗相角，Z'表示换流变压器至柔直换流站一次侧的阻抗，U_S表示交流系统额定线电压有效值，α_M表示换流变压器至柔直换流站的阻抗的相角。

可选的，所述柔性直流输电系统传输功率极限值计算模块，具体包括：

取值范围确定单元，用于根据所述柔直换流站结构参数中的柔直换流站调制比M的取值范围确定归算至交流系统中的换流变压器一次侧的柔直换流站输出交流电压幅值U'_MMC的取值范围；M的取值范围为[0,1]，U'_MMC的取值范围为

柔性直流输电系统传输功率极限值计算单元，用于根据U'_MMC的取值范围采用如下公式计算柔性直流输电系统传输功率极限值：

P_max＝max(P_{max 1},P_{max 2},P_{max 3})

式中，P_max为柔性直流输电系统传输功率极限值，P_{max 1}为当

时P的值，P_{max 2}为当U'_MMC＝0时P的值，P_{max 3}为当

时P的值；

其中，

当

时，

当

时，

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明提出了一种柔性直流输电系统传输功率极限计算方法及系统，获取交流系统结构参数和柔直换流站结构参数；根据交流系统结构参数和柔直换流站结构参数计算交流系统整体阻抗；根据交流系统结构参数和柔直换流站结构参数计算归算至交流系统中的换流变压器一次侧的柔直换流站输出交流电压；根据交流系统整体阻抗和归算至交流系统中的换流变压器一次侧的柔直换流站输出交流电压确定柔性直流输电系统传输功率表达式；根据柔性直流输电系统传输功率表达式和柔直换流站结构参数计算柔性直流输电系统传输功率极限值。本发明根据柔直换流站及所连交流系统结构参数计算柔性直流输电系统功率极限，能够适用于不同结构参数的柔性直流输电系统，灵活度高，并且对电网规划与建设以及柔直系统电磁暂态仿真建模具有重要指导作用，对于保障电力系统的安全稳定运行具有重要的实际意义。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例中柔性直流输电系统传输功率极限计算方法流程图；

图2为本发明实施例中柔性直流输电系统模型示意图；

图3为本发明实施例中双端柔性直流输电系统仿真模型示意图

图4为本发明实施例中PCC点有功功率变化示意图；

图5为本发明实施例中达到功率极限后交流系统电压示意图；

图6为本发明实施例中柔性直流输电系统传输功率极限计算系统结构图。

具体实施方式

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，所描述的实施例仅仅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他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的目的是提供一种柔性直流输电系统传输功率极限计算方法及系统，根据柔直换流站及所连交流系统结构参数计算柔性直流输电系统功率极限，能够适用于不同结构参数的柔性直流输电系统，灵活度高，并且对电网规划与建设以及柔直系统电磁暂态仿真建模具有重要指导作用，对于保障电力系统的安全稳定运行具有重要的实际意义。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

实施例

图1为本发明实施例中柔性直流输电系统传输功率极限计算方法流程图，图2为本发明实施例中柔性直流输电系统模型示意图，如图1-2所示，一种柔性直流输电系统传输功率极限计算方法，包括：

步骤101：获取交流系统结构参数和柔直换流站结构参数。

交流系统结构参数包括：交流系统额定线电压有效值U_S、交流系统等效内电阻R_S、交流系统等效内电感L_S；换流变压器一次侧和二次侧的变比k∠θ、换流变压器等效电感L_T；换流变压器至柔直换流站的交流线路电阻R、换流变压器至柔直换流站的交流线路电感L_line；

柔直换流站结构参数包括：换流站直流电压U_dc、换流站桥臂电感L_b和柔直换流站调制比M。

步骤102：根据交流系统结构参数和柔直换流站结构参数计算交流系统整体阻抗。

步骤102，具体包括：

根据交流系统结构参数和柔直换流站结构参数确定换流变压器至柔直换流站的电感以及换流变压器至柔直换流站的交流线路电阻R。

根据柔直换流站运行特性，换流变压器至换流站的电感L的计算式为：

根据交流线路电阻和换流变压器至柔直换流站的电感计算换流变压器至柔直换流站的阻抗Z。

Z＝R+jX＝R+j2πf×L＝Z_M∠α_M

式中，X表示换流变压器至换流站的感抗；f表示基准频率；Z_M表示Z的幅值，α_M表示Z的相角。

将换流变压器至柔直换流站的阻抗Z归算到换流变压器一次侧，得到换流变压器至柔直换流站一次侧的阻抗Z’。

Z’的计算式为：

Z'＝k²Z＝k²Z_M∠α_M＝k²Z_M×cosα_M+jk²Z_M×sinα_M

其中，令R'＝k²Z_M×cosα_M，表示归算至一次侧的换流变压器至换流器的电阻；令X'＝k²Z_M×sinα_M，表示归算至一次侧的换流变压器至换流器的感抗。

根据交流系统结构参数确定交流系统内阻抗。

交流系统内阻抗

的计算式为：

式中，Z_S表示交流系统内阻抗幅值，θ_S表示交流系统内阻抗相角。

根据换流变压器至柔直换流站一次侧的阻抗和交流系统内阻抗计算交流系统整体阻抗。

交流系统整体阻抗

的计算式为：

其中，R_∑＝R_S+R'表示交流系统电阻之和，X_∑＝2πf×L_S+X'表示交流系统感抗之和，Z_∑表示交流系统阻抗幅值，θ_∑表示交流系统阻抗相角。

步骤103：根据交流系统结构参数和柔直换流站结构参数计算归算至交流系统中的换流变压器一次侧的柔直换流站输出交流电压。

步骤103，具体包括：

根据如下公式计算归算至交流系统中的换流变压器一次侧的柔直换流站输出交流电压：

其中，

式中，

表示归算至交流系统中的换流变压器一次侧的柔直换流站输出交流电压，

表示柔直换流站输出交流电压，k∠θ表示换流变压器一次侧和二次侧的变比，k表示变比系数，θ表示变比相角，M表示柔直换流站调制比，U_dc表示柔直换流站直流电压，β表示柔直换流站输出交流电压相角。

步骤104：根据交流系统整体阻抗和归算至交流系统中的换流变压器一次侧的柔直换流站输出交流电压确定柔性直流输电系统传输功率表达式。

利用交流系统电压

和归算至一次侧的换流站输出交流电压

计算公共连接点(PCC)传输的功率

交流电源至柔直换流站的电流

的计算式为：

PCC点电压

的计算式为：

PCC点传输的功率

的计算式为：

进一步地，PCC点传输的功率

的计算式可以转化为：

利用PCC点传输的功率

计算PCC点传输的有功功率P。

PCC点传输的有功功率P的计算式可以转化为：

由于换流站输出交流电压

是未知量，即U'_MMC和β大小待定，因此柔性直流输电系统传输功率P转化为：

其中，

式中，P表示柔性直流输电系统传输功率，U'_MMC表示归算至交流系统中的换流变压器一次侧的柔直换流站输出交流电压幅值，a_P表示第一系数，b_P表示第二系数，c_P表示第三系数，Z_∑表示交流系统整体阻抗幅值，Z_S表示交流系统内阻抗幅值，θ_S表示交流系统内阻抗相角，Z'表示换流变压器至柔直换流站一次侧的阻抗，U_S表示交流系统额定线电压有效值，α_M表示换流变压器至柔直换流站的阻抗的相角。

步骤105：根据柔性直流输电系统传输功率表达式和柔直换流站结构参数计算柔性直流输电系统传输功率极限值。

步骤105，具体包括：

根据柔直换流站结构参数中的柔直换流站调制比M的取值范围确定归算至交流系统中的换流变压器一次侧的柔直换流站输出交流电压幅值U'_MMC的取值范围；M的取值范围为[0,1]，U'_MMC的取值范围为

根据U'_MMC的取值范围采用如下公式计算柔性直流输电系统传输功率极限值：

P_max＝max(P_{max 1},P_{max 2},P_{max 3})

式中，P_max为柔性直流输电系统传输功率极限值，P_{max 1}为当

时P的值，P_{max 2}为当U'_MMC＝0时P的值，P_{max 3}为当

时P的值；

其中，

当

时，

当

时，

具体的，上述P_{max 1}、P_{max 2}和P_{max 3}表达式根据如下步骤得到：

由于换流站调制比M的取值范围为[0,1]，因此U'_MMC的取值范围为：

根据P的函数形式，P_max将在U'_MMC为0、

以及

时取得。

当

此时P_{max 1}的计算式为：

当U'_MMC＝0，此时P_{max 2}的计算式为：

当

此时P_{max 3}的计算式为：

对含未知量β的部分可以进行转化：

其中，

若

则：

其中，

若

则：

其中，

P_{max 3}转化为：

更进一步地，将本发明提供的方法应用到柔性直流输电系统的电磁暂态仿真模型中，利用理论计算和电磁暂态仿真结果对比，对所提柔性直流输电系统有功功率极限计算方法有效性进行验证。

为了更进一步地说明本发明原理和步骤，实施例以双端柔性直流输电系统的电磁暂态仿真模型为例进行研究，双端柔性直流输电系统仿真模型如图3所示，模型的主要参数如表1所示：

表1双端柔性直流输电系统仿真模型参数

所述仿真模型在t＝5s时，换流站的有功功率参考值由500MW以50MW/s的速度提升，图4和图5分别展示了PCC点传输的有功功率及达到功率极限后的交流系统电压。图5(a)为交流电压波形示意图，图中的三条曲线分别为交流系统A相电压、PCC点A相电压和换流器输出A相交流电压；图5(b)为换流器输出交流电压有效值的实际值与理论值比较示意图；图5(c)为换流器输出交流电压相角的实际值与理论值比较示意图。

从图4可以看出，换流站的有功功率顺利由500MW提升至4269.45MW，与理论值完全一致。从图5可以看出，以A相为例，换流站输出的交流电压有效值(实际值)为141.6117kV，与理论值141.4214kV的相对误差为0.13％；对应的换流站输出的交流电压相角(实际值)为-121.8211°，其与理论值-121.3529°的相对误差为0.39％。由上述仿真结果可知，在误差允许的范围内，可以认为所提的柔性直流输电系统有功功率极限计算方法得到的柔直换流站有功功率极限与理论计算结果保持一致，验证了所提方法的有效性。

综上所述，本发明的柔性直流输电系统有功功率极限计算方法能准确计算确定交流系统所对应的柔直换流站有功功率传输极限，对电网规划与设计，电力系统安全稳定运行具有重要意义。

图6为本发明实施例中柔性直流输电系统传输功率极限计算系统结构图。如图6所示，一种柔性直流输电系统传输功率极限计算系统，包括：

参数获取模块201，用于获取交流系统结构参数和柔直换流站结构参数。

交流系统整体阻抗计算模块202，用于根据交流系统结构参数和柔直换流站结构参数计算交流系统整体阻抗。

交流系统整体阻抗计算模块202，具体包括：

电感计算单元，用于根据交流系统结构参数和柔直换流站结构参数确定换流变压器至柔直换流站的电感以及换流变压器至柔直换流站的交流线路电阻；

换流变压器至柔直换流站的阻抗计算单元，用于根据交流线路电阻和换流变压器至柔直换流站的电感计算换流变压器至柔直换流站的阻抗；

换流变压器至柔直换流站一次侧的阻抗计算单元，用于将换流变压器至柔直换流站的阻抗归算到换流变压器一次侧，得到换流变压器至柔直换流站一次侧的阻抗；

交流系统内阻抗确定单元，用于根据交流系统结构参数确定交流系统内阻抗；

交流系统整体阻抗计算单元，用于根据换流变压器至柔直换流站一次侧的阻抗和交流系统内阻抗计算交流系统整体阻抗。

归算模块203，用于根据交流系统结构参数和柔直换流站结构参数计算归算至交流系统中的换流变压器一次侧的柔直换流站输出交流电压。

归算模块203，具体包括：

归算单元，用于根据如下公式计算归算至交流系统中的换流变压器一次侧的柔直换流站输出交流电压：

其中，

式中，

表示归算至交流系统中的换流变压器一次侧的柔直换流站输出交流电压，

表示柔直换流站输出交流电压，k∠θ表示换流变压器一次侧和二次侧的变比，k表示变比系数，θ表示变比相角，M表示柔直换流站调制比，U_dc表示柔直换流站直流电压，β表示柔直换流站输出交流电压相角。

柔性直流输电系统传输功率表达式确定模块204，用于根据交流系统整体阻抗和归算至交流系统中的换流变压器一次侧的柔直换流站输出交流电压确定柔性直流输电系统传输功率表达式。

柔性直流输电系统传输功率表达式确定模块204，具体包括：

柔性直流输电系统传输功率表达式确定单元，用于根据如下公式确定柔性直流输电系统传输功率表达式：

其中，

式中，P表示柔性直流输电系统传输功率，U'_MMC表示归算至交流系统中的换流变压器一次侧的柔直换流站输出交流电压幅值，a_P表示第一系数，b_P表示第二系数，c_P表示第三系数，Z_∑表示交流系统整体阻抗幅值，Z_S表示交流系统内阻抗幅值，θ_S表示交流系统内阻抗相角，Z'表示换流变压器至柔直换流站一次侧的阻抗，U_S表示交流系统额定线电压有效值，α_M表示换流变压器至柔直换流站的阻抗的相角。

柔性直流输电系统传输功率极限值计算模块205，用于根据柔性直流输电系统传输功率表达式和柔直换流站结构参数计算柔性直流输电系统传输功率极限值。

柔性直流输电系统传输功率极限值计算模块205，具体包括：

取值范围确定单元，用于根据柔直换流站结构参数中的柔直换流站调制比M的取值范围确定归算至交流系统中的换流变压器一次侧的柔直换流站输出交流电压幅值U'_MMC的取值范围；M的取值范围为[0,1]，U'_MMC的取值范围为

柔性直流输电系统传输功率极限值计算单元，用于根据U'_MMC的取值范围采用如下公式计算柔性直流输电系统传输功率极限值：

P_max＝max(P_{max 1},P_{max 2},P_{max 3})

式中，P_max为柔性直流输电系统传输功率极限值，P_{max 1}为当

时P的值，P_{max 2}为当U'_MMC＝0时P的值，P_{max 3}为当

时P的值；

其中，

当

时，

当

时，

对于实施例公开的系统而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种柔性直流输电系统传输功率极限计算方法，其特征在于，包括：

获取交流系统结构参数和柔直换流站结构参数；

根据所述交流系统结构参数和所述柔直换流站结构参数计算交流系统整体阻抗；

根据所述交流系统结构参数和所述柔直换流站结构参数计算归算至交流系统中的换流变压器一次侧的柔直换流站输出交流电压；

根据所述交流系统整体阻抗和所述归算至交流系统中的换流变压器一次侧的柔直换流站输出交流电压确定柔性直流输电系统传输功率表达式；

根据所述柔性直流输电系统传输功率表达式和所述柔直换流站结构参数计算柔性直流输电系统传输功率极限值。

2.根据权利要求1所述的柔性直流输电系统传输功率极限计算方法，其特征在于，所述根据所述交流系统结构参数和所述柔直换流站结构参数计算交流系统整体阻抗，具体包括：

根据所述交流系统结构参数和所述柔直换流站结构参数确定换流变压器至柔直换流站的电感以及换流变压器至柔直换流站的交流线路电阻；

根据所述交流线路电阻和所述换流变压器至柔直换流站的电感计算换流变压器至柔直换流站的阻抗；

将所述换流变压器至柔直换流站的阻抗归算到换流变压器一次侧，得到换流变压器至柔直换流站一次侧的阻抗；

根据所述交流系统结构参数确定交流系统内阻抗；

根据所述换流变压器至柔直换流站一次侧的阻抗和所述交流系统内阻抗计算交流系统整体阻抗。

3.根据权利要求2所述的柔性直流输电系统传输功率极限计算方法，其特征在于，所述根据所述交流系统结构参数和所述柔直换流站结构参数计算归算至交流系统中的换流变压器一次侧的柔直换流站输出交流电压，具体包括：

根据如下公式计算归算至交流系统中的换流变压器一次侧的柔直换流站输出交流电压：

其中，

式中，

表示归算至交流系统中的换流变压器一次侧的柔直换流站输出交流电压，

表示柔直换流站输出交流电压，k∠θ表示换流变压器一次侧和二次侧的变比，k表示变比系数，θ表示变比相角，M表示柔直换流站调制比，U_dc表示柔直换流站直流电压，β表示柔直换流站输出交流电压相角。

4.根据权利要求3所述的柔性直流输电系统传输功率极限计算方法，其特征在于，所述根据所述交流系统整体阻抗和所述归算至交流系统中的换流变压器一次侧的柔直换流站输出交流电压确定柔性直流输电系统传输功率表达式，具体包括：

根据如下公式确定柔性直流输电系统传输功率表达式：

其中，

式中，P表示柔性直流输电系统传输功率，U'_MMC表示归算至交流系统中的换流变压器一次侧的柔直换流站输出交流电压幅值，a_P表示第一系数，b_P表示第二系数，c_P表示第三系数，Z_∑表示交流系统整体阻抗幅值，Z_S表示交流系统内阻抗幅值，θ_S表示交流系统内阻抗相角，Z'表示换流变压器至柔直换流站一次侧的阻抗，U_S表示交流系统额定线电压有效值，α_M表示换流变压器至柔直换流站的阻抗的相角。

5.根据权利要求4所述的柔性直流输电系统传输功率极限计算方法，其特征在于，所述根据所述柔性直流输电系统传输功率表达式和所述柔直换流站结构参数计算柔性直流输电系统传输功率极限值，具体包括：

根据所述柔直换流站结构参数中的柔直换流站调制比M的取值范围确定归算至交流系统中的换流变压器一次侧的柔直换流站输出交流电压幅值U'_MMC的取值范围；M的取值范围为[0,1]，U'_MMC的取值范围为

根据U'_MMC的取值范围采用如下公式计算柔性直流输电系统传输功率极限值：

P_max＝max(P_max1,P_max2,P_max3)

式中，P_max为柔性直流输电系统传输功率极限值，P_max1为当

时P的值，P_max2为当U'_MMC＝0时P的值，P_max3为当

时P的值；

其中，

当

时，

当

时，

6.一种柔性直流输电系统传输功率极限计算系统，其特征在于，包括：

参数获取模块，用于获取交流系统结构参数和柔直换流站结构参数；

交流系统整体阻抗计算模块，用于根据所述交流系统结构参数和所述柔直换流站结构参数计算交流系统整体阻抗；

归算模块，用于根据所述交流系统结构参数和所述柔直换流站结构参数计算归算至交流系统中的换流变压器一次侧的柔直换流站输出交流电压；

柔性直流输电系统传输功率表达式确定模块，用于根据所述交流系统整体阻抗和所述归算至交流系统中的换流变压器一次侧的柔直换流站输出交流电压确定柔性直流输电系统传输功率表达式；

柔性直流输电系统传输功率极限值计算模块，用于根据所述柔性直流输电系统传输功率表达式和所述柔直换流站结构参数计算柔性直流输电系统传输功率极限值。

7.根据权利要求6所述的柔性直流输电系统传输功率极限计算系统，其特征在于，所述交流系统整体阻抗计算模块，具体包括：

电感计算单元，用于根据所述交流系统结构参数和所述柔直换流站结构参数确定换流变压器至柔直换流站的电感以及换流变压器至柔直换流站的交流线路电阻；

换流变压器至柔直换流站的阻抗计算单元，用于根据所述交流线路电阻和所述换流变压器至柔直换流站的电感计算换流变压器至柔直换流站的阻抗；

换流变压器至柔直换流站一次侧的阻抗计算单元，用于将所述换流变压器至柔直换流站的阻抗归算到换流变压器一次侧，得到换流变压器至柔直换流站一次侧的阻抗；

交流系统内阻抗确定单元，用于根据所述交流系统结构参数确定交流系统内阻抗；

交流系统整体阻抗计算单元，用于根据所述换流变压器至柔直换流站一次侧的阻抗和所述交流系统内阻抗计算交流系统整体阻抗。

8.根据权利要求7所述的柔性直流输电系统传输功率极限计算系统，其特征在于，所述归算模块，具体包括：

归算单元，用于根据如下公式计算归算至交流系统中的换流变压器一次侧的柔直换流站输出交流电压：

其中，

式中，

表示归算至交流系统中的换流变压器一次侧的柔直换流站输出交流电压，

表示柔直换流站输出交流电压，k∠θ表示换流变压器一次侧和二次侧的变比，k表示变比系数，θ表示变比相角，M表示柔直换流站调制比，U_dc表示柔直换流站直流电压，β表示柔直换流站输出交流电压相角。

9.根据权利要求8所述的柔性直流输电系统传输功率极限计算系统，其特征在于，所述柔性直流输电系统传输功率表达式确定模块，具体包括：

柔性直流输电系统传输功率表达式确定单元，用于根据如下公式确定柔性直流输电系统传输功率表达式：

其中，

式中，P表示柔性直流输电系统传输功率，U'_MMC表示归算至交流系统中的换流变压器一次侧的柔直换流站输出交流电压幅值，a_P表示第一系数，b_P表示第二系数，c_P表示第三系数，Z_∑表示交流系统整体阻抗幅值，Z_S表示交流系统内阻抗幅值，θ_S表示交流系统内阻抗相角，Z'表示换流变压器至柔直换流站一次侧的阻抗，U_S表示交流系统额定线电压有效值，α_M表示换流变压器至柔直换流站的阻抗的相角。

10.根据权利要求9所述的柔性直流输电系统传输功率极限计算系统，其特征在于，所述柔性直流输电系统传输功率极限值计算模块，具体包括：

取值范围确定单元，用于根据所述柔直换流站结构参数中的柔直换流站调制比M的取值范围确定归算至交流系统中的换流变压器一次侧的柔直换流站输出交流电压幅值U'_MMC的取值范围；M的取值范围为[0,1]，U'_MMC的取值范围为

柔性直流输电系统传输功率极限值计算单元，用于根据U'_MMC的取值范围采用如下公式计算柔性直流输电系统传输功率极限值：

P_max＝max(P_max1,P_max2,P_max3)

式中，P_max为柔性直流输电系统传输功率极限值，P_max1为当

时P的值，P_max2为当U'_MMC＝0时P的值，P_max3为当

时P的值；

其中，

当

时，

当

时，

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