柔性直流接入弱交流电网时的临界短路比计算方法及系统

1.一种柔性直流接入弱交流电网时的临界短路比计算方法，其特征在于，所述方法包括：对柔性直流接入弱交流电网的主电路及控制系统进行线性化处理，确定外环控制方式和控制参数，以确定线性化模型；根据预设的短路比上限值和短路比下限值利用二分法确定当前的临界短路比；计算当前的临界短路比对应的柔性直流接入弱交流电网的稳态运行点，并确定当前稳态运行点下所述线性化模型的多个特征根；判断所述多个特征根是否均满足稳定判据，并根据判断结果更新当前的短路比上限值或短路比下限值；若当前的短路比上限值和短路比下限值的差值的绝对值小于预设差值阈值，则确定当前的短路比上限值即为所述柔性直流接入弱交流电网时的临界短路比。 2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述外环控制方式包括：定有功功率定交流电压控制方式、定有功功率定无功功率控制方式、定直流电压定交流电压控制方式和定直流电压定无功功率控制方式；所述控制参数包括：锁相环、外环、内环的PI控制器比例系数、积分时间常数。 3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述计算当前的临界短路比对应的柔性直流弱接入交流电网的稳态运行点，包括：对于有功类控制，若采用定有功功率控制，则：若采用定直流电压控制，则：对于无功类控制，若采用定无功功率控制，则：若采用定交流电压控制，则 θ g0 的计算公式不变，Q s0 的计算公式为：其中，U s 为PCC母线电压幅值；U g 为交流等值电源母线电压幅值；U c 为换流器阀侧电压幅值；Ic为换流器流入交流系统的电流；下标d、q分别为相应变量在dq旋转坐标系中对应的d、q轴分量，下标0表示稳态工作点数值，上标*表示该变量为参考值；P s0 、Q s0 、U sm 和θ g0 分别为PCC点的有功、无功、相电压峰值及相角；n为非定直流电压控制换流站的个数，i为非定直流电压控制换流站的序号；Zg为交流系统等值阻抗，数值等于当前的临界短路比的倒数；R eq 和L eq 分别为PCC母线与换流器阀侧之间的等效电阻和等效电感；R g 、L g 、R t 、L t 为交流电网和变压器等效电阻、等效电感，R ac ＝R g +R eq ，L ac ＝L g +L eq 。 4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述确定当前稳态运行点下所述线性化模型的多个特征根，包括：利用MATLAB仿真获取当前运行点下的特征矩阵A，并求解特征方程|A-λI|＝0，以确定当前稳态运行点下所述线性化模型的所有的特征根λ i ；其中，i＝1,2,3…n，n为系统的阶数；I为单位矩阵。 5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述判断所述多个特征根是否均满足稳定判据，并根据所述判断结果更新当前的短路比上限值或短路比下限值，包括：若所有的特征根λ i 均满足稳定判据 则更新短路比上限值为当前的临界短路比；若不是所有的特征根λ i 均满足稳定判据 则更新短路比下限值为当前的临界短路比。 6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：若当前的短路上限值和短路比下限值的差值的绝对值大于等于预设差值阈值，则根据当前的短路比上限值和短路比下限值利用二分法重新确定当前的临界短路比，并重新计算，直至当前的短路上限值和短路比下限值的差值的绝对值小于预设差值阈值时，确定所述柔性直流接入弱交流电网时的临界短路比。 7.一种柔性直流接入弱交流电网时的临界短路比计算系统，其特征在于，所述系统包括：线性化处理单元，用于对柔性直流接入弱交流电网的主电路及控制系统进行线性化处理，确定外环控制方式和控制参数，以确定线性化模型；临界短路比确定单元，用于根据预设的短路比上限值和短路比下限值利用二分法确定当前的临界短路比；稳态运行点和特征根确定单元，用于计算当前的临界短路比对应的柔性直流弱接入交流电网的稳态运行点，并确定当前稳态运行点下所述线性化模型的多个特征根；短路比限值更新单元，用于判断所述多个特征根是否均满足稳定判据，并根据判断结果更新当前的短路比上限值或短路比下限值；电网的临界短路比确定单元，用于若当前的短路上限值和短路比下限值的差值的绝对值小于预设差值阈值，则确定当前的短路比上限值即为所述柔性直流接入弱交流电网时的临界短路比。 8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述外环控制方式包括：定有功功率定交流电压控制方式、定有功功率定无功功率控制方式、定直流电压定交流电压控制方式和定直流电压定无功功率控制方式；所述控制参数包括：锁相环、外环和内环的PI控制器比例系数、积分时间常数。 9.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述稳态运行点和特征根确定单元，计算当前的临界短路比对应的柔性直流弱接入交流电网的稳态运行点，包括：对于有功类控制，若采用定有功功率控制，则：若采用定直流电压控制，则：对于无功类控制，若采用定无功功率控制，则：若采用定交流电压控制，则 θ g0 的计算公式不变，Q s0 的计算公式为：其中，U s 为PCC母线电压幅值；U g 为交流等值电源母线电压幅值；U c 为换流器阀侧电压幅值；Ic为换流器流入交流系统的电流；下标d、q分别为相应变量在dq旋转坐标系中对应的d、q轴分量，下标0表示稳态工作点数值，上标*表示该变量为参考值；P s0 、Q s0 、U sm 和θ g0 分别为PCC点的有功、无功、相电压峰值及相角；n为非定直流电压控制换流站的个数，i为非定直流电压控制换流站的序号；Zg为交流系统等值阻抗，数值等于当前的临界短路比的倒数；R eq 和L eq 分别为PCC母线与换流器阀侧之间的等效电阻和等效电感；R g 、L g 、R t 、L t 为交流电网和变压器等效电阻、等效电感，R ac ＝R g +R eq ，L ac ＝L g +L eq 。 10.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述稳态运行点和特征根确定单元，确定当前稳态运行点下所述线性化模型的多个特征根，包括：利用MATLAB仿真获取当前运行点下的特征矩阵A，并求解特征方程|A-λI|＝0，以确定当前稳态运行点下所述线性化模型的所有的特征根λ i ；其中，i＝1,2,3…n，n为系统的阶数；I为单位矩阵。 11.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述短路比限值更新单元，判断所述多个特征根是否均满足稳定判据，并根据所述判断结果更新当前的短路比上限值或短路比下限值，包括：若所有的特征根λ i 均满足稳定判据 则更新短路比上限值为当前的临界短路比；若不是所有的特征根λ i 均满足稳定判据 则更新短路比下限值为当前的临界短路比。 12.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：临界短路比更新单元，用于若当前的短路上限值和短路比下限值的差值的绝对值大于等于预设差值阈值，则根据当前的短路比上限值和短路比下限值利用二分法重新确定当前的临界短路比，并进入稳态运行点和特征根确定单元重新进行计算，直至当前的短路上限值和短路比下限值的差值的绝对值小于预设差值阈值时，确定所述柔性直流接入弱交流电网时的临界短路比。