CN103107546B - 评估多直流落点***中站点对逆变站电压支撑强度的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种评估多直流落点电网中站点对逆变站电压支撑强度的方法，建立待研究的多直流落点电网的仿真模型；在电网中第i处站点投切一定容量的无功补偿设备，仿真分析各逆变站母线电压的变化情况，计算无功补偿设备投入前后各逆变站电压的差值Δu_i，j；计算站点i对各逆变站电压的支撑强度；重复上述步骤，直至i=M，将其最大值作为配置无功补偿设备配置的指引和参考指标。本发明通过计算在指定站点投切一定容量的无功补偿设备造成的各逆变站换流母线的电压变化标幺值，进而求得各站点对于逆变站电压的支撑强度指标VSF，从而评估各站点对于逆变站的电压的支撑作用的大小，以作为无功补偿设备配置方案的指引和参考指标。

Description

评估多直流落点***中站点对逆变站电压支撑强度的方法

技术领域

本发明属于电力***分析技术领域，更具体地，涉及一种评估多直流落点电网中站点对逆变站电压支撑强度的方法，特别是一种多直流落点电网中评估各站点对逆变站电压支撑强度指标VSF的方法。

背景技术

多直流落点电网即多回高压直流输电集中馈入的受端交流电网。在多直流落点电网中，换流站交流母线的电压稳定问题是困扰直流输电***正常运行的一个重要问题，特别在受端交流***较弱时更是如此。由于交直流并联运行、多回直流集中馈入的特点，致使受端电网无功电压问题与功角稳定问题、交直流相互影响问题紧密联系，相互交织，稳定特性复杂。

在多直流落点电网中，受端交流***部分区域故障可能会引起多回直流输电逆变器发生换相失败，造成直流功率下降。直流***的功率恢复过程依赖交流***的电压支撑，需要吸收大量的无功功率。而且直流功率恢复的过程越快，说明***越坚强。

在交流***故障期间以及故障切除后，受端***的动态无功支撑能力对于直流输电***的功率恢复以及***稳定性具有重大影响。在交流***中接入大量动态无功补偿装置后，可以在直流功率恢复过程中提供快速的无功补偿，从而有利于促进直流功率的快速恢复。

选择合适的安装地点配置动态无功补偿是充分发挥动态无功补偿装置作用的前提条件，具有重要的实际意义。因此有必要评估不同站点配置的无功补偿设备对逆变站电压的支撑作用的大小，提出一种评估各站点对逆变站电压支撑作用的指标，以作为动态无功补偿设备配置方案的指引和参考指标。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提出一种评估多直流落点电网中站点对逆变站电压支撑强度的方法。本发明指标定义清晰，方法简单，方便实用。

为了实现上述目的，本发明的技术方案为：

一种评估多直流落点电网中站点对逆变站电压支撑强度的方法，包括以下步骤：

S1.建立待研究的多直流落点电网的仿真模型，该电网包括M处待研究的无功补偿设备投切站点、K回直流输电回路及其它电网元件；

S2.在电网中第i处站点投切一定容量S_i的无功补偿设备，i＝1,2,…M，仿真分析各逆变站母线电压的变化情况，计算无功补偿设备投入前后各逆变站电压的差值Δu_i,j，Δu_i,j取标幺值，j=1,2,…,K，K为***中逆变站的总数；

S3.计算站点i对各逆变站电压的支撑强度VSF_i；

S4.重复步骤S1、S2、S3，直至i=M；其中VSF_i的最大值作为配置无功补偿设备配置方案的指引和参考指标。

其中VSF_i越大，说明在第i处站点对于逆变站的电压支撑作用越强，更适合作为配置无功补偿设备配置方案的指引和参考指标。

所述步骤S2中，在电网中第i处站点投切一定容量S_i的无功补偿设备，i＝1,2,…M，仿真分析各逆变站母线电压的变化情况，无功补偿设备投入前后各逆变站电压的差值Δu_i，j为：

Δu_i,j=|u_i,j+-u_i,j-|       （1）

Δu_i,j取标幺值，j=1,2,…,K，K为***中逆变站的总数，式中u_i,j+为母线i处投切容量S_i的无功补偿设备后的电压标幺值，u_i，j-为母线i处投切容量S_i的无功补偿设备前的电压标幺值，S_i单位为MVAR。

所述步骤S3中，站点i对各逆变站电压的支撑强度VSF_i为：

${\mathrm{VSF}}_i=\frac{\underset{j=1}{\overset{K}{\mathrm{\Σ}}}(\mathrm{\Δ}{u}_{i,j}\×P_{\mathrm{Nj}})}{S_i}---\left(2\right)$

式中：Δu_i,j表示无功补偿设备投入前后各逆变站电压的差值，Δu_i,j为标幺值，P_Nj表示第j回直流的额定功率，单位MW，S_i表示投切的无功补偿设备的容量，单位MVAR。

所述步骤S4中VSF_i的值按照从大到小的顺序排序；VSF_i的大小用于表示第i处站点对于各逆变站的电压支撑作用的强弱。其中VSF_i越大，说明在第i处站点对于各逆变站的电压支撑作用越强。对各逆变站电压的支持强度指标VSF实际上反映了节点阻抗矩阵中各逆变站与投切点的互阻抗与直流额定功率的加权平均值的大小。

本发明提出的各站点对逆变站电压支撑强度的指标VSF，反映了不同站点无功补偿设备对逆变站电压的支撑作用，可以作为无功补偿设备布点的初步筛选指标，为各种无功补偿设备配置方案的制定提供指引和参考；同时在具体的无功补偿设备的配置方案中，是以提高***稳定水平为目标。本发明提出的对逆变站电压的支撑强度指标VSF定义清晰，评估方法简单，对于研究多直流落点***中动态无功补偿设置的配置方案能够起到很好的指导和参考作用。

附图说明

图1为本发明的各站点对逆变站电压支撑强度的指标VSF的计算流程图。

具体实施例

下面结合附图对本发明做进一步描述，但本发明的实施方式并不限于此。

实施例一

如图1所示，本发明的评估多直流落点电网中站点对逆变站电压支撑强度的方法，包括以下步骤：

S1.建立待研究的多直流落点电网的仿真模型，该电网包括M处待研究的无功补偿设备投切站点、K回直流输电回路及其它电网元件；

S2.在电网中第i处站点投切一定容量S_i的无功补偿设备，i＝1,2,…M，仿真分析各逆变站母线电压的变化情况，计算无功补偿设备投入前后各逆变站电压的差值Δu_i,j，Δu_i,j取标幺值，j=1,2,…,K，K为***中逆变站的总数；

S3.计算站点i对各逆变站电压的支撑强度VSF_i；

S4.重复步骤S1、步骤S2、步骤S3，直至i=M，VSF_i按照从大到小的顺序排序；VSF_i越大，说明在第i处站点对于逆变站的电压支撑作用越强，VSF_i的最大值作为配置无功补偿设备配置方案的指引和参考指标。

所述步骤S2中，在电网中第i处站点投切一定容量S_i的无功补偿设备，i＝1,2,…M，仿真分析各逆变站母线电压的变化情况，无功补偿设备投入前后各逆变站电压的差值Δu_i,j为：

Δu_i,j=|u_i,j+-u_i,j-|       （1）

Δu_i,j取标幺值，j=1,2,…,K，K为***中逆变站的总数，式中u_i,j+为母线i处投切容量S_i的无功补偿设备后的电压标幺值，u_i,j-为母线i处投切容量S_i的无功补偿设备前的电压标幺值，S_i单位为MVAR。

所述步骤S3中，站点i对各逆变站电压的支撑强度VSF_i为：

${\mathrm{VSF}}_i=\frac{\underset{j=1}{\overset{K}{\mathrm{\Σ}}}(\mathrm{\Δ}{u}_{i,j}\×P_{\mathrm{Nj}})}{S_i}---\left(2\right)$

式中Δu_i,j表示无功补偿设备投入前后各逆变站电压的差值（标幺值），P_Nj表示第j回直流的额定功率（单位MW），S_i表示投切的无功补偿设备的容量（单位MVAR）。

所述步骤S4重复步骤S1、步骤S2、步骤S3，直至i=M，VSF_i按照从大到小的顺序排序；VSF_i越大，说明在第i处站点对于逆变站的电压支撑作用越强，对各逆变站电压的支持强度指标VSF实际上反映了节点阻抗矩阵中各逆变站与投切点的互阻抗与直流额定功率的加权平均值的大小。

实施例二

下面通过实施例对本发明做进一步的补充说明：

根据南方电网2012年丰大方式BPA仿真数据，南方电网2012年直流规模达到8回，包括天广直流（1800MW）、贵广I直流（3000MW）、贵广II直流（3000MW）、楚穗直流（5000MW）、三广直流（3000MW）、糯扎渡直流（5000MW）、溪洛渡两回直流（6400MW），8回直流总容量为27200MW，均落

点广东。对2015年丰大方式各站点，分别考虑投切300MVAR的无功补偿设备，

在本实施例中按接入500kV母线考虑，得到各站点投切电容器引起的各回直流

逆变站的电压波动差。最后，根据公式(2)得出VSF。

${\mathrm{VSF}}_i=\frac{\underset{j=1}{\overset{K}{\mathrm{\Σ}}}(\mathrm{\Δ}{u}_{i,j}\×P_{\mathrm{Nj}})}{S_i}---\left(2\right)$

式中Δu_i,j表示无功补偿设备投入前后各逆变站电压的差值（标幺值），P_Nj表示第j回直流的额定功率（单位MW），S_i表示投切的无功补偿设备的容量（单位MVAR）。

以在从化换流母线处投切300MVAR的无功补偿设备为例，可求得各逆变站电压波动情况：从化站0.0111，鹤山站0.0016，穗东站0.0030，宝安站0.0011，肇庆站0.0029，北郊站0.0032，鹅城站0.0041，则从化站对逆变站电压支撑强度指标；

${\mathrm{VSF}}_i=\frac{\underset{j=1}{\overset{K}{\mathrm{\Σ}}}({\mathrm{\Δ\Δ}}_{i,j}\×P_{\mathrm{Nj}})}{S_i}$

$=\frac{0.0111*6400+0.0016*5000+0.0030*5000+0.0011*3000+0.0029*3000+0.0032*1800+0.0041*3000}{300}$

$\≈0.414$

其他各站点对逆变站电压支撑强度指标计算方法类似，其各个站点对逆变站电压支撑强度指标分别为：将各站点对逆变站电压支撑强度指标按大小进行排序，得到站点对逆变站电压支撑强度指标VSF值最大，将该值作为作为配置无功补偿设备配置方案的指引和参考指标。

以上所述的本发明的实施方式，并不构成对本发明保护范围的限定。任何在本发明的精神原则之内所作出的修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的权利要求保护范围之内。

Claims (3)

1.一种评估多直流落点电网中站点对逆变站电压支撑强度的方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1.建立待研究的多直流落点电网的仿真模型，该电网包括M处待研究的无功补偿设备投切站点、K回直流输电回路及其它电网元件；

S2.在电网中第i处站点投切一定容量S_i的无功补偿设备，i＝1,2,…M，仿真分析各逆变站母线电压的变化情况，计算无功补偿设备投入前后各逆变站电压的差值Du_i,j，Du_i,j取标幺值，j＝1,2,…,K，K为***中逆变站的总数；

S3.计算站点i对各逆变站电压的支撑强度VSF_i；

S4.重复步骤S1、S2、S3，直至i＝M，其中VSF_i的最大值作为配置无功补偿设备配置方案的指引和参考指标；

所述步骤S3中，站点i对各逆变站电压的支撑强度VSF_i为：

${\mathrm{VSF}}_i=\frac{\underset{j=1}{\overset{K}{\mathrm{\Σ}}}(\mathrm{\Δ}{u}_{i,j}\×P_{\mathrm{Nj}})}{S_i}---\left(2\right)$

式中：Du_i,j表示无功补偿设备投入前后各逆变站电压的差值，Du_i,j为标幺值，P_Nj表示第j回直流的额定功率，单位MW，S_i表示投切的无功补偿设备的容量，单位MVAR。

2.根据权利要求1所述的评估多直流落点电网中站点对逆变站电压支撑强度的方法，其特征在于，所述步骤S2中，在电网中第i处站点投切一定容量S_i的无功补偿设备，i＝1,2,…M，仿真分析各逆变站母线电压的变化情况，无功补偿设备投入前后各逆变站电压的差值Du_i,j为：

Du_i,j＝|u_i,j+-u_i,j-|  (1)

Du_i,j取标幺值，j＝1,2,…,K，K为***中逆变站的总数，式中u_i,j+为母线i处投切容量S_i的无功补偿设备后的电压标幺值，u_i,j-为母线i处投切容量S_i的无功补偿设备前的电压标幺值，S_i单位为MVAR。

3.根据权利要求1所述的评估多直流落点电网中站点对逆变站电压支撑强度的方法，其特征在于，所述步骤S4中VSF_i的值按照从大到小的顺序排序；VSF_i的大小用于表示第i处站点对于各逆变站的电压支撑作用的强弱。