CN104319781A - 含有vsc-hvdc电网的在线电压稳定调整方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种含有VSC-HVDC电网的在线电压稳定调整方法，其特征在于，包含以下步骤：步骤一：确定***电压稳定薄弱环节；步骤二、对薄弱点进行排序，确定需要调节的薄弱点和电压调节目标；步骤三、灵敏度分析，求得对某薄弱环节最有效的调节方法，并进行排序；步骤四：根据步骤三灵敏度分析结果，对VSC-HVDC***换流站进行交流电压控制，优先对最薄弱节点的LQki最大的线路进行无功补偿，直至每个节点电压都达到电压调节目标，最后生成方式调整策略；步骤五、若电压满足要求，则结束在线电压调整；反之则返回步骤一。该方法同时考虑正常方式与故障方式下的电压稳定调整，对柔性直流设备运行方式安排给出更全面的建议。

Description

含有VSC-HVDC电网的在线电压稳定调整方法
技术领域
本发明涉及一种电网的在线电压稳定调整方法，特别是一种含有VSC-HVDC电网的在线电压稳定调整方法。
背景技术
在线电压稳定评估属于小干扰电压稳定分析的范畴，在线电压稳定分析涉及到电压稳定性的判别和电压稳定极限计算。电压稳定性往往表现为一种局部现象，电压失稳总是从***电压稳定性最薄弱的节点开始引发，并逐渐向周围比较薄弱的节点、区域蔓延，严重时才会引发整个***的电压崩溃。因此，对电网调度运行人员而言，十分关心在重负荷下的关键节点和关键区域，关键节点包括关键负荷节点和关键发电机节点。现有技术中技术人员一般由电压稳定极限得出的***的稳定裕度来判断，但稳定裕度仅是***的一个全局指标，并不能给出***在一定过渡方式下到电压稳定极限时，从哪一点开始发生电压失稳，从而也不能给出相应的事故预防措施。
柔性直流设备作为一种新型设备，因其特有优点而得到推广：柔性直流输电***可以在其运行范围内对有功和无功功率进行完全独立的控制；两端换流站可以完全吸收和发出额定的无功功率，通过接收直接无功功率指令或根据交流电网的电压水平调节其发出或吸收无功功率。因此有必要同时考虑正常方式与故障方式下含有VSC-HVDC电网的在线电压调整，方便对其运行方式安排给出更全面的建议。
发明内容
本发明的目的是提供一种含有VSC-HVDC电网的在线电压稳定调整方法。
本发明采用以下方案实现，含有VSC-HVDC电网的在线电压稳定调整方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一：计算各节点k的局部无功损耗的指标VQk；步骤二：对局部无功损耗指标VQk的数值进行排序，VQk的值越大，说明该节点越薄弱，从最薄弱节点开始进行灵敏度分析；步骤三：进行灵敏度LQki分析；步骤四：根据步骤三灵敏度分析结果，计算电力***中各设备的调整量，优先对最薄弱节点的LQki最大的线路进行无功补偿，直至每个节点电压都达到电压调节目标，最后生成方式调整策略；步骤五：重新进行电压稳定计算，若电压满足电力***电压稳定要求，则结束电压调整；否则返回步骤一。
在本发明一实施例中，所述步骤四中的无功补偿通过对VSC-HVDC***换流站进行交流电压控制，或者调整发电机无功出力并联电容电抗器和变压器分接头，来实现在线电压调整。
在本发明一实施例中，所述步骤四中的无功补偿通过对VSC-HVDC***换流站进行交流电压控制，或者调整发电机无功出力并联电容电抗器和变压器分接头，来实现在线电压调整。
在本发明一实施例中，所述步骤一中基于局部无功损耗的指标函数：其中为与节点k相连的各线路的无功损耗的总和，n为与节点k相连的各线路总数，为节点k和与节点k直接相邻的各节点上的无功补偿总和，m为与节点k直接相邻的各节点上的各线路总数。
在本发明一实施例中，所述步骤三中，灵敏度分析指标为：其中Uk为母线k电压，dUk为母线k电压变化率，Qlossi为与母线k相连的其中一回线路i的无功损耗，dQlossi为Qlossi无功损耗变化率，敏度LQki从大到小进行排序，首先对最薄弱节点的LQki最大的线路进行无功补偿。
本发明提供的方法同时考虑正常方式与故障方式下含有VSC-HVDC电网的在线电压调整，方便对柔性直流输电(VSC-HVDC)***运行方式安排给出更全面的建议。
附图说明
图1含有VSC-HVDC电网的在线电压稳定调整方法流程图。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明做进一步说明。本发明提供一种含有VSC-HVDC电网的在线电压稳定调整方法。具体流程参考图1。
步骤一：确定***电压稳定薄弱环节，主要针对负荷点进行分析。
步骤二：对薄弱点进行排序，确定需要调节的薄弱点和电压调节目标。
步骤三：灵敏度分析，求得对某薄弱环节最有效的调节方法，并进行排序。
步骤四：根据步骤三灵敏度分析结果，对VSC-HVDC***换流站进行交流电压控制，或者调整发电机无功出力、并联电容电抗器和变压器分接头，优先对最薄弱节点的LQki最大的线路进行无功补偿，直至每个节点电压都达到电压调节目标，最后生成方式调整策略；
步骤五：重新进行电压稳定计算。若电压满足要求，则结束在线电压调整；反之则返回步骤一。
在本发明的具体实施例中，各步骤的具体操作为：
步骤一：确定***电压稳定薄弱环节，主要针对负荷点进行分析。
由于***负荷增加时，输电线路无功损耗也同时增加，无功需求的增加通常会导致***电压的下降，由此确定节点中的薄弱线路。
当电力***处于重载条件时，传输功率和功角较大，线路上的无功损耗也较大。理论分析和实际运行经验表明，若送端和受端的功角差超过30°，送端的无功将不能传送到受端。
由于无功不能长距离传输，需要就地补偿。因此当某一节点上的无功损耗超过了近区电网的无功补偿总和，将导致该节点电压的下降。在此基础上，将节点无功损耗指标应用于在线电压稳定辅助决策，发明了基于局部无功损耗指标的电压稳定性实时评估方法。该方法计算简单，能快速评估电网的电压稳定性。应用该方法对全网节点的无功损耗指标进行扫描计算，可以发现电网中电压稳定性薄弱节点。
节点k的局部无功损耗的指标函数定义如下式(1)所示：
V Qk = Σ i = 1 n Q lossi Σ j = 0 m Q Cj - - - ( 1 )
其中为与节点k相连的各线路的无功损耗的总和，n为线路总数；为节点k和与节点k直接相邻的各节点上的无功补偿总和，包括与节点k直接相邻的各节点上的各线路靠节点侧的无功补偿，m为与节点k直接相邻的各节点上的各线路总数。VQk的值越大，表明节点k的近区电网的无功储备越少，发生电压失稳的可能性越高，说明该节点越薄弱。
步骤二：对薄弱环节进行排序。
对局部无功损耗指标VQk的数值进行排序，可获得各节点电压薄弱情况。VQk的值越大，说明该节点越薄弱，从最薄弱的节点开始进行灵敏度分析。
步骤三：进行灵敏度分析，求得对某薄弱环节最有效的调节方法并进行排序。
灵敏度分析采用的指标为：各母线电压对各线路无功损耗的的变化率，即电压-无功损耗灵敏度，其表达式如式(2)所示
L Qki = dU k dQ lossi - - - ( 2 )
其中Uk为母线k电压，dUk为母线k电压变化率，Qlossi为与母线k相连的其中一回线路i的无功损耗，dQlossi为Qlossi无功损耗变化率，灵敏度LQki越大，表示线路i的无功损耗对母线k的节点电压影响越大，说明在线路i上进行无功补偿对母线k的电压调整最有效。
按灵敏度LQki从大到小进行排序，首先对LQki最大的线路进行无功补偿。
步骤四：根据步骤三灵敏度分析结果，对柔性直流输电(VSC-HVDC)***换流站进行交流电压控制，或者调整发电机无功出力(或极端电压设定值)、并联电容电抗器和变压器分接头，优先对最薄弱节点的LQki最大的线路进行无功补偿，直至每个节点电压都达到电压调节目标，最后生成方式调整策略。
步骤五：重新进行电压稳定计算，若电压满足电力***电压稳定要求，则结束在线电压调整；反之则返回步骤一。
其中，步骤一的电压稳定薄弱点辨识和步骤三的灵敏度分析，为在线电压调整的关键环节。
本发明提供调整方法能够满足包含VSC-HVDC电网的在线电压稳定调整的要求，并保证电网电压满足运行要求。该方法同时考虑正常方式与故障方式下的电压稳定调整，对柔性直流设备运行方式安排给出更全面的建议。
最后要说明的是，以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明专利的涵盖范围。

Claims (4)

1.含有VSC-HVDC电网的在线电压稳定调整方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一：计算各节点k的局部无功损耗的指标VQ k；
步骤二：对局部无功损耗指标VQ k的数值进行排序，VQ k的值越大，说明该节点越薄弱，从最薄弱节点开始进行灵敏度分析；
步骤三：进行灵敏度LQ ki分析；
步骤四：根据步骤三灵敏度分析结果，计算电力***中各设备的调整量，优先对最薄弱节点的LQ ki最大的线路进行无功补偿，直至每个节点电压都达到电压调节目标，最后生成方式调整策略；
步骤五：重新进行电压稳定计算，若电压满足电力***电压稳定要求，则结束电压调整；否则返回步骤一。
2.根据权利要求1所述的一种含有VSC-HVDC电网的在线电压稳定调整方法，其特征在于：所述步骤四中的无功补偿通过对VSC-HVDC***换流站进行交流电压控制，或者调整发电机无功出力并联电容电抗器和变压器分接头，来实现在线电压调整。
3.根据权利要求1所述的电力***电压稳定薄弱环节在线识别方法，其特征在于：所述步骤一中基于局部无功损耗的指标函数：其中为与节点k相连的各线路的无功损耗的总和，n为与节点k相连的各线路总数，为节点k和与节点k直接相邻的各节点上的无功补偿总和，m为与节点k直接相邻的各节点上的各线路总数。
4.根据权利要求1所述的电力***电压稳定薄弱环节在线识别方法，其特征在于：所述步骤三中，灵敏度分析指标为：其中Uk为母线k电压，dUk为母线k电压变化率，Qlossi为与母线k相连的其中一回线路i的无功损耗，dQlossi为Qlossi无功损耗变化率，敏度LQ ki从大到小进行排序，首先对最薄弱节点的LQ ki最大的线路进行无功补偿。
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