CN105071386B

CN105071386B - 含statcom的多直流馈入受端电网电压支撑能力的评价方法

Info

Publication number: CN105071386B
Application number: CN201510489674.7A
Authority: CN
Inventors: 周保荣; 雷晟; 管霖; 洪潮; 李鸿鑫; 程兰芳; 姚文峰; 张东辉; 黄东启
Original assignee: China South Power Grid International Co ltd; South China University of Technology SCUT
Current assignee: China South Power Grid International Co ltd; South China University of Technology SCUT
Priority date: 2015-08-11
Filing date: 2015-08-11
Publication date: 2018-03-16
Anticipated expiration: 2035-08-11
Also published as: CN105071386A

Abstract

本发明提供了一种含STATCOM的多直流馈入受端电网电压支撑能力的评价方法，其包括以下步骤：A、建立受端交流电网的节点导纳矩阵Y；B、计算节点阻抗矩阵Z，所述节点阻抗矩阵Z为所述节点导纳矩阵Y的逆矩阵；C、计算待考察直流输电***馈入节点处的多馈入有效短路比；D、计算STATCOM接入在待考察节点处所产生的多馈入有效短路比修正量；E、计算待考察节点修正后的多馈入有效短路比；F、对待考察节点处的电压支撑能力进行评价。本发明中，将STATCOM的作用折算成多馈入有效短路比的修正量，用以修正多馈入有效短路比，可解决含STATCOM的多直流馈入受端电网电压支撑能力尚无有效评价指标的问题。

Description

含STATCOM的多直流馈入受端电网电压支撑能力的评价方法

技术领域

本发明属于电力***领域，具体涉及一种评价含STATCOM的多直流馈入受端电网电压支撑能力的方法。

背景技术

近年来，随着多项直流输电工程的陆续投产，一类典型的多直流馈入受端电网已经在我国形成。直流输电***在运行过程中消耗大量无功功率，对电网无功功率的供需平衡提出严格要求。为此，一批STATCOM工程现已陆续投入使用，以满足电网日益增长的无功功率需求。

评价多直流馈入受端电网的电压支撑能力，对于电力***的规划和运行工作而言，都有重要意义。对于不含任何动态无功补偿装置的受端电网，目前电力工业界通常采用多馈入有效短路比指标评价其电压支撑能力。然而对于含STATCOM的受端电网，目前尚没有评价其电压支撑能力的有效指标。由于没有计入STATCOM的作用，直接套用多馈入有效短路比指标评价含STATCOM的多直流馈入受端电网的电压支撑能力，将会得到十分保守的估计，甚至误导电力***的规划和运行工作。

有鉴于此，现有评价方法亟待改进。

发明内容

针对现有技术的缺点，本发明的目的是提供一种评价含STATCOM的多直流馈入受端电网电压支撑能力的方法。

为了实现上述目的，本发明提供了一种含STATCOM的多直流馈入受端电网电压支撑能力的评价方法，其包括以下步骤：

A、建立受端交流电网的节点导纳矩阵Y；

B、计算节点阻抗矩阵Z，所述节点阻抗矩阵Z为所述节点导纳矩阵Y的逆矩阵；

C、计算待考察直流输电***馈入节点处的多馈入有效短路比；

D、计算STATCOM接入在待考察节点处所产生的多馈入有效短路比修正量；

E、计算待考察节点修正后的多馈入有效短路比；

F、对待考察节点处的电压支撑能力进行评价。

本发明中，将STATCOM接入处于额定运行状态的电网，令其按照额定容量出力。这一条件下STATCOM可以近似视为交流电流源。在标幺值下，其电流大小等于其额定容量；其电流相位比其所接入节点电压相位滞后90°，流入该节点。

STATCOM的接入将产生多馈入有效短路比修正量。按照现行做法计算多馈入有效短路比，加上STATCOM接入所产生的修正量，即可得到含STATCOM的受端电网电压支撑能力的评价指标。

根据本发明另一具体实施方式，节点导纳矩阵Y包括直流输电***的交流滤波器以及无功补偿电容器，忽略所有输电线路的电阻，所有物理量采用标幺值。

根据本发明另一具体实施方式，节点导纳矩阵Y为：

其中，Y_ii是交流电网第i个节点的自导纳，Y_ij是交流电网第i、j个节点之间的互导纳，n为交流电网的节点总数，1≤i＜j≤n。

根据本发明另一具体实施方式，节点阻抗矩阵Z为节点导纳矩阵的逆矩阵：

其中，Z_ii是交流电网第i个节点的自阻抗，Z_ij是交流电网第i、j个节点之间的互阻抗。

根据本发明另一具体实施方式，步骤C中，假设节点x处有直流输电***馈入，令其为待考察的节点，则该点处多馈入有效短路比为：

式中，N_dc为所有连接有直流输电***的节点的集合，x,k∈N_dc，P_dcn0k为节点k处直流输电***额定有功功率的标幺值，为节点阻抗矩阵第x行第k列元素(为一纯虚数)顺时针旋转90°所得实数。

根据本发明另一具体实施方式，步骤D中，节点x处多馈入有效短路比修正量为：

其中，N_stat为所有连接有STATCOM的节点的集合；

N_dc为所有连接有直流输电***的节点的集合；

l∈N_stat，x,k∈N_dc，I_statl为节点l处STATCOM额定容量的标幺值；

P_dcn0k为节点k处直流输电***额定有功功率的标幺值；

为节点阻抗矩阵第x行第l列元素(为一纯虚数)顺时针旋转90°所得实数；

为节点阻抗矩阵第x行第k列元素(为一纯虚数)顺时针旋转90°所得实数。

根据本发明另一具体实施方式，步骤E中，节点x处修正后的多馈入有效短路比为：

MIESCR_x′＝MIESCR_x+ΔMIESCR_x。

根据本发明另一具体实施方式，步骤F中的评价阈值为：

与现有技术相比，本发明具备如下有益效果：

本发明中，将STATCOM的作用折算成多馈入有效短路比的修正量，用以修正多馈入有效短路比，可解决含STATCOM的多直流馈入受端电网电压支撑能力尚无有效评价指标的问题。

下面结合附图对本发明作进一步的详细说明。

附图说明

图1是实施例1的含STATCOM的多直流馈入受端电网电压支撑能力的评价方法的流程图；

图2是实施例1的仿真模型的示意图。

具体实施方式

实施例1

参阅图1，其为本实施例含STATCOM的多直流馈入受端电网电压支撑能力的评价方法的流程图。如图所示，本实施例的方法依次包括以下步骤：

A、建立交流电网的节点导纳矩阵。本实施例中仿真模型的示意图如图2所示。STATCOM安装在直流***1馈入节点和直流***2馈入节点处，其额定容量为I_STAT1＝0.5，I_STAT2＝0.3，要求评价直流***3馈入节点处的电压支撑能力。三个直流输电***的额定直流功率相等，P_dcn1＝P_dcn2＝P_dcn3＝1。各个阻抗分别为：

Z₁＜θ₁＝0.6＜90°，Z₂＜θ₂＝0.3＜90°，Z₃＜θ₃＝0.5＜90°，Z₁₂＜θ₁₂＝

0.4＜90°，Z₂₃＜θ₂₃＝0.4＜90°，Z₁₃＜θ₁₃＝0.5＜90°。

在额定运行状况下，直流输电***的交流滤波器和无功补偿电容器应该恰好补偿直流输电***所消耗的无功功率，通常将其视为恒定电纳。在本实施例中，B_c1＝B_c2＝B_c3＝j0.59。

代入以上数据，建立交流电网的节点导纳矩阵如下：

B、计算节点阻抗矩阵。对上述节点导纳矩阵求逆，得到节点阻抗矩阵：

C、计算待考察直流输电***馈入节点处的多馈入有效短路比。假设节点x处有直流输电***馈入，令其为待考察的节点，则该点处多馈入有效短路比为：

本实施例考查直流***3馈入节点。该点处的多馈入有效短路比为：

D、计算STATCOM接入在待考察节点处所产生的多馈入有效短路比修正量。节点x处多馈入有效短路比修正量为：

式中，N_stat为所有连接有STATCOM的节点的集合，N_dc为所有连接有直流输电***的节点的集合，l∈N_stat，x,k∈N_dc，I_statl为节点l处STATCOM额定容量的标幺值，P_dcn0k为节点k处直流输电***额定有功功率的标幺值，为节点阻抗矩阵第x行第l列元素(为一纯虚数)顺时针旋转90°所得实数，为节点阻抗矩阵第x行第k列元素(为一纯虚数)顺时针旋转90°所得实数。

本实施例中，直流***3馈入节点处的多馈入有效短路比修正量为：

E、计算待考察节点修正后的多馈入有效短路比。节点x处修正后的多馈入有效短路比为：

MIESCR_x′＝MIESCR_x+ΔMIESCR_x

本实施例中，直流***3馈入节点处修正后的多馈入有效短路比为：

MIESCR_x′＝1.64+0.08＝1.72

F、对待考察节点处的电压支撑能力进行评价。所述评价阈值为：

本实施例中，直流***3馈入节点处电压支撑能力为中。

虽然本发明以较佳实施例揭露如上，但并非用以限定本发明实施的范围。任何本领域的普通技术人员，在不脱离本发明的发明范围内，当可作些许的改进，即凡是依照本发明所做的同等改进，应为本发明的范围所涵盖。

Claims

1.一种含STATCOM的多直流馈入受端电网电压支撑能力的评价方法，其包括以下步骤：

A、建立受端交流电网的节点导纳矩阵Y；所述节点导纳矩阵Y包括直流输电***的交流滤波器以及无功补偿电容器，忽略所有输电线路的电阻，所有物理量采用标幺值；

C、计算待考察直流输电***馈入节点处的多馈入有效短路比；

E、计算待考察节点修正后的多馈入有效短路比；其中，节点x处修正后的多馈入有效短路比为：

MIESCR_x′＝MIESCR_x+ΔMIESCR_x；

F、对待考察节点处的电压支撑能力进行评价，评价阈值为：

2.根据权利要求1所述的评价方法，其特征在于，所述节点导纳矩阵Y为：

3.根据权利要求2所述的评价方法，其特征在于，所述节点阻抗矩阵Z为节点导纳矩阵Y的逆矩阵：

4.根据权利要求1所述的评价方法，其特征在于，步骤C中，假设节点x处有直流输电***馈入，令其为待考察的节点，则该节点处多馈入有效短路比为：

<mrow> <msub> <mi>MIESCR</mi> <mi>x</mi> </msub> <mo>=</mo> <mfrac> <mn>1</mn> <mrow> <munder> <mo>&Sigma;</mo> <mrow> <mi>k</mi> <mo>&Element;</mo> <msub> <mi>N</mi> <mrow> <mi>d</mi> <mi>c</mi> </mrow> </msub> </mrow> </munder> <msubsup> <mi>z</mi> <mi>k</mi> <mi>x</mi> </msubsup> <msub> <mi>P</mi> <mrow> <mi>d</mi> <mi>c</mi> <mi>n</mi> <mn>0</mn> <mi>k</mi> </mrow> </msub> </mrow> </mfrac> </mrow>

式中，N_dc为所有连接有直流输电***的节点的集合，x,k∈N_dc，P_dcn0k为节点k处直流输电***额定有功功率的标幺值，为节点阻抗矩阵第x行第k列元素顺时针旋转90°所得实数。

5.根据权利要求1所述的评价方法，其特征在于，步骤D中，节点x处多馈入有效短路比修正量为：

<mrow> <msub> <mi>&Delta;MIESCR</mi> <mi>x</mi> </msub> <mo>=</mo> <mfrac> <mrow> <munder> <mo>&Sigma;</mo> <mrow> <mi>l</mi> <mo>&Element;</mo> <msub> <mi>N</mi> <mrow> <mi>s</mi> <mi>t</mi> <mi>a</mi> <mi>t</mi> </mrow> </msub> </mrow> </munder> <msubsup> <mi>z</mi> <mi>l</mi> <mi>x</mi> </msubsup> <msub> <mi>I</mi> <mrow> <mi>s</mi> <mi>t</mi> <mi>a</mi> <mi>t</mi> <mi>l</mi> </mrow> </msub> </mrow> <mrow> <munder> <mo>&Sigma;</mo> <mrow> <mi>k</mi> <mo>&Element;</mo> <msub> <mi>N</mi> <mrow> <mi>d</mi> <mi>c</mi> </mrow> </msub> </mrow> </munder> <msubsup> <mi>z</mi> <mi>k</mi> <mi>x</mi> </msubsup> <msub> <mi>P</mi> <mrow> <mi>d</mi> <mi>c</mi> <mi>n</mi> <mn>0</mn> <mi>k</mi> </mrow> </msub> </mrow> </mfrac> </mrow>

其中，N_stat为所有连接有STATCOM的节点的集合；

N_dc为所有连接有直流输电***的节点的集合；

P_dcn0k为节点k处直流输电***额定有功功率的标幺值；

为节点阻抗矩阵第x行第l列元素顺时针旋转90°所得实数；

为节点阻抗矩阵第x行第k列元素顺时针旋转90°所得实数。