一种评价特高压直流分层接入方式下不同层间电压相互作用程度的方法技术

本发明专利技术公开了一种评价特高压直流分层接入方式下不同层间电压相互作用程度的方法，属于电力系统运行与控制技术领域。本发明专利技术根据特高压直流以分层方式接入交流电网的特点建立交直流系统的等值模型，同时根据直流系统的运行状态和交流系统运行状态建立等值模型的潮流约束方程，然后在运行点处推导出潮流约束方程的降阶雅克比矩阵，最后对阶雅克比矩阵求逆，获取其中的元素并进行相应的计算和处理得到500kV层与1000kV层的电压相互作用因子。本发明专利技术能够为特高压直流分层接入工程500kV层和1000层的无功配置和无功优化提供指导。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于电力系统运行与控制
，具体地说，本专利技术涉及一种一种特高压直流以分层方式接入交流系统时层间换流母线电压相互作用程度的评价方法。
技术介绍
近年，我国特高压交直流输电技术和工程应用取得突破。晋东南—南阳—荆门1000kV特高压交流试验示范工程及扩建工程、800kV向家坝复龙—上海奉贤特高压直流示范工程已建成投运并持续保持安全稳定运行，对优化配置我国能源资源发挥了重要作用。未来10～20年，还将有数十回特高压直流输电工程建成投运，向东中部负荷中心地区送电。基于电网换相换流器的高压直流输电技术，需要受端交流电网提供足够的换相电压，且在换相失败后的功率恢复过程中还需吸收大量的无功功率，多馈入直流将给受端交流电网带来严重的安全稳定问题。多馈入直流集中落入东中部电网将是未来我国电网发展面临的突出问题之一，其存在的主要问题是受端电网是否能够提供坚强的电压支撑。为从电网结构上有效解决多馈入直流系统的问题，刘振亚等人在《中国电机工程学报》第33卷第10期于2013年4月5日发表了文章“特高压直流分层接入方式在多馈入直流电网的应用研究”提出了一种特高压直流分层接入的方式。特高压直流分层方式接入时受端系统拓扑结构如图1所示，直流输电系统采用双极结构，串联在直流线路上的两个逆变阀各自独立，分别接到500kV层和1000kV层的换流母线上，形成两个直流落点。这种接线方式虽然在提高受端系统电压支撑能力、引导潮流合理分布方面存在优势，但是由于形成了多个直流落点，而且落点之间电气距离较近，之间的相互影响不可忽略。同时由于在直流侧，两个换流阀是串联连接，这更增加了500kV和1000kV换流母线之间的电气耦合。因此如何定量评价各层直流换流母线电压间的相互作用强弱显的尤为重要。
技术实现思路
本专利技术的目的是：为评价各层直流换流母线电压间的相互作用，提供了一种特高压直流以分层方式接入交流系统时500kV层和1000kV层换流母线电压相互作用程度的评价方法，该方法能同时考虑直流分层接入系统特殊的接线方式、直流系统不同运行方式和交流系统的运行状态。具体地说，本专利技术采用以下的技术方案来实现的，包括下列步骤：1)根据特高压直流分层方式接入交流电网的特点建立交直流系统的等效模型，其中交流部分沿500kV和1000kV换流母线对受端电网进行在线戴维南等值，直流部分采用直流输电系统的准稳态模型进行等值；2)获取直流线路的电阻参数，监测直流系统的实时运行状态，包括整流站和逆变站的换流阀闭锁情况、整流站和逆变站的控制方式、整流站和逆变站控制器的给定量、500kV和1000kV换流母线处滤波器的投切情况以及换流变压器的变比及抽头动作情况，根据所获得的信息建立直流系统约束方程，根据当前直流系统的控制方式和各逆变站控制器的给定量得出直流控制约束方程；3)联立步骤2)中的直流系统约束方程和直流控制约束方程得到高低端逆变站注入500kV层和1000kV层的有功功率和无功功率，其为换流母线电压幅值的函数；4)不考虑特高压直流分层接入的情况，建立交流系统的潮流约束方程，并得到其雅克比形式的潮流增量方程；5)考虑到有特高压直流分层接入的情况，对步骤4)中的潮流约束方程和雅克比潮流增量方程进行修正，得到修正后的潮流约束方程和修正后的雅克比潮流增量方程；6)对步骤5)修正后的雅克比潮流增量方程进行处理得到降阶雅克比矩阵7)根据步骤6)中的降阶雅克比矩阵，计算500kV层换流母线对1000kV层换流母线的电压作用因子和1000kV层换流母线对500kV层换流母线的电压作用因子；8)根据步骤7)中求得的电压作用因子评价500kV层与1000kV层的电压相互作用程度，如果其值接近1则说明一层对另一层的电压作用强，如果接近0，说明电压作用弱。通过采用上述技术方案，本专利技术取得了下述技术效果：针对直流分层接入方式提出了评价两个层电压相互作用程度的指标，该指标考虑了直流系统特殊的接线方式、直流系统的运行状态以及交流系统的状态，方法简单，计算量小，可以做到在线实时判断500kV层和1000kV层间电压相互作用程度。因此本专利技术能够为特高压直流分层接入工程500kV层和1000层的无功配置和无功优化提供良好的指导。附图说明图1是特高压直流分层方式接入时受端系统拓扑结构图。图2为特高压直流分层接入时的等值模型。图3为500kV层和1000kV层电压相互作用程度评价流程图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术作进一步详细说明。本专利技术的流程如图3所示，具体如下：步骤1：根据特高压直流分层方式接入交流电网的特点建立交直流系统的等效模型，其中交流部分沿500kV和1000kV换流母线对受端电网进行在线戴维南等值，直流部分采用直流输电系统的准稳态模型进行等值。等效模型如图2所示。图中，E1∠ξ1、E2∠ξ2为交流系统等值电势，Z1∠θ1、Z2∠θ2为交流系统等值阻抗，Z12∠θ12为500kV和1000kV层间的耦合阻抗，Pac1、Pac2和Qac1、Qac2为交流线路上的有功功率和无功功率，Pd1、Pd2和Qd1、Qd2为直流系统注入交流系统有功功率和无功功率(即高端和低端逆变站输出的有功功率和无功功率)，Pac12、Pac21和Qac12、Qac21为交流联络线上的有功功率和无功功率，U1∠δ1、U2∠δ2为换流母线电压，Bc1和Bc2为交流滤波器和无功补偿电容的等值导纳，Ud1、Ud2分别为高端和低端逆变站的直流电压，Pdr、Id分别为直流输送的功率和直流线路上的电流，Rd为直流线路电阻；X1、X2为换流变的漏抗。步骤2：获取直流线路的电阻参数，监测直流系统的实时运行状态，包括整流站和逆变站的换流阀闭锁情况、整流站和逆变站的控制方式、整流站和逆变站控制器的给定量、500kV和1000kV换流母线处滤波器的投切情况以及换流变压器的变比及抽头动作情况，根据所获得的信息建立直流系统约束方程，直流系统约束方程见式(1)-(9)。 U d o 1 = 3 2 π Bk 1 U 1 - - - ( 1 ) ]]> U d 1 = U d o 1 c o s ( γ 1 ) - 3 π BX 1 I d - - - ( 2 ) ]]>Pd1＝Ud1Id 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种评价特高压直流分层接入方式下不同层间电压相互作用程度的方法，其特征在于，包括如下步骤：1）根据特高压直流分层方式接入交流电网的特点建立交直流系统的等效模型，其中交流部分沿500kV和1000kV换流母线对受端电网进行在线戴维南等值，直流部分采用直流输电系统的准稳态模型进行等值；2）获取直流线路的电阻参数，监测直流系统的实时运行状态，包括整流站和逆变站的换流阀闭锁情况、整流站和逆变站的控制方式、整流站和逆变站控制器的给定量、500kV和1000kV换流母线处滤波器的投切情况以及换流变压器的变比及抽头动作情况，根据所获得的信息建立直流系统约束方程，根据当前直流系统的控制方式和各逆变站控制器的给定量得出直流控制约束方程；3）联立步骤2）中的直流系统约束方程和直流控制约束方程得到高低端逆变站注入500kV层和1000kV层的有功功率和无功功率，其为换流母线电压幅值的函数；4）不考虑特高压直流分层接入的情况，建立交流系统的潮流约束方程，并得到其雅克比形式的潮流增量方程；5）考虑到有特高压直流分层接入的情况，对步骤4）中的潮流约束方程和雅克比潮流增量方程进行修正，得到修正后的潮流约束方程和修正后的雅克比潮流增量方程；6）对步骤5）修正后的雅克比潮流增量方程进行处理得到降阶雅克比矩阵7）根据步骤6）中的降阶雅克比矩阵，计算500kV层换流母线对1000kV层换流母线的电压作用因子和1000kV层换流母线对500kV层换流母线的电压作用因子；8）根据步骤7）中求得的电压作用因子评价500kV层与1000kV层的电压相互作用程度，如果其值接近1则说明一层对另一层的电压作用强，如果接近0，说明电压作用弱。...

【技术特征摘要】
1.一种评价特高压直流分层接入方式下不同层间电压相互作用程度的方法，其特征在于，包括如下步骤：1）根据特高压直流分层方式接入交流电网的特点建立交直流系统的等效模型，其中交流部分沿500kV和1000kV换流母线对受端电网进行在线戴维南等值，直流部分采用直流输电系统的准稳态模型进行等值；2）获取直流线路的电阻参数，监测直流系统的实时运行状态，包括整流站和逆变站的换流阀闭锁情况、整流站和逆变站的控制方式、整流站和逆变站控制器的给定量、500kV和1000kV换流母线处滤波器的投切情况以及换流变压器的变比及抽头动作情况，根据所获得的信息建立直流系统约束方程，根据当前直流系统的控制方式和各逆变站控制器的给定量得出直流控制约束方程；3）联立步骤2）中的直流系统约束方程和直流控制约束方程得到高低端逆变站注入50...

【专利技术属性】
技术研发人员：周前，刘福锁，倪明，李兆伟，李满礼，徐珂，解兵，汪成根，
申请(专利权)人：国电南瑞科技股份有限公司，南京南瑞集团公司，国家电网公司，国网江苏省电力公司电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：江苏;32