一种多直流馈入系统中直流额定功率的最优配置方法技术方案

本发明专利技术提出一种多直流馈入系统中直流额定功率的最优配置方法，属于电力系统的电网规划与运行技术领域。该方法首先设定各条直流的当前额定功率配比及当前额定功率；然后分别在当前额定功率下和同步提升各条直流的电流指令后测量各条直流馈入的交流母线的电压、直流注入有功功率、消耗的无功功率以及母线电压的相位，分别得到每条直流的多馈入等效有效短路比和多馈入临界等效有效短路比；根据每条直流两种短路比的大小调整各条直流的当前额定功率，最终得到使得每条直流的两种短路比相等的额定功率配比。本发明专利技术可以确定多直流馈入系统中直流额定功率的配比，可以为大规模交直流混合系统的规划建设提供参考依据。

An Optimal Configuration Method of DC Rated Power in Multi-DC Feed-in System

The invention provides an optimal allocation method of DC rated power in multi-DC feeding system, which belongs to the technical field of power network planning and operation of power system. Firstly, the current rated power ratio and the current rated power of each DC are set. Then, the voltage of each DC-fed AC bus, the active power injected by DC, the reactive power consumed and the phase of bus voltage are measured respectively after synchronizing the current instructions of each DC under the current rated power, and the equivalent effective short circuit with multiple feeds of each DC is obtained. Ratio and multi-feed critical equivalent effective short-circuit ratio; adjust the current rated power of each DC according to the size of two short-circuit ratios of each DC, and finally get the rated power ratio that makes the two short-circuit ratios of each DC equal. The invention can determine the ratio of DC rated power in the multi-DC feeding system, and can provide reference basis for the planning and construction of large-scale AC-DC hybrid system.

【技术实现步骤摘要】
一种多直流馈入系统中直流额定功率的最优配置方法
本专利技术属于电力系统的电网规划与运行
，具体涉及一种多直流馈入系统中直流额定功率的最优配置方法。
技术介绍
我国能源资源和负荷需求呈逆向分布，电能的大规模跨区域传输不可避免。高压直流输电凭借其在大容量、远距离、区域互联等方面的优势，已经成为我国“西电东送”的重要方式之一。直流输电往往落点在人口密集、经济发达的负荷中心，随着直流输电的不断发展，形成了如图1所示的多回直流落点于同一受端电网的多直流馈入系统。图1中Zk∠θk分别为交流系统k的等效电动势和等效阻抗，Zt1k∠θt1k、Zt1n∠θt1n、Ztkn∠θtkn分别为交流系统1、k，1、n，k、n，之间的连接阻抗，Uk∠δk为交流母线k的电压，Pack、Qack分别为向交流系统k注入的有功功率和无功功率，Pk、Qk是直流k(直流k所连接的交流系统为交流系统k)传输的有功功率和消耗的无功功率，Bck、Qck分别为直流k的补偿电容及其补偿的无功功率，其余下标为1、n的物理量分别代表系统1、系统n的参量，含义与系统k的参量含义相同。然而直流的安全稳定运行需要一定强度的交流系统作为支撑，直流额定功率过大或者交流系统过弱，则交流系统出现波动时，交流系统可能静态电压失稳，直流容易发生换相失败现象。多直流馈入系统的静态电压稳定性与直流的额定功率密切相关，因此合理配置多直流馈入系统中直流的额定功率十分重要。现有的多直流馈入系统中直流额定功率的确定一般仅取决于直流所连接的交流电网的负荷需求：某条直流所连接的交流电网有多少负荷需求，则该直流向交流系统输送相应的有功功率。但是现有方法无法统筹不同直流之间的功率配比，容易造成交流侧总的负荷需求一定时，某些直流馈入母线处的静态电压稳定性较差，多直流馈入系统整体的静态电压稳定裕度较低；或者受某条直流稳定性的限制，多直流馈入系统达到静态电压稳定的极限，但此时交流系统整体消纳的外区电力较小。因此，如何配置多直流馈入系统中各条直流的功率配比在保证系统稳定运行的前提下，使得交流系统外区电力消纳能力最强，或者交流系统外区电力消纳能力一定时，多直流馈入系统整体的静态电压稳定裕度最大，该问题仍有待研究。
技术实现思路
本专利技术的目的是解决目前多直流馈入系统中各条直流额定功率配比不明确的问题，提出一种多直流馈入系统中直流额定功率的最优配置方法。本专利技术可以确定多直流馈入系统中直流额定功率的配比，可以为大规模交直流混合系统的规划建设提供参考依据。本专利技术提出一种多直流馈入系统中直流额定功率的最优配置方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)设定多直流馈入系统中各条直流的额定功率配比作为当前额定功率配比，并按照当前额定功率配比确定各条直流的额定功率；(2)各直流在当前额定功率下运行，测量多直流馈入系统中每条直流馈入的交流母线的电压、直流注入有功功率、消耗的无功功率以及母线电压的初相位；将第i条直流馈入的交流母线的电压、直流注入有功功率、消耗的无功功率以及母线电压的初相位的测量值分别记为Ui0、Pi0、Qi0和将第i条直流的关断角和换相角记为γi、μi；其中，i＝1,2,…,n，n为直流的总数；(3)根据每条直流的自身容量，按照设置的比例同步提升各条直流的电流指令，并分别测量电流指令提升后每条直流馈入的交流母线的电压、直流注入有功功率、消耗的无功功率以及母线电压的相位；将电流指令提升后的第i条直流馈入的交流母线的电压、直流注入有功功率、消耗的无功功率以及母线电压的相位的测量值分别记为Ui1、Pi1、Qi1和(4)根据步骤(2)和步骤(3)分别得到的测量结果，计算每条直流对应的等效单馈入系统的等效阻抗，其中第i条直流对应的等效单馈入系统的等效阻抗计算表达式如下：其中，和分别为系统阻抗矩阵第i行第i列的元素和第i行第j列的元素；(5)根据步骤(2)的测量值和步骤(4)得到的等效阻抗，计算每条直流对应的多馈入等效有效短路比，其中第i条直流的多馈入等效有效短路比MEESCRi计算表达式如下：其中，Zeqi为等效阻抗对应的幅值；(6)计算每条直流对应的多馈入临界等效有效短路比，其中第i条直流的多馈入临界等效有效短路比MCEESCRi计算表达式如下：其中，θeqi为等效阻抗对应的阻抗角；(7)比较步骤(5)得到的多馈入等效有效短路比MEESCR和步骤(6)得到的多馈入临界等效有效短路比MCEESCR的相对大小，并进行判定：若存在任意一条直流j的多馈入等效有效短路比MEESCRj等于其对应的多馈入临界等效有效短路比MCEESCRj，则进入步骤(8)；否则按照当前额定功率配比增大各条直流的额定功率后，重新返回步骤(2)；(8)对所有直流进行判定：若所有直流的多馈入等效有效短路比MEESCR均等于其对应的多馈入临界等效有效短路比MCEESCR，则当前额定功率配比就是在保证系统稳定运行的前提下使得交流系统的外区电力消纳能力最强，或者交流系统外区电力消纳能力一定时多直流馈入系统整体的静态电压稳定裕度最大的额定功率配比，方法结束；若不存在任意直流i的多馈入等效有效短路比MEESCRi不等于其对应的多馈入临界等效有效短路比MCEESCRi，i≠j，则将Pi0*MEESCRi/MCEESCRi作为直流i新的额定功率，并按照更新后的每条直流的额定功率确定新的当前额定功率配比，然后重新返回步骤(1)。本专利技术的特点及有益效果在于：本专利技术通过使得多直流馈入系统中所有直流的多馈入等效有效短路比MEESCR同时等于其多馈入临界等效有效短路比MCEESCR来确定多直流馈入系统中各条直流的额定功率配比，在保证系统稳定运行的前提下，使得交流系统的外区电力消纳能力最强，或者交流系统外区电力消纳能力一定时，多直流馈入系统整体的电压稳定裕度最大。本专利技术能够明确多馈入交直流混合系统中直流额定功率的配比问题，可以为大规模交直流混合系统的规划建设提供参考依据。附图说明图1为多直流馈入系统的结构示意图。图2为本专利技术方法的整体流程框图。具体实施方式本专利技术提出一种多直流馈入系统中直流额定功率的最优配置方法，下面结合附图和具体实施例进一步详细说明如下。本专利技术提出一种多直流馈入系统中直流额定功率的最优配置方法，适用于系统的规划阶段，整体流程如图2所示，包括以下步骤：(1)任意给定多直流馈入系统中各条直流的额定功率配比(或者按照步骤(8)调节后的功率配比)作为当前额定功率配比，并按照当前额定功率配比确定各条直流的当前额定功率(设置时各条直流的额定功率应该较小，以保证系统能够稳定运行；例如，可将第j条直流的额定功率设为交流系统j的短路容量的5％，其余直流的额定功率按照功率配比设定)。(2)各直流在当前额定功率下运行，测量多直流馈入系统中每条直流馈入的交流母线的电压、直流注入有功功率、消耗的无功功率以及母线电压的初相位。设电网中一个平衡节点的母线电压的初相位为0度，则直流注入的交流母线电压的初相位等于该母线电压与平衡节点之间的相位差。将第i(i＝1,2,…,n)条直流馈入的交流母线的电压、直流注入有功功率、消耗的无功功率以及母线电压的初相位的测量值分别记为Ui0、Pi0、Qi0和将第i条直流的关断角和换相角记为γi、μi；n为直流的总数；(3)根据每条直流的当前额定功率本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种多直流馈入系统中直流额定功率的最优配置方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)设定多直流馈入系统中各条直流的额定功率配比作为当前额定功率配比，并按照当前额定功率配比确定各条直流的额定功率；(2)各直流在当前额定功率下运行，测量多直流馈入系统中每条直流馈入的交流母线的电压、直流注入有功功率、消耗的无功功率以及母线电压的初相位；将第i条直流馈入的交流母线的电压、直流注入有功功率、消耗的无功功率以及母线电压的初相位的测量值分别记为Ui0、Pi0、Qi0和

【技术特征摘要】
1.一种多直流馈入系统中直流额定功率的最优配置方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)设定多直流馈入系统中各条直流的额定功率配比作为当前额定功率配比，并按照当前额定功率配比确定各条直流的额定功率；(2)各直流在当前额定功率下运行，测量多直流馈入系统中每条直流馈入的交流母线的电压、直流注入有功功率、消耗的无功功率以及母线电压的初相位；将第i条直流馈入的交流母线的电压、直流注入有功功率、消耗的无功功率以及母线电压的初相位的测量值分别记为Ui0、Pi0、Qi0和将第i条直流的关断角和换相角记为γi、μi；其中，i＝1,2,…,n，n为直流的总数；(3)根据每条直流的自身容量，按照设置的比例同步提升各条直流的电流指令，并分别测量电流指令提升后每条直流馈入的交流母线的电压、直流注入有功功率、消耗的无功功率以及母线电压的相位；将电流指令提升后的第i条直流馈入的交流母线的电压、直流注入有功功率、消耗的无功功率以及母线电压的相位的测量值分别记为Ui1、Pi1、Qi1和(4)根据步骤(2)和步骤(3)分别得到的测量结果，计算每条直流对应的等效单馈入系统的等效阻抗，其中第i条直流对应的等效单馈入系统的等效阻抗计算表达式如下：其中，和分别为系统阻抗矩阵第i行第i列的元素和第i行第j列的元素；(5)根据步骤(2)的测量值和步骤(4)得到的等效阻抗，计算每条直流对应的多馈入等效有效短路...

【专利技术属性】
技术研发人员：田宝烨，袁志昌，饶宏，周保荣，余昕越，李鸿鑫，聂金峰，
申请(专利权)人：清华大学，南方电网科学研究院有限责任公司，
类型：发明
国别省市：北京,11