一种确定柔性直流电网直流场电气主接线的方法及系统技术方案

本发明专利技术涉及一种确定柔性直流电网直流场电气主接线的方法及系统，它包括以下步骤：1)对预先设置的各个换流站直流场电气主接线备选方案进行可靠性分析；2)根据主接线备选方案中各相关设备的造价水平及数量，对主接线备选方案的进行经济性分析；3)根据主接线备选方案的结构特点、配电装置布置、继电保护和控制方式，对主接线备选方案进行灵活性分析；4)根据各个换流站主接线备选方案的可靠性、经济性和灵活性，确定各个换流站直流场电气主接线的方案；5)根据各个换流站直流场电气主接线的方案，得到柔性直流电网直流场电气主接线的方案。本发明专利技术能综合各方面因素选择最佳的主接线方案，并且能适应未来柔性直流电网的快速建设和发展。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种在电网领域中确定直流场电气主接线的方法及系统，特别是关于一种确定柔性直流电网直流场电气主接线的方法及系统。
技术介绍
柔性直流输电采用的是电压源换流器，一般使用全控电力电子器件，可对有功功率和无功功率进行独立快速控制。基于全控型器件(IGBT)和高频调制技术两大基本特征，柔性直流在具有常规直流优点的基础上，还具有无无功补偿和换相失败问题、有功和无功功率独立控制、潮流反转方便快捷、运行方式变换灵活等技术优势。目前，国内外已投产的柔性直流工程基本是两端链式或多端放射式等相对简单的拓扑结构，并非严格意义上的直流电网，具备典型网形拓扑结构的柔性直流电网，目前尚无工程实践。根据直流故障清除方式的不同，柔性直流电网存在半桥换流阀配合直流断路器(半桥方案)和全桥换流阀配合快速机械开关(全桥方案)两种方案。其中，全桥方案在故障清除过程中需要闭锁全部的换流站，对交、直流电网运行造成冲击；与之相比，半桥方案在清除直流故障时，可不闭锁或仅闭锁少数几个换流站，对电网运行造成的影响很小，能够更好的适应未来复杂直流电网运行控制的要求，是未来直流电网的发展方向。直流断路器已在电力系统中得到应用，但存在电压等级和分断能力不高等问题，适用于±500kV电压等级的直流断路器尚处于研制阶段。直流场是换流站的重要组成部分之一。国内外已投产的柔性直流输电工程的直流场电气主接线设计相对简单，且基本未开展过直流场主接线型式选择的相关研究，通常采用简单接线或单母线接线；主要原因是直流场内设备和出线回数均较少，且由于没有高压直流断路器，直流系统运行相对简单。随着全球能源互联网的发展和构建，柔性直流电网的规模将日益庞大、电网结构日益复杂，换流站的出线数及元件数量将不断提高，柔性直流电网及换流站的运行方式将愈加复杂。因此，有必要对柔性直流电网直流场电气主接线选型开展专门设计和研究。
技术实现思路
针对上述问题，本专利技术的目的是提供一种确定柔性直流电网直流场电气主接线的方法及系统，其能综合各方面因素选择最佳的主接线方案，并且能适应未来柔性直流电网的快速建设和发展。为实现上述目的，本专利技术采取以下技术方案：一种确定柔性直流电网直流场电气主接线的方法，其特征在于，它包括以下步骤：1)根据预先设置的各个换流站直流场电气主接线备选方案中主接线拓扑结构以及相关设备的预设参数，对主接线备选方案进行可靠性分析；2)根据主接线备选方案中各相关设备的造价水平及数量，计算主接线备选方案的工程初投资和年费用，得到主接线备选方案的经济性；3)根据主接线备选方案的结构特点、配电装置布置、继电保护和控制方式，对主接线备选方案进行灵活性分析；4)根据各个换流站直流场电气主接线备选方案的可靠性、经济性和灵活性，确定各个换流站直流场电气主接线的方案；5)根据各个换流站直流场电气主接线的方案，得到柔性直流电网直流场电气主接线的方案。优选地，所述步骤1)中，所述各个换流站直流场电气主接线的备选方案是根据各个换流站的功能和柔性直流电网规划设置的。优选地，所述各个换流站直流场电气主接线的备选方案包括单母线接线、双母线接线、角形接线和3/2接线。优选地，所述步骤1)中，对主接线备选方案进行可靠性分析的具体步骤如下：根据主接线备选方案的结构进行故障关联分析，获得各设备元件的共模停运时间；根据主接线备选方案中各相关设备的可靠性参数，得到主接线备选方案的基础分析结果；对主接线备选方案中预先选定的设备进行敏感性分析，根据选定设备的敏感性参数，得到主接线备选方案的敏感性分析结果；根据主接线备选方案的基础分析结果和敏感性分析结果，得到主接线备选方案的可靠性。优选地，所述各设备的可靠性参数包括故障率、平均修复时间、检修率和检修时间；所述基础分析结果包括系统停电故障率、平均停电持续时间、可用率、停电概率、停电平均时间、停电频率、损失电能和年运行费用。优选地，所述步骤3)中，主接线备选方案的灵活性由运行灵活性、检修灵活性和扩建灵活性构成。优选地，根据主接线备选方案在调度运行中，投入和切除发电机以及负荷的灵活度，确定主接线备选方案的运行灵活性。优选地，根据对主接线备选方案的停运断路器、母线和继电保护设备进行安全检修时，造成对电网运行和供电的影响，确定主接线备选方案的检修灵活性。优选地，根据主接线备选方案后期扩建的工作量以及对系统供电的影响，确定主接线备选方案的扩建灵活性。一种确定柔性直流电网直流场电气主接线的系统，其特征在于，它包括存储模块、可靠性分析模块、经济性模块、灵活性分析模块和主接线方案模块；所述存储模块用于存储预先设置的各个换流站直流场电气主接线的备选方案；所述可靠性分析模块用于根据预先设置的各个换流站直流场电气主接线备选方案中主接线拓扑结构以及相关设备的预设参数，对主接线的备选方案进行可靠性分析，所述经济性模块用于根据主接线备选方案中各设备的造价水平及数量得到主接线备选方案的经济性，所述灵活性分析模块用于根据主接线备选方案的结构特点、配电装置布置、继电保护和控制方式对主接线备选方案进行灵活性分析；所述主接线方案模块用于根据各个换流站主接线备选方案的可靠性、经济性和灵活性，确定各个换流站直流场电气主接线的方案，并根据各个换流站直流场电气主接线的方案，得到柔性直流电网直流场电气主接线的方案。本专利技术由于采取以上技术方案，其具有以下优点：1、本专利技术从主接线备选方案的可靠性、经济性和灵活性进行评价，实现对换流站直流场电气主接线方案的综合评估，并且能够评估不同主接线结构以及各类新型设备等因素的影响，适应未来柔性直流电网的快速建设和发展。2、本专利技术从主接线备选方案的灵活性进行评估，使得推荐的电气主接线设计方案具备更好的协调性和适应性。3、本专利技术从主接线备选方案的经济性进行评估，能够满足工程投产年及远景年在运行、检修等方面的技术要求。附图说明图1是本实施例张北柔性直流电网的拓扑结构单线示意图；图2是本实施例张北站直流场电气单母接线方案示意图；图3是本实施例张北站直流场电气双母线接线方案示意图；图4是本实施例张北站直流场电气角形线接线方案示意图；图5是本实施例张北站直流场电气3/2接线方案示意图。具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术进行详细的描述。本专利技术提供一种确定柔性直流电网直流场电气主接线方法，其具体步骤如下：1)根据预先设置的各个换流站直流场电气主接线备选方案中主接线拓扑结构以及相关设备的预设参数，对主接线备选方案进行可靠性分析；2)根据主接线备选方案中各设备的造价水平及数量，计算主接线备选方案的工程初投资和年费用，得到主接线备选方案的经济性；3)根据主接线备选方案的结构特点、配电装置布置、继电保护和控制方式，对主接线备选方案进行灵活性分析；4)根据各个换流站主接线备选方案的可靠性、经济性和灵活性，确定各个换流站直流场电气主接线的方案；5)根据各个换流站直流场电气主接线的方案，得到柔性直流电网直流场电气主接线的方案。上述步骤1)中，各个换流站直流场电气主接线的备选方案是根据各个换流站的功能和柔性直流电网规划设置的。上述步骤1)中，对主接线备选方案的可靠性分析的具体步骤如下：(1.1)根据主接线备选方案的结构，进行故障关联分析，获得各设备元件的共模停运时间；(1.2)根据主接线备选方案中各设本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种确定柔性直流电网直流场电气主接线的方法，其特征在于，它包括以下步骤：1)根据预先设置的各个换流站直流场电气主接线备选方案中主接线拓扑结构以及相关设备的预设参数，对主接线备选方案进行可靠性分析；2)根据主接线备选方案中各相关设备的造价水平及数量，计算主接线备选方案的工程初投资和年费用，得到主接线备选方案的经济性；3)根据主接线备选方案的结构特点、配电装置布置、继电保护和控制方式，对主接线备选方案进行灵活性分析；4)根据各个换流站直流场电气主接线备选方案的可靠性、经济性和灵活性，确定各个换流站直流场电气主接线的方案；5)根据各个换流站直流场电气主接线的方案，得到柔性直流电网直流场电气主接线的方案。

【技术特征摘要】
1.一种确定柔性直流电网直流场电气主接线的方法，其特征在于，它包括以下步骤：1)根据预先设置的各个换流站直流场电气主接线备选方案中主接线拓扑结构以及相关设备的预设参数，对主接线备选方案进行可靠性分析；2)根据主接线备选方案中各相关设备的造价水平及数量，计算主接线备选方案的工程初投资和年费用，得到主接线备选方案的经济性；3)根据主接线备选方案的结构特点、配电装置布置、继电保护和控制方式，对主接线备选方案进行灵活性分析；4)根据各个换流站直流场电气主接线备选方案的可靠性、经济性和灵活性，确定各个换流站直流场电气主接线的方案；5)根据各个换流站直流场电气主接线的方案，得到柔性直流电网直流场电气主接线的方案。2.如权利要求1所述的一种确定柔性直流电网直流场电气主接线的方法，其特征在于：所述步骤1)中，所述各个换流站直流场电气主接线的备选方案是根据各个换流站的功能和柔性直流电网规划设置的。3.如权利要求2所述的一种确定柔性直流电网直流场电气主接线的方法，其特征在于：所述各个换流站直流场电气主接线的备选方案包括单母线接线、双母线接线、角形接线和3/2接线。4.如权利要求1所述的一种确定柔性直流电网直流场电气主接线的方法，其特征在于：所述步骤1)中，对主接线备选方案进行可靠性分析的具体步骤如下：根据主接线备选方案的结构进行故障关联分析，获得各设备元件的共模停运时间；根据主接线备选方案中各相关设备的可靠性参数，得到主接线备选方案的基础分析结果；对主接线备选方案中预先选定的设备进行敏感性分析，根据选定设备的敏感性参数，得到主接线备选方案的敏感性分析结果；根据主接线备选方案的基础分析结果和敏感性分析结果，得到主接线备选方案的可靠性。5.如权利要求4所述的一种确定柔性直流电网直流场电气主接线的方法，其特征在于：所述各设备的可靠性参数包括故障率、平均修复时间、检修率和检修...

【专利技术属性】
技术研发人员：李隽，王菲，韩丰，李晖，刘建琴，蒋维勇，戚庆茹，王峤，左鹏，杨林，朱毅，
申请(专利权)人：国家电网公司，国网北京经济技术研究院，国网山东省电力公司经济技术研究院，
类型：发明
国别省市：北京;11