直流分层接入受端换流母线电压稳定裕度量化方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及直流分层接入受端换流母线电压稳定裕度的量化方法及装置，所述方法包括：根据电力系统中负荷节点的负荷类型，将所述负荷节点等效为虚拟负荷节点；确定直流分层馈入点与虚拟负荷节点间的电网参数，并利用所述电网参数建立直流分层馈入点的电路方程；根据所述电路方程确定直流分层馈入点的等效单端口网络参数；利用所述等效单端口网络参数确定直流分层馈入点的电压稳定裕度，本发明专利技术提供的技术方案，将交直流系统从一个直流落点等值成单端口网络，将另一个直流落点以及系统负荷对该落点的影响用虚拟电压、虚拟阻抗或是虚拟功率来体现，等值完毕后，通过阻抗匹配定理求得该落点的电压稳定裕度。

【技术实现步骤摘要】
直流分层接入受端换流母线电压稳定裕度的量化方法及装置
本专利技术涉及特高压直流输电
，具体涉及一种直流分层接入受端换流母线电压稳定裕度的量化方法及装置。
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LCC(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，有学者提出了一种特高压直流分层接入方式来改善电网结构。特高压直流分层接入的特点是，串联在直流线路上的两个逆变器各自通过换流变连接到500kV和1000kV电网。特高压直流分层接入的方式虽然避免了单条直流功率全部馈入同一个地点对当地无功要求过高的问题，但是直流馈入点的电压稳定问题仍然存在。而且直流采用分层接入的方式会在受端形成两个落点，两个落点间存在相互影响为直流换流母线的电压稳定分析带来了困难。
技术实现思路
本专利技术提供一种直流分层接入受端换流母线电压稳定裕度的量化方法及装置，其目的是将交直流系统从一个直流落点等值成单端口网络，将另一个直流落点以及系统负荷对该落点的影响用虚拟电压、虚拟阻抗或是虚拟功率来体现，等值完毕后，通过阻抗匹配定理求得该落点的电压稳定裕度。本专利技术的目的是采用下述技术方案实现的：一种直流分层接入受端换流母线电压稳定裕度的量化方法，其改进之处在于，包括：根据电力系统中负荷节点的负荷类型，将所述负荷节点等效为虚拟负荷节点；确定直流分层馈入点与虚拟负荷节点间的电网参数，并利用所述电网参数建立直流分层馈入点的电路方程；根据所述电路方程确定直流分层馈入点的等效单端口网络参数；利用所述等效单端口网络参数确定直流分层馈入点的电压稳定裕度。优选的，所述根据电力系统中负荷节点的负荷类型，将所述负荷节点等效为虚拟负荷节点，包括：若负荷节点为恒电流型负荷节点，则将负荷节点等效为虚拟电压负荷节点；若负荷节点为恒阻抗型负荷节点，则将负荷节点等效为虚拟阻抗负荷节点；若负荷节点为恒功率型负荷节点，则将负荷节点等效为虚拟功率负荷节点。优选的，所述确定直流分层馈入点与虚拟负荷节点间的电网参数，包括：按下式确定直流分层馈入点i与虚拟电压负荷节点j间的虚拟电压：上式中，Zij为i与j间的阻抗，Ij为j的电流，LC为虚拟电压负荷节点集合；按下式确定i与虚拟阻抗负荷节点k间的虚拟阻抗：上式中，Zik为i与k间的阻抗，Ik为k的电流，Ii为i的电流，LZ为虚拟阻抗负荷节点集合；按下式确定i与虚拟功率负荷节点l间的虚拟功率：上式中，Zil为i与l间的阻抗，Zii为i的自阻抗，Il为l的电流，Vi*为i的电压的共轭复数，LS为虚拟功率负荷节点集合。优选的，所述利用所述电网参数建立直流分层馈入点的电路方程，包括：按下式建立直流分层馈入点i的电路方程：上式中，Vi为i的电压，LC为虚拟电压负荷节点集合，Ii为i的电流，LZ为虚拟阻抗负荷节点集合，Vi*为i的电压的共轭复数，LS为虚拟功率负荷节点集合，G为电力系统中发电机节点集合，Ij为虚拟电压负荷节点j的电流，Zij为i与j间的阻抗，Ik为虚拟阻抗负荷节点k的电流，Zik为i与k间的阻抗，Il为虚拟功率负荷节点l的电流，Zil为i与l间的阻抗，Zii为i的自阻抗，Ig为电力系统中发电机节点g的电流，Zig为i与g间的阻抗。优选的，所述根据所述电路方程确定直流分层馈入点的等效单端口网络参数，包括：按下式确定直流分层馈入点i的等效单端口网络的等值电动势Eeq(i)：上式中，G为电力系统中发电机节点集合，LC为虚拟电压负荷节点集合，Ij为虚拟电压负荷节点j的电流，Zij为i与j间的阻抗，Ig为电力系统中发电机节点g的电流，Zig为i与g间的阻抗；按下式确定直流分层馈入点i的等效单端口网络的等值阻抗Zeq(i)：上式中，LZ为虚拟阻抗负荷节点集合，Ik为虚拟阻抗负荷节点k的电流，Zik为i与k间的阻抗；按下式确定直流分层馈入点i的等效单端口网络的等值功率Seq(i)：上式中，LS为虚拟功率负荷节点集合，Vi*为i的电压的共轭复数，Zii为i的自阻抗，Il为虚拟功率负荷节点l的电流，Zil为i与l间的阻抗。优选的，所述利用所述等效单端口网络参数确定直流分层馈入点的电压稳定裕度，包括：利用所述等效单端口网络参数确定直流分层馈入点的最大的负荷容量；根据所述最大的负荷容量确定直流分层馈入点的电压稳定裕度。进一步的，所述利用所述等效单端口网络参数确定直流分层馈入点的最大的负荷容量，包括：按下式确定直流分层馈入点i的最大的负荷容量Smax(i)：上式中，Eeq(i)为i的等效单端口网络的等值电动势，Zeq(i)为i的等效单端口网络的等值阻抗，δ为i的功率因数。进一步的，所述根据所述最大的负荷容量确定直流分层馈入点的电压稳定裕度，包括：按下式确定直流分层馈入点i的电压稳定裕度Vvsm：上式中，Smax(i)为i的最大的负荷容量，Seq(i)为i的等效单端口网络的等值功率。一种直流分层接入受端换流母线电压稳定裕度的量化装置，其改进之处在于，所述装置包括：转换模块，用于根据电力系统中负荷节点的负荷类型，将所述负荷节点等效为虚拟负荷节点；第一确定模块，用于确定直流分层馈入点与虚拟负荷节点间的电网参数，并利用所述电网参数建立直流分层馈入点的电路方程；第二确定模块，用于根据所述电路方程确定直流分层馈入点的等效单端口网络参数；第三确定模块，用于利用所述等效单端口网络参数确定直流分层馈入点的电压稳定裕度。优选的，所述第三确定模块，包括：第一确定单元，用于利用所述等效单端口网络参数确定直流分层馈入点的最大的负荷容量；第二确定单元，用于根据所述最大的负荷容量确定直流分层馈入点的电压稳定裕度。本专利技术的有益效果：本专利技术提供的技术方案，通过将交直流系统从一个直流落点等值成单端口网络，将另一个直流落点以及系统负荷对该落点的影响用虚拟电压、虚拟阻抗或是虚拟功率来体现，等值完毕后，通过阻抗匹配定理求得该落点的电压稳定裕度，考虑了交流负荷以及其余直流馈入点对目标节点电压稳定裕度的影响，可以实时评价当前分层直流的运行状态及电网的安全稳定裕度，从而为直流运行及紧急控制策略的制定和构建交直流混连电网的在线辅助决策系统提供实施依据。需要指出的本专利技术提出的方法具有很强的通用性，不但使用于直流馈入点，对于交流负荷节点也同样适用。附图说明图1是本专利技术一种直流分层接入受端换流母线电压稳定裕度的量化方法的流程图；图2是本专利技术实施例中直流分层馈入点电压稳定分析框架图；图3是本专利技术实施例中锡泰直流分层接入直流近区实际电网网架结构图；图4是本专利技术实施例中锡泰直流分层接入受端简化图；图5是本专利技术实施例中从锡泰直流高端即23节点进本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种直流分层接入受端换流母线电压稳定裕度的量化方法，其特征在于，所述方法包括：根据电力系统中负荷节点的负荷类型，将所述负荷节点等效为虚拟负荷节点；确定直流分层馈入点与虚拟负荷节点间的电网参数，并利用所述电网参数建立直流分层馈入点的电路方程；根据所述电路方程确定直流分层馈入点的等效单端口网络参数；利用所述等效单端口网络参数确定直流分层馈入点的电压稳定裕度。

【技术特征摘要】
1.一种直流分层接入受端换流母线电压稳定裕度的量化方法，其特征在于，所述方法包括：根据电力系统中负荷节点的负荷类型，将所述负荷节点等效为虚拟负荷节点；确定直流分层馈入点与虚拟负荷节点间的电网参数，并利用所述电网参数建立直流分层馈入点的电路方程；根据所述电路方程确定直流分层馈入点的等效单端口网络参数；利用所述等效单端口网络参数确定直流分层馈入点的电压稳定裕度。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据电力系统中负荷节点的负荷类型，将所述负荷节点等效为虚拟负荷节点，包括：若负荷节点为恒电流型负荷节点，则将负荷节点等效为虚拟电压负荷节点；若负荷节点为恒阻抗型负荷节点，则将负荷节点等效为虚拟阻抗负荷节点；若负荷节点为恒功率型负荷节点，则将负荷节点等效为虚拟功率负荷节点。3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述确定直流分层馈入点与虚拟负荷节点间的电网参数，包括：按下式确定直流分层馈入点i与虚拟电压负荷节点j间的虚拟电压：上式中，Zij为i与j间的阻抗，Ij为j的电流，LC为虚拟电压负荷节点集合；按下式确定i与虚拟阻抗负荷节点k间的虚拟阻抗：上式中，Zik为i与k间的阻抗，Ik为k的电流，Ii为i的电流，LZ为虚拟阻抗负荷节点集合；按下式确定i与虚拟功率负荷节点l间的虚拟功率：上式中，Zil为i与l间的阻抗，Zii为i的自阻抗，Il为l的电流，Vi*为i的电压的共轭复数，LS为虚拟功率负荷节点集合。4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述利用所述电网参数建立直流分层馈入点的电路方程，包括：按下式建立直流分层馈入点i的电路方程：上式中，Vi为i的电压，LC为虚拟电压负荷节点集合，Ii为i的电流，LZ为虚拟阻抗负荷节点集合，Vi*为i的电压的共轭复数，LS为虚拟功率负荷节点集合，G为电力系统中发电机节点集合，Ij为虚拟电压负荷节点j的电流，Zij为i与j间的阻抗，Ik为虚拟阻抗负荷节点k的电流，Zik为i与k间的阻抗，Il为虚拟功率负荷节点l的电流，Zil为i与l间的阻抗，Zii为i的自阻抗，Ig为电力系统中发电机节点g的电流，Zig为i与g间的阻抗。5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述电路方程确定直流分层馈入点的等效单端口网络参数，包括：按下式确定直流分层馈入点i的等效单端口网络的等值电动势Eeq(i)...

【专利技术属性】
技术研发人员：王琦，易俊，汤奕，朱亮亮，王建明，张健，罗红梅，张鑫，林俊杰，
申请(专利权)人：中国电力科学研究院，国家电网公司，东南大学，国网江苏省电力公司，国网江苏省电力公司电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：北京,11