一种交直流混联直流多馈入受端电网强度获得方法技术

本发明专利技术公开了一种交直流混联直流多馈入受端电网强度获得方法。本发明专利技术通过静态电压稳定的鞍结点分岔分析方法，建立考虑无功补偿电容的直流多馈入系统的系统特征方程；由电网检测得到直流输送功率对角矩阵并转换为逆矩阵，由受端交流电网通过戴维南等效得到的考虑无功补偿电容的等值导纳矩阵，将逆矩阵与等值导纳矩阵代入系统特征方程中进行求解，得到直流多馈入系统的有效广义短路比，根据有效广义短路比判断得到考虑无功补偿电容的直流多馈入系统受端电网强度。本发明专利技术提出的有效广义短路比物理机理明确及对交流系统强度刻画准确，可应用于考虑无功补偿电容的交直流混联直流多馈入受端电网强度判断，使交直流混联直流多馈入系统稳定运行。

A method to obtain the strength of AC-DC hybrid DC multi infeed receiving power grid

【技术实现步骤摘要】
一种交直流混联直流多馈入受端电网强度获得方法
本专利技术涉及受端电网强度获得方法，尤其是一种考虑无功补偿电容的交直流混联直流多馈入受端电网强度获得方法。
技术介绍
由于我国能源和负荷分布呈现水电资源集中于西南部地区，风、光、火电资源集中于西北部地区，负荷中心集中于中东部及东部沿海地区的高度逆向分布特点，远距离、大容量、跨区域的电力输送通道建设显得尤为迫切。近些年来，随着电网换相高压直流输电技术的快速发展及投运，多回直流落点集中于同一交流受端电网的直流多馈入系统已经在我国三华及南方电网中形成。然而，MIDC中不仅存在交流系统和直流系统的相互耦合，还存在不同直流系统间的相互耦合，具体表现在不同直流换流站之间复杂的电压相互作用，这使得直流多馈入系统在规划、设计和运行中较直流单馈入系统更难分析，其电压稳定性问题尤为突出。目前，针对直流多馈入系统的电压稳定性通常使用受端交流电网的强度来衡量，国内外学者对其具体强度衡量问题进行了大量研究并提出了多种强度评价指标如：1)CIGRE直流工作组最早基于多馈入相互作用影响因子指标提出了多馈入短路比指标，基于MISCR指标，此后大量基于该指标的改良指标被广泛用于直流多馈入系统的规划和稳定分析中。上述工作虽解决了直流多馈入系统强度评价指标的缺失问题，但是其物理意义不清晰，强度区分边界值不准确。2)基于综合短路比指标虽解决了强度区分边界准确的问题，但是其数学计算复杂，指标不仅取决于交流系统参数，还取决于直流系统及系统工作点，不具有普适性，对于系统规划和设计和稳定运行指导有限。3)基于模态分析法的广义短路比指标虽然克服了传统多馈入指标物理意义不明确及边界刻画不准确的缺陷，但其推导需基于若干假设条件，如线路为纯电抗，直流无功功率需就地近似由无功补偿电容完全补偿等。在实际电力系统中，这些假设条件过于苛刻，当假设条件弱化后，广义短路比的适应性问题目前尚缺乏深入的研究。
技术实现思路
为解决上述问题，本专利技术提出一种考虑无功补偿电容的交直流混联直流多馈入受端电网强度获得方法，其用以克服广义短路比推导过程中需假设直流消耗无功近似完全补偿，无功补偿容量与直流系统额定容量成比例的缺陷，并能准确判断考虑无功补偿电容的交直流混联直流多馈入受端电网强度。本专利技术采用的技术方案如下：一种交直流混联直流多馈入受端电网强度获得方法，其包括：通过静态电压稳定的鞍结点分岔分析方法，建立直流多馈入系统的系统特征方程；由电网检测得到直流输送功率对角矩阵并转换为逆矩阵diag-1(P1,...,Pi...,Pn)，n表示交直流系统中直流的总数，Pi表示第i条直流的传输功率，由受端交流电网通过戴维南等效得到考虑无功补偿电容的等值导纳矩阵B′，将逆矩阵diag-1(P1,...,Pi...,Pn)与考虑无功补偿电容的等值导纳矩阵B′代入系统特征方程中，求解得到直流多馈入系统的有效广义短路比EgSCR，根据直流多馈入系统有效广义短路比EgSCR判断得到考虑无功补偿电容的直流多馈入受端电网强度。进一步地，所述直流多馈入系统的系统特征方程为以下公式：其中，κ表示直流特性，B′表示考虑无功补偿电容的节点导纳矩阵，表示直流的功率因数角，I表示单位矩阵，diag(P1,...,Pn)表示直流输送功率对角矩阵，det表示矩阵的行列式。进一步地，所述系统特征方程的求解具体采用以下方式：1)将所述逆矩阵diag-1(P1,...,Pn)与考虑无功补偿电容的等值导纳矩阵B′通过矩阵相乘，得到交直流系统的有效扩展雅克比矩阵J′eq＝-diag-1(P1,...,Pn)B′；2)对有效扩展雅克比矩阵J′eq进行特征值分解，得到有效扩展雅克比矩阵J′eq的特征矩阵diag{λ1,λ2,…,λn}；3)最后取有效扩展雅克比阵Je′q的特征矩阵diag{λ1,λ2,…,λn}的最小特征值λ1，作为直流多馈入系统有效广义短路比EgSCR。进一步地，直流特性κ与有效广义短路比EgSCR的关系采用以下公式表示：进一步地，所述根据直流多馈入系统有效广义短路比EgSCR判断得到考虑无功补偿电容的直流多馈入受端电网强度的具体内容为：有效广义短路比EgSCR＝1.5为临界有效广义短路比，有效广义短路比EgSCR＝2.5为边界有效广义短路比；当有效广义短路比小于1.5时，多馈入直流系统是极弱系统；当虚拟短路比大于2.5时，多馈入直流系统是强系统；有效广义短路比在1.5和2.5之间，多馈入直流系统是弱系统。进一步地，所述的直流多馈入系统有效广义短路比EgSCR与直流逆变侧交流电压UI和系统参数ξ相关，系统参数ξ包括直流馈入直流电流、功率、熄弧角、换流器电压变比和换相重叠角，I表示直流的序数。进一步地，考虑无功补偿电容的等值导纳矩阵B′采用以下公式表示：其中，Bii和Bij为等效导纳矩阵元素，分别为自导纳和互导纳，Bci为第i条直流的无功补偿电容。进一步地，有效扩展雅克比矩阵J′eq采用以下公式表示：J′eq＝-diag-1(P1,...,Pn)B′其中，P1,...,Pn分别为第1直流到第n直流的传输功率，B′为考虑无功补偿电容的等值导纳矩阵。进一步地，有效扩展雅克比矩阵的特征值分解采用以下公式表示：W-1J′eqW＝diag{λ1,λ2,…,λn}，其中，W为有效扩展雅克比矩阵的右特征向量矩阵，diag{λ1,λ2,…,λn}为有效扩展雅克比矩阵的特征值矩阵。进一步地，有效扩展雅克比矩阵的特征值采用以下公式表示后，取最小值：λ1<λ2≤…≤λn，其中，λ1,λ2,…,λn为有效扩展雅克比矩阵的特征值。本专利技术具有的有益效果是：本专利技术能够与单馈入系统统一起来，可使多馈入短路比的物理意义明确，即与多馈入交直流系统的静态电压稳定直接联系起来，并能准确判断考虑无功补偿电容的交直流混联直流多馈入受端电网强度。附图说明图1为本专利技术具体实施方式仿真验证中DIGSILNT使用的CIGRE直流经典模型图；图2为本专利技术具体实施方式仿真验证中功率、母线电压和戴维南等效电势曲线图；图3为本专利技术具体实施方式仿真验证中功率、母线电压、换相重叠角及戴维南电势曲线图；图4为本专利技术具体实施方式仿真验证中的直流多馈入系统戴维南等效图。具体实施方式下面结合说明书附图及具体实施方式对本专利技术作进一步详细说明。实施例本实施例提供一种考虑无功补偿电容的交直流混联直流多馈入受端电网强度获得方法，其步骤如下：通过静态电压稳定的鞍结点分岔分析方法，建立得到直流多馈入系统的系统特征方程，由电网检测得到直流输送功率对角矩阵并转换为逆矩阵diag-1(P1,...,Pn)，n表示交直流系统中直流的总数，Pi表示第i条直流的传输功率，由受端交流电网通过戴维南等效得到考虑无功补偿电容的等值导纳矩阵B′，将逆矩阵diag-1(P本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种交直流混联直流多馈入受端电网强度获得方法，其特征在于，包括：/n通过静态电压稳定的鞍结点分岔分析方法，建立直流多馈入系统的系统特征方程；/n由电网检测得到直流输送功率对角矩阵并转换为逆矩阵diag

【技术特征摘要】
1.一种交直流混联直流多馈入受端电网强度获得方法，其特征在于，包括：
通过静态电压稳定的鞍结点分岔分析方法，建立直流多馈入系统的系统特征方程；
由电网检测得到直流输送功率对角矩阵并转换为逆矩阵diag-1(P1,...,Pi...,Pn)，n表示交直流系统中直流的总数，Pi表示第i条直流的传输功率，由受端交流电网通过戴维南等效得到考虑无功补偿电容的等值导纳矩阵B′，将逆矩阵diag-1(P1,...,Pi...,Pn)与考虑无功补偿电容的等值导纳矩阵B′代入系统特征方程中，求解得到直流多馈入系统的有效广义短路比EgSCR，根据直流多馈入系统有效广义短路比EgSCR判断得到考虑无功补偿电容的直流多馈入受端电网强度。


2.根据权利要求1所述的一种交直流混联直流多馈入受端电网强度获得方法，其特征在于，所述直流多馈入系统的系统特征方程为以下公式：



其中，κ表示直流特性，B′表示考虑无功补偿电容的节点导纳矩阵，表示直流的功率因数角，I表示单位矩阵，diag(P1,...,Pn)表示直流输送功率对角矩阵，det表示矩阵的行列式。


3.根据权利要求2所述的一种交直流混联直流多馈入受端电网强度获得方法，其特征在于，所述系统特征方程的求解具体采用以下方式：
1)将所述逆矩阵diag-1(P1,...,Pn)与考虑无功补偿电容的等值导纳矩阵B′通过矩阵相乘，得到交直流系统的有效扩展雅克比矩阵J′eq＝-diag-1(P1,...,Pn)B′；
2)对有效扩展雅克比矩阵J′eq进行特征值分解，得到有效扩展雅克比矩阵J′eq的特征矩阵diag{λ1,λ2,…,λn}；
3)最后取有效扩展雅克比阵J′eq的特征矩阵diag{λ1,λ2,…,λn}的最小特征值λ1，作为直流多馈入系统有效广义短路比EgSCR。


4.根据权利要求2所述的一种交直流混联直流多馈入受端电网强度获得方法，其特征在于，直流特性κ与有效广义短路比EgSCR的关系采用以下公式表示：





5.根据权利要求1-4任一项所述的一种交直流混联直流多馈入受端电网强度获得方...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐谦，戴攀，辛焕海，汪家铭，章枫，
申请(专利权)人：国网浙江省电力有限公司经济技术研究院，浙江大学，
类型：发明
国别省市：浙江;33