一种特高压直流弱受端电网的同步调相机配置方法技术

本发明专利技术公开了一种特高压直流弱受端电网的同步调相机配置方法，该方法包括：建立同步调相机最优配置模型，包括以减少为保持弱受端电网暂态电压稳定而预留的发电机组旋转备用容量为基础，考虑变电站可配置调相机台数、机组旋转备用容量和受端电网暂态电压稳定等约束条件。依据发电机组旋转备用容量与节点动态无功配置容量的灵敏度关系，确定调相机在弱受端电网的最优配置节点排序；利用最优配置节点排序和迭代法求取调相机在弱受端电网的最优配置台数和容量。本发明专利技术的方法能有效提高调相机对弱受端电网的暂态电压支撑作用，释放了发电机组的旋转备用容量，提升了负荷高峰期间发电机组的带负荷能力，具有良好的工程应用价值。

【技术实现步骤摘要】
一种特高压直流弱受端电网的同步调相机配置方法
本专利技术涉及动态无功配置
，尤其涉及一种特高压直流弱受端电网的同步调相机配置方法。
技术介绍
随着特高压直流输电系统的发展和送电功率提升，直流受端电网的电压稳定问题日益凸显。主要体现在特高压直流一般馈入负荷密集地区，其换相失败的快速恢复过程中所需无功功率大幅增加，导致负荷密集地区电网动态无功支撑不足，受端电网电压失稳风险高。目前，在特高压直流弱受端电网配置动态无功补偿设备是提高电网暂态电压稳定水平的有效措施。动态无功补偿设备主要有同步调相机、静止同步补偿器等。如何实现动态无功补偿设备在弱受端电网的最优配置，特别是同步调相机的配置对改善特高压直流弱受端电网的电压稳定性具有重要实际意义。目前国内外，同步调相机的配置主要用于提升系统暂态电压稳定水平和抑制暂态过电压。这些方法考虑通过优化配置调相机以提高特高压直流系统本身的故障抵御能力，较少从特高压直流弱受端电网的实际需求角度优化同步调相机配置。考虑到现有技术中同步调相机配置的主要目标是提升系统暂态电压稳定和抑制暂态过电压，故没有从特高压直流弱受端电网电压稳定的整体需求优化同步调相机的配置，从而难以充分发挥调相机的快速无功调节能力对受端电网的电压支撑作用。
技术实现思路
基于上述技术问题，本专利技术提出一种特高压直流弱受端电网的同步调相机配置方法，以减少发电机组旋转备用容量为基础的弱受端电网同步调相机最优配置模型，有效提高调相机对弱受端电网的暂态电压支撑作用，降低发电机组的旋转备用容量，提升负荷高峰期间发电机组带负荷能力，满足社会用电需求。为解决上述问题，本专利技术提供了一种特高压直流弱受端电网的同步调相机配置方法，包括如下步骤：步骤S1：以减少为保持弱受端电网暂态电压稳定而预留的发电机组旋转备用容量和调相机配置台数为优化目标，以变电站可配置调相机台数、机组旋转备用容量和受端电网暂态电压稳定为约束条件，建立特高压直流弱受端电网的同步调相机最优配置模型；步骤S2：利用摄动法求取发电机组旋转备用容量与节点动态无功配置容量的灵敏度关系系数Sj，确定调相机在弱受端电网的最优配置节点排序Ssj；步骤S3：基于步骤S1中所述的同步调相机最优配置模型和步骤S2所述的最优配置节点排序Ssj，并考虑到发电机组旋转备用总容量的大小，采用迭代法求取调相机在弱受端电网的最优配置点和台数。进一步的，步骤S1的具体包括：步骤S1.1：以特高压直流弱受端电网发电机组的旋转备用容量与期望值偏差最小和同步调相机配置台数最少，建立同步调相机在特高压直流弱受端电网配置的目标函数：其中，Presi、Prefi分别为发电机组预留的旋转备用容量及其期望值；Nsj为节点j配置的同步调相机台数；λ1、λ2分别为发电机组旋转备用容量和同步调相机配置的代价加权系数；M、N分别为预留旋转备用的发电机台数、电网节点数。步骤S1.2：以系统动态模型方程、节点可配置调相机台数、发电机组旋转备用容量和受端电网暂态电压稳定等，建立同步调相机在特高压直流弱受端电网配置的约束条件：Nsj≤Nsmaxj(3)Prmini≤Presi≤Prmaxi(4)Vs(tf)≥0.8p.u.,tf≥10s(5)其中，Prmaxi、Prmini分别为发电机组预留的旋转备用容量的上、下限；Nsmaxj为节点j最大可配置的同步调相机台数；Vs为节点电压，tf为系统故障切除后时间；x为系统状态变量，包括发电机或同步调相机的励磁电势、功角、角速度以及感应电动机滑差；y为代数变量，包括线路功率、负荷功率以及直流受端系统与电网交换的功率；步骤S1.3：基于步骤S1.1和步骤S1.2所述的目标函数和约束条件，建立基于式(1)-(5)的特高压直流弱受端电网的同步调相机最优配置模型。进一步的，步骤S2具体包括：步骤S2.1：利用摄动法在弱受端电网节点j配置动态无功容量ΔQsj，基于时域仿真求取发电机组旋转备用容量的偏差量与动态无功配置容量的灵敏度关系Sj其中，ΔPresi为发电机组预留旋转备用容量的偏差；步骤S2.2：基于步骤S2.1所述灵敏度关系Sj，将Sj中元素按从大到小排序，形成调相机在弱受端电网的最优配置节点序列Ssj＝[(S1,bus1),…,(Sj,busj),…,(SM,busM)]，其中，busj表示第j个弱受端电网节点。进一步的，步骤S3具体包括：步骤S3.1：基于步骤S2.2所述的最优配置节点序列Ssj，在满足式(3)条件下形成同步调相机在弱受端电网的配置方案Nc＝[(busj,Nsj)]，Nsj＝Nsmaxj，j＝1；步骤S3.2：调相机配置方案Nc在满足式(5)的暂态电压稳定要求下，求取发电机组旋转备用总容量Ptres，检验发电机组旋转备用总容量Ptres是否满足式(7)，如果Ptres不满足式(7)，则进入步骤S3.3；如果Ptres满足式(7)，则进入步骤S3.4；(Ptres-Ptref)/Ptref≥ε,0≤ε≤0.05(7)其中，Ptref为发电机组旋转备用总容量的期望值；步骤S3.3：调整同步调相机在弱受端电网的配置方案，将最优配置节点序列Ssj中第j个元素所对应的节点增加到同步调相机配置方案Nc中，即Nc＝[(bus1,Nsmax1),...,(busj,Nsj)]，Nsj＝Nsmaxj，j＝j+1，跳转到步骤S3.2；步骤S3.4：优化同步调相机在弱受端电网的配置方案，减少在节点j的同步调相机配置台数，Nsj＝Nsj-1，即同步调相机配置方案Nc＝[(bus1,Nsmax1),...,(busj,Nsj-1)]；步骤S3.5：调相机配置方案Nc在满足式(5)的暂态电压稳定要求下，求取发电机组旋转备用总容量Ptres，并检验Ptres是否满足式(7)；如果Ptres满足式(7)，则进入步骤S3.4，如果Ptres不满足式(7)，则得到同步调相机在弱受端电网的最优配置方案Ncopt＝[(bus1,Nsmax1),…,(busj,Nsj-1)]。此外，本专利技术还公开了一种特高压直流弱受端电网的同步调相机配置系统，包括：至少一个处理器以及与所述处理器通信连接的至少一个存储器，其中：所述存储器存储有可被所述处理器执行的程序指令，所述处理器调用所述程序指令能够执行如上述任一项的配置方法。此外，本专利技术还公开了一种非暂态计算机可读存储介质，所述非暂态计算机可读存储介质存储计算机指令，所述计算机指令使所述计算机执行如上述任一项所述的配置方法。本专利技术提出了一种特高压直流弱受端电网的同步调相机配置方法，与现有技术相比，该配置方法具有如下优点和有益效果：1)本专利技术针对特高压直流弱受端电网的同步调相机配置问题，提出了一种以降低发电机组旋转备用容量为核心的同步调相机配置方法，先以减少为保持弱受端电网暂态电压稳定而预留发电机组旋转备用容量和调相机配置台数为目标建立本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种特高压直流弱受端电网的同步调相机配置方法，其特征在于，包括如下步骤：/n步骤S1：以减少为保持弱受端电网暂态电压稳定而预留的发电机组旋转备用容量和调相机配置台数为优化目标，以变电站可配置调相机台数、机组旋转备用容量和受端电网暂态电压稳定为约束条件，建立特高压直流弱受端电网的同步调相机最优配置模型；/n步骤S2：利用摄动法求取发电机组旋转备用容量与节点动态无功配置容量的灵敏度关系系数S

【技术特征摘要】
1.一种特高压直流弱受端电网的同步调相机配置方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤S1：以减少为保持弱受端电网暂态电压稳定而预留的发电机组旋转备用容量和调相机配置台数为优化目标，以变电站可配置调相机台数、机组旋转备用容量和受端电网暂态电压稳定为约束条件，建立特高压直流弱受端电网的同步调相机最优配置模型；
步骤S2：利用摄动法求取发电机组旋转备用容量与节点动态无功配置容量的灵敏度关系系数Sj，确定调相机在弱受端电网的最优配置节点排序Ssj；
步骤S3：基于步骤S1中所述的同步调相机最优配置模型和步骤S2所述的最优配置节点排序Ssj，并考虑到发电机组旋转备用总容量的大小，采用迭代法求取调相机在弱受端电网的最优配置点和台数。


2.根据权利要求1所述的特高压直流弱受端电网的同步调相机配置方法，其特征在于，步骤S1具体包括：
步骤S1.1：以特高压直流弱受端电网发电机组的旋转备用容量与期望值偏差最小和同步调相机配置台数最少，建立同步调相机在特高压直流弱受端电网配置的目标函数：



其中，Presi、Prefi分别为发电机组预留的旋转备用容量及其期望值；Nsj为节点j配置的同步调相机台数；λ1、λ2分别为发电机组旋转备用容量和同步调相机配置的代价加权系数；M、N分别为预留旋转备用的发电机台数、电网节点数。
步骤S1.2：以系统动态模型方程、节点可配置调相机台数、发电机组旋转备用容量和受端电网暂态电压稳定等，建立同步调相机在特高压直流弱受端电网配置的约束条件：



Nsj≤Nsmaxj(3)
Prmini≤Presi≤Prmaxi(4)
Vs(tf)≥0.8p.u.,tf≥10s(5)
其中，Prmaxi、Prmini分别为发电机组预留的旋转备用容量的上、下限；Nsmaxj为节点j最大可配置的同步调相机台数；Vs为节点电压，tf为系统故障切除后时间；x为系统状态变量，包括发电机或同步调相机的励磁电势、功角、角速度以及感应电动机滑差；y为代数变量，包括线路功率、负荷功率以及直流受端系统与电网交换的功率；
步骤S1.3：基于步骤S1.1和步骤S1.2所述的目标函数和约束条件，建立基于式(1)-(5)的特高压直流弱受端电网的同步调相机最优配置模型。


3.根据权利要求2所述的特高压直流弱受端电网的同步调相机配置方法，其特征在于，步骤S2具体包括：
步骤S2.1：利用摄动法在弱受端电网节点j配置动态无功容量ΔQsj，基于时域仿真求取发电机组旋转备用容量的偏差量与动态无功配置容量的灵敏度关系Sj



其中，ΔPresi...

【专利技术属性】
技术研发人员：崔挺，胡臻，陈道君，王玎，邹妍晖，沈阳武，呙虎，向萌，柳永妍，
申请(专利权)人：国网湖南省电力有限公司，国网湖南省电力有限公司电力科学研究院，国家电网有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南;43