混合多端输电系统直流外特性测试方法、系统及设备技术方案

本发明专利技术实施例涉及一种混合多端输电系统直流外特性测试方法、系统及设备，应用于混合多端直流输电系统，混合多端直流输电系统至少包括送端换流站、第一受端换流站和第二受端换流站；通过实时仿真平台测试混合多端直流输电系统的外特性数据，基于第二受端换流站的直流电压参考值和送端换流站的触发角参考值，采用四种测试模式对送端换流站、第一受端换流站和第二受端换流站进行外特性测试得到至少四组送端换流站、第一受端换流站和第二受端换流站外特性数据，将获得的外特性数据在一个坐标中绘制，得到准确的混合多端直流输电系统的外特性曲线，利于直流输电系统分析、运行人员掌握含混合多端直流系统的大电网运行特性，提高电网安全稳定运行水平。

【技术实现步骤摘要】
混合多端输电系统直流外特性测试方法、系统及设备
本专利技术涉及电力系统
，尤其涉及一种混合多端输电系统直流外特性测试方法、系统及设备。
技术介绍
基于晶闸管技术的电网换相换流站的高压直流输电系统(LCC-HVDC)经过几十年的发展，高压直流输电系统技术已经非常成熟。目前电流源型高压直流输电系统LCC-HVDC广泛应用于远距离大容量输电、异步电网互联等场合。然而电流源型高压直流输电系统LCC-HVDC对所连接交流电网要求较高，无法实现无源运行，运行过程中需要消耗大量无功功率，在一定程度中制约了其进一步发展。直流输电系统外特性表征指的是换流站端口对外呈现的直流电压Ud、直流电流Id特性，直流电压、直流电流的特性是衡量换流站运行特性，评价换流站动态性能、分析换流站对交直流电网影响的重要依据。目前已有学术界对传统常规直流的外特性已有大量研究，但对于两端柔性直流外特性的研究较少。其中，模块化多电平换流站(modularmultilevelconverter，MMC)具有模块化设计、扩展性强、功率四象限灵活运行、交流电压谐波少、占地面积小等优点，近年来在交流电网异步互联、风电场接入等领域得到了广泛的研究和利用。现有对直流输电系统外特性研究的技术方案针对的是传统常规直流输电系统，且其技术方案是通过故障试验获取外特性数据，不能获取完整的外特性曲线，传统常规直流输电系统两端的换流站均为LCC换流站，与两端柔性直流外特性存在显著差异。如中国知识产权局公开申请号201310641764.4，公告号CN103605871A的“一种基于直流外特性拟合的大电网仿真分析方法”专利技术专利，该方法是在待研究直流近区建立等值小系统，并搭建其电磁暂态模型；针对待研究故障通过电磁暂态仿真得到直流功率外特性曲线，并用阶梯曲线进行拟合；在大电网中多个切负荷操作模拟，并在相同故障下进行仿真分析，但是该方法在对柔性直流系统中电磁暂态模型难以准确模拟直流动态响应特性，导致分析的结果不准确。
技术实现思路
本专利技术实施例提供了一种混合多端输电系统直流外特性测试方法、系统及设备，用于解决现有对直流输电系统外特性测试是通过故障试验获取外特性数据，但获取的外特性数据不全，无法完全展示其外特性曲线的技术问题。为了实现上述目的，本专利技术实施例提供如下技术方案：一种混合多端输电系统直流外特性测试系统，混合多端直流输电系统包括送端换流站和受端换流站，包括以下步骤：S1.将所述混合多端直流输电系统与实时仿真测试平台连接，在所述实时仿真测试平台上设置测试参数；S2.采用四种测试模式对所述送端换流站和所述第一受端换流站以及所述第一受端换流站和所述第二受端换流站的外特性进行测试，得到四组送端换流站外特性数据、八组第一受端换流站外特性数据和四组第二受端换流站外特性数据；S3.将四组送端换流站外特性数据、八组第一受端换流站外特性数据和四组第二受端换流站外特性数据在电压电流坐标中绘制曲线，得到混合多端直流输电系统的外特性曲线；其中，所述电压电流坐标中，电压为纵坐标，电流为横坐标；四种测试模式分别为第一种测试模式、第二种测试模式、第三种测试模式和第四种测试模式。优选地，所述实时仿真测试平台设置的测试参数包括直流操作处于单极大地回线状态、所述混合多端直流输电系统的电压调至额定电压、所述送端换流站、所述第一受端换流站和所述第二受端换流站的分接头控制设置为手动模式、退出所述混合多端直流输电系统所有保护及相关跳闸出口逻辑、所述实时仿真测试平台退出电流裕度补偿功能以及放开定电压站电压参考上下限值。优选地，采用第一种测试模式对所述送端换流站和所述第一受端换流站的外特性进行测试具体包括：将所述第二受端换流站的子模块电容电压固定为当前工况稳态值，从所述实时仿真测试平台中获得此时所述第二受端换流站的第一直流电压参考值Udref0以及所述送端换流站和所述第一受端换流站的直流电压、直流电流；基于所述第二受端换流站的第一直流电压参考值Udref0，根据Udrefk+1＝Udrefk+ΔU逐渐升高所述第二受端换流站的直流电压，从所述实时仿真测试平台中获得每次升高直流电压后对应所述送端换流站和所述第一受端换流站的直流电压、直流电流，直至所述送端换流站的直流电流为0时，结束对所述送端换流站和所述第一受端换流站的外特性测试，得到第一组的所述送端换流站外特性数据和所述第一受端换流站外特性数据；其中，k＝0，1，2，……。优选地，采用第二种测试模式对所述送端换流站和所述第一受端换流站的外特性进行测试具体包括：将经过第一种测试模式的所述混合多端直流输电系统恢复至所述第一种测试模式测试前的稳定运行状态，将所述第二受端换流站的子模块电容电压固定为当前工况稳态值，从所述实时仿真测试平台中获得此时所述第二受端换流站的直流电压作为第二直流电压参考值Udref0'；基于所述第二受端换流站的第二直流电压参考值Udref0'，根据Udref'j+1＝Udref'j-ΔU逐渐降低所述第二受端换流站的直流电压，从所述实时仿真测试平台中获得每次降低直流电压后对应所述送端换流站和所述第一受端换流站的直流电压、直流电流，直至所述送端换流站的直流电流发生变化时，结束对所述送端换流站和所述第一受端换流站的外特性测试，得到第二组的所述送端换流站外特性数据和所述第一受端换流站外特性数据；其中，j＝0，1，……，N，所述送端换流站的直流电流发生变化是指第j+1次所述送端换流站的直流电流小于第j次所述送端换流站的直流电流。优选地，采用第三种测试模式对所述送端换流站和所述第一受端换流站的外特性进行测试具体包括：基于经过第二种测试模式对所述送端换流站和所述第一受端换流站的外特性测试结束时，从所述实时仿真测试平台中获得此时所述第二受端换流站的直流电压作为第三直流电压参考值Udref0”；基于所述第二受端换流站的第三直流电压参考值Udref0”，根据Udref”j+1＝Udref”j-ΔU逐渐降低所述第二受端换流站的直流电压，从所述实时仿真测试平台中获得每次降低直流电压后对应所述送端换流站和所述第一受端换流站的直流电压、直流电流，直至所述第一受端换流站的直流电流发生变化时，结束对所述送端换流站和所述第一受端换流站的外特性测试，得到第三组的所述送端换流站外特性数据和所述第一受端换流站外特性数据；其中，所述第一受端换流站的直流电流发生变化是指第j+1次所述第一受端换流站的直流电流小于第j次所述第一受端换流站的直流电流。优选地，采用第四种测试模式对所述送端换流站和所述第一受端换流站的外特性进行测试具体包括：在第三种测试模式对所述送端换流站和所述第一受端换流站的外特性测试后，从所述实时仿真测试平台中获得此时所述第二受端换流站的直流电压作为第四直流电压参考值Udref0”'；基于所述第二受端换流站的第四直流电压参考值Udref0”'，根据Udref”'j+1＝Udref”'j-ΔU逐渐降低所述第二受端换流站的直流电压本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种混合多端输电系统直流外特性测试方法，应用于混合多端直流输电系统，混合多端直流输电系统至少包括三个换流站，三个所述换流站分别为送端换流站、第一受端换流站和第二受端换流站，其特征在于，包括以下步骤：/nS1.将所述混合多端直流输电系统与实时仿真测试平台连接，在所述实时仿真测试平台上设置测试参数；/nS2.采用四种测试模式对所述送端换流站和所述第一受端换流站以及所述第一受端换流站和所述第二受端换流站的外特性进行测试，得到四组送端换流站外特性数据、八组第一受端换流站外特性数据和四组第二受端换流站外特性数据；/nS3.将四组送端换流站外特性数据、八组第一受端换流站外特性数据和四组第二受端换流站外特性数据在电压电流坐标中绘制曲线，得到混合多端直流输电系统的外特性曲线；/n其中，所述电压电流坐标中，电压为纵坐标，电流为横坐标；四种测试模式分别为第一种测试模式、第二种测试模式、第三种测试模式和第四种测试模式。/n

【技术特征摘要】
1.一种混合多端输电系统直流外特性测试方法，应用于混合多端直流输电系统，混合多端直流输电系统至少包括三个换流站，三个所述换流站分别为送端换流站、第一受端换流站和第二受端换流站，其特征在于，包括以下步骤：
S1.将所述混合多端直流输电系统与实时仿真测试平台连接，在所述实时仿真测试平台上设置测试参数；
S2.采用四种测试模式对所述送端换流站和所述第一受端换流站以及所述第一受端换流站和所述第二受端换流站的外特性进行测试，得到四组送端换流站外特性数据、八组第一受端换流站外特性数据和四组第二受端换流站外特性数据；
S3.将四组送端换流站外特性数据、八组第一受端换流站外特性数据和四组第二受端换流站外特性数据在电压电流坐标中绘制曲线，得到混合多端直流输电系统的外特性曲线；
其中，所述电压电流坐标中，电压为纵坐标，电流为横坐标；四种测试模式分别为第一种测试模式、第二种测试模式、第三种测试模式和第四种测试模式。


2.根据权利要求1所述的混合多端输电系统直流外特性测试方法，其特征在于，所述实时仿真测试平台设置的测试参数包括直流操作处于单极大地回线状态、所述混合多端直流输电系统的电压调至额定电压、所述送端换流站、所述第一受端换流站和所述第二受端换流站的分接头控制设置为手动模式、退出所述混合多端直流输电系统所有保护及相关跳闸出口逻辑、所述实时仿真测试平台退出电流裕度补偿功能以及放开定电压站电压参考上下限值。


3.根据权利要求1所述的混合多端输电系统直流外特性测试方法，其特征在于，采用第一种测试模式对所述送端换流站和所述第一受端换流站的外特性进行测试具体包括：
将所述第二受端换流站的子模块电容电压固定为当前工况稳态值，从所述实时仿真测试平台中获得此时所述第二受端换流站的第一直流电压参考值Udref0以及所述送端换流站和所述第一受端换流站的直流电压、直流电流；
基于所述第二受端换流站的第一直流电压参考值Udref0，根据Udrefk+1＝Udrefk+△U逐渐升高所述第二受端换流站的直流电压，从所述实时仿真测试平台中获得每次升高直流电压后对应所述送端换流站和所述第一受端换流站的直流电压、直流电流，直至所述送端换流站的直流电流为0时，结束对所述送端换流站和所述第一受端换流站的外特性测试，得到第一组的所述送端换流站外特性数据和所述第一受端换流站外特性数据；
其中，k＝0，1，2，……。


4.根据权利要求3所述的混合多端输电系统直流外特性测试方法，其特征在于，采用第二种测试模式对所述送端换流站和所述第一受端换流站的外特性进行测试具体包括：
将经过第一种测试模式的所述混合多端直流输电系统恢复至所述第一种测试模式测试前的稳定运行状态，将所述第二受端换流站的子模块电容电压固定为当前工况稳态值，从所述实时仿真测试平台中获得此时所述第二受端换流站的直流电压作为第二直流电压参考值Udref0'；
基于所述第二受端换流站的第二直流电压参考值Udref0'，根据Udref'j+1＝Udref'j-△U逐渐降低所述第二受端换流站的直流电压，从所述实时仿真测试平台中获得每次降低直流电压后对应所述送端换流站和所述第一受端换流站的直流电压、直流电流，直至所述送端换流站的直流电流发生变化时，结束对所述送端换流站和所述第一受端换流站的外特性测试，得到第二组的所述送端换流站外特性数据和所述第一受端换流站外特性数据；
其中，j＝0，1，……，N，所述送端换流站的直流电流发生变化是指第j+1次所述送端换流站的直流电流小于第j次所述送端换流站的直流电流。


5.根据权利要求4所述的混合多端输电系统直流外特性测试方法，其特征在于，采用第三种测试模式对所述送端换流站和所述第一受端换流站的外特性进行测试具体包括：
基于经过第二种测试模式对所述送端换流站和所述第一受端换流站的外特性测试结束时，从所述实时仿真测试平台中获得此时所述第二受端换流站的直流电压作为第三直流电压参考值Udref0”；
基于所述第二受端换流站的第三直流电压参考值Udref0”，根据Udref”j+1＝Udref”j-△U逐渐降低所述第二受端换流站的直流电压，从所述实时仿真测试平台中获得每次降低直流电压后对应所述送端换流站和所述第一受端换流站的直流电压、直流电流，直至所述第一受端换流站的直流电流发生变化时，结束对所述送端换流站和所述第一受端换流站的外特性测试，得到第三组的所述送端换流站外特性数据和所述第一受端换流站外特性数据；
其中，所述第一受端换流站的直流电流发生变化是指第j+1次所述第一受端换流站的直流电流小于第j次所述第一受端换流站的直流电流。


6.根据权利要求5所述的混合多端输电系统直流外特性测试方法，其特征在于，采用第四种测试模式对所述送端换流站和所述第一受端换流站的外特性进行测试具体包括：
在第三种测试模式对所述送端换流站和所述第一受端换流站的外特性测试后，从所述实时仿真测试平台中获得此时所述第二受端换流站的直流电压作为第四直流电压参考值Udref0”'；
基于所述第二受端换流站的第四直流电压参考值Udref0”'，根据Udref”'j+1＝Udref”'j-△U逐渐降低所述第二受端换流站的直流电压，从所述实时仿真测试平台中获得每次降低直流电压后对应所述送端换流站和所述第一受端换流站的直流电压、直流电流，直至所述送端换流站的直流电流为0.1pu时，结束对所述送端换流站和所述第一受端换流站的外特性测试，得到第四组的所述送端换流站外特性数据和所述第一受端换流站外特性数据。


7.根据权利要求1所述的混合多端输电系统直流外特性测试方法，其特征在于，采用第一种测试模式对所述第一受端换流站和所述第二受端换流站的外特性进行测试具体包括：
在第四种测试模式对所述送端换流站和所述第一受端换流站外特性测试后，将所述混合多端...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈钦磊，饶宏，郭琦，李书勇，林雪华，黄立滨，曾冠铭，罗超，刘志江，陈德扬，卢远宏，
申请(专利权)人：南方电网科学研究院有限责任公司，
类型：发明
国别省市：广东;44