一种混合直流输电受端电网接入方法和系统技术方案

本发明专利技术公开了一种混合直流输电受端电网接入方法和系统，计算常规直流接入不同备选变电站时的关键断面潮流变化率矩阵和直流多馈入短路比变化率矩阵；柔性直流接入不同备选变电站时的关键断面潮流变化率、受限母线短路电流变化率和备选变电站母线电压变化率矩阵，并归一化上述变化率矩阵；构建混合直流接入受端电网方案优化模型，求解混合直流接入受端电网方案优化模型，得到最佳备选变电站方案。本发明专利技术将混合直流入网优化问题转换为单一函数入网优化问题，计算更加简单速度快，可为直流输电的规划、建设及其在实际电网中的落点选择提供参考。

【技术实现步骤摘要】
一种混合直流输电受端电网接入方法和系统
本专利技术涉及直流输电
，具体涉及一种混合直流输电受端电网接入方法和系统。
技术介绍
我国能源紧张，尤其是负荷较重地区缺电情况严重，常需要大量区外来电。现国家积极推进水电、火电等大容量电源长距离外送至负荷较重区域。高压直流输电(HVDC)在远距离输电并网场合具有较好的应用远景。常规高压直流输电(LCC-HVDC即基于相控换流器的高压直流输电)已被大量应用于大功率的远距离传输。然而，大量的常规直流的接入对直流落点所在电网的稳定性造成了冲击。而柔性直流输电(VSC-HVDC即基于电压源换流器的高压直流输电)因其自身性能优势促使VSC(电压源换流器)与LCC(相控换流器)混合输电形式越来越受到重视。在多直流落点区域，混合直流中常直与柔直端在受端电网的落点选择也会引起受端电网关键断面、多馈入短路比、母线短路电流超限等情况。同时，混合直流的优势就是在交流故障期间，柔直可以对交流母线提供无功支撑以降低交流故障导致的常直换相失败的次数。目前，针对混合直流输电中各直流部分落点的选择与常规电源规划类似，通过经验分析或优先顺序法。但是，经验分析的方式大多是仅考虑电网拓扑，缺乏明确的指标进行衡量；由于两者组合可选择的落点过多，直接利用软件计算的方法也过于繁琐。
技术实现思路
为解决现有技术中的不足，本专利技术提供一种混合直流输电受端电网接入方法和系统，解决了多直流落点地区电网的不稳定、现有技术计算繁琐的问题，能对多直流落点附近片区电网中混合直流的规划进行快速、有效地选择。为了实现上述目标，本专利技术采用如下技术方案：一种混合直流输电受端电网接入方法，其特征在于：包括步骤：步骤一：甄选出具备高压直流输电接入条件的备选变电站；甄选出受端电网中潮流关键断面、变电站短路容量受限的母线；步骤二：遍历步骤一中选出的所有备选变电站，计算常规直流输电接入备选变电站时的关键断面潮流变化率矩阵和已有的直流落点所在母线的多直流馈入短路比变化率矩阵；计算柔性直流接入不同备选变电站时的关键断面潮流变化率矩阵、受限母线短路电流变化率矩阵、各备选变电站母线电压变化率矩阵；分别对上述矩阵进行归一化；步骤三：建立混合直流输电接入受端电网的优化模型，求解得到混合直流输电接入的最佳备选变电站。前述的一种混合直流输电受端电网接入方法，其特征是：所述甄选出受端电网中潮流关键断面，具体为：若受端电网中断面潮流超过其受限值的η倍，则该断面为受端电网中负荷重的潮流关键断面，η为断面潮流限制系数，受端电网中潮流关键断面总个数为n；甄选出变电站短路容量受限的母线，具体为：若母线的短路电流超过其受限值的δ倍，则该母线为短路容量受限母线，δ为母线短路电流限制系数，受端电网中短路容量受限的变电站母线总数为m。前述的一种混合直流输电受端电网接入方法，其特征是：所述常规直流输电接入备选变电站时的关键断面潮流变化率矩阵ΔS'LCC为：其中，ΔS'j,h表示常规直流输电接入第h个备选变电站、第j个关键断面的潮流值变化率，ΔS′h表示接入备选变电站h、所有关键断面的潮流值变化率集合；Sjh表示常规直流接入第h个备选变电站时、第j个关键断面的潮流值；Sj0表示第j个关键断面的初始潮流值，x为备选变电站总个数，n为受端电网中潮流关键断面总个数；j＝1～n,h＝1～x；已有的直流落点所在母线的多直流馈入短路比变化率矩阵ΔE'LCC为：其中，Ez0表示第z个已建直流落点所在母线的初始多馈入短路比，z＝1～l；Ezh表示常规直流接入备选变电站h时，第z个已建直流落点所在母线的多馈入短路比；ΔE′zh表示接入备选变电站h，直流落点z的所在母线的多馈入短路比变化率；ΔE'h表示接入备选变电站h，所有已建直流落点母线的多馈入短路比变化率集合，l为已建的直流落点总数；柔性直流接入不同备选变电站时的关键断面潮流变化率矩阵ΔS'VSC为：其中，表示柔性直流接入第h个备选变电站时、关键断面j的潮流值；表示柔性直流接入备选变电站h，关键断面j的潮流变化值；受限母线短路电流变化率矩阵ΔI'VSC为：其中，Iih表示柔性直流接入备选变电站h，短路电流受限母线i的短路电流值，i＝1～m；Ii0表示短路电流受限母线i的短路电流初始值，ΔI′ih表示柔性直流接入备选变电站h，短路电流受限母线i的短路电流变化值，m为受端电网中短路容量受限的变电站母线总数；各备选变电站母线电压变化率倒数矩阵ΔV'VSC表示为：其中，Vh0表示备选变电站h的母线电压初始值，Vhh表示柔性直流接入备选变电站h，备选变电站h的母线电压值；ΔV′hh表示柔性直流接入备选变电站h，备选变电站h的母线电压变化率的倒数；常规直流依次接入备选变电站h，h＝1,2,…,x时，所有关键断面潮流变化率归一化的矩阵为：式中，ΔS'jh为常规直流接入备选变电站h后的第j个关键断面潮流变化率，j＝1～n；为常规直流接入备选变电站h，所有关键断面的潮流值变化率归一化矩阵；已有的直流落点所在母线的多直流馈入短路比变化率归一化的矩阵为：式中，ΔE′zh为常规直流接入备选变电站h时，第z个直流落点所在母线的多直流馈入短路比变化率，z＝1,2，…,l；为常规直流接入变电站h，所有已建直流的落点所在母线的多馈入短路比变化率归一化矩阵；柔性直流接入不同备选变电站时的关键断面潮流变化率归一化矩阵为：式中，为柔性直流接入备选变电站h时，第j个关键断面的潮流变化率；为柔性直流接入备选变电站h，所有关键断面的潮流值变化率归一化矩阵；受限母线短路电流变化率归一化矩阵为：式中，ΔI′ih为柔性直流接入备选变电站h时，第i个受限母线的短路电流变化率；为柔性直流接入变电站h，所有短路容量受限母线的短路电流变化率归一化矩阵；各备选变电站母线电压变化率倒数归一化矩阵为：式中，ΔV′hh为柔性直流接入备选变电站h时，第h个备选变电站母线电压变化率倒数；为柔性直流接入变电站h，备选变电站母线的母线电压变化率倒数归一化矩阵。前述的一种混合直流输电受端电网接入方法，其特征是：所述混合直流输电接入受端电网的优化模型为：式中，f为混合直流输电接入受端电网的优化模型目标函数，Ahmax为矩阵中增量最大项，h＝1～x，x为备选变电站总个数，为常规直流接入备选变电站h，所有关键断面的潮流值变化率归一化矩阵；Bhmax为矩阵中降低量最大项，为常规直流接入备选变电站h，所有已建直流的落点所在母线的多馈入短路比变化率归一化矩阵；Chmax为矩阵中增量最大项，为柔性直流接入备选变电站h，所有关键断面的潮流值变化率归一化矩阵；Dhmax为矩阵中增量最大项，为柔性直流接入备选变电站h，所有短路容量受限母线的短路电流变化率归一化矩阵；Fhmax为矩阵中增量最大项，为柔性直流接入备选变电站h，备选变电站本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种混合直流输电受端电网接入方法，其特征在于：包括步骤：/n步骤一：甄选出具备高压直流输电接入条件的备选变电站；甄选出受端电网中潮流关键断面、变电站短路容量受限的母线；/n步骤二：遍历步骤一中选出的所有备选变电站，计算常规直流输电接入备选变电站时的关键断面潮流变化率矩阵和已有的直流落点所在母线的多直流馈入短路比变化率矩阵；计算柔性直流接入不同备选变电站时的关键断面潮流变化率矩阵、受限母线短路电流变化率矩阵、各备选变电站母线电压变化率矩阵；分别对上述矩阵进行归一化；/n步骤三：建立混合直流输电接入受端电网的优化模型，求解得到混合直流输电接入的最佳备选变电站。/n

【技术特征摘要】
1.一种混合直流输电受端电网接入方法，其特征在于：包括步骤：
步骤一：甄选出具备高压直流输电接入条件的备选变电站；甄选出受端电网中潮流关键断面、变电站短路容量受限的母线；
步骤二：遍历步骤一中选出的所有备选变电站，计算常规直流输电接入备选变电站时的关键断面潮流变化率矩阵和已有的直流落点所在母线的多直流馈入短路比变化率矩阵；计算柔性直流接入不同备选变电站时的关键断面潮流变化率矩阵、受限母线短路电流变化率矩阵、各备选变电站母线电压变化率矩阵；分别对上述矩阵进行归一化；
步骤三：建立混合直流输电接入受端电网的优化模型，求解得到混合直流输电接入的最佳备选变电站。


2.根据权利要求1所述的一种混合直流输电受端电网接入方法，其特征是：所述甄选出受端电网中潮流关键断面，具体为：
若受端电网中断面潮流超过其受限值的η倍，则该断面为受端电网中负荷重的潮流关键断面，η为断面潮流限制系数，受端电网中潮流关键断面总个数为n；
甄选出变电站短路容量受限的母线，具体为：
若母线的短路电流超过其受限值的δ倍，则该母线为短路容量受限母线，δ为母线短路电流限制系数，受端电网中短路容量受限的变电站母线总数为m。


3.根据权利要求1所述的一种混合直流输电受端电网接入方法，其特征是：所述常规直流输电接入备选变电站时的关键断面潮流变化率矩阵ΔS'LCC为：



其中，ΔS'j,h表示常规直流输电接入第h个备选变电站、第j个关键断面的潮流值变化率，ΔS'h表示接入备选变电站h、所有关键断面的潮流值变化率集合；Sjh表示常规直流接入第h个备选变电站时、第j个关键断面的潮流值；Sj0表示第j个关键断面的初始潮流值，x为备选变电站总个数，n为受端电网中潮流关键断面总个数；j＝1～n,h＝1～x；
已有的直流落点所在母线的多直流馈入短路比变化率矩阵ΔE'LCC为：



其中，Ez0表示第z个已建直流落点所在母线的初始多馈入短路比，z＝1～l，l为已建的直流落点总数；Ezh表示常规直流接入备选变电站h时，第z个已建直流落点所在母线的多馈入短路比；ΔE'zh表示接入备选变电站h，直流落点z的所在母线的多馈入短路比变化率；ΔE'h表示接入备选变电站h，所有已建直流落点母线的多馈入短路比变化率集合，；
柔性直流接入不同备选变电站时的关键断面潮流变化率矩阵ΔS'VSC为：



其中，表示柔性直流接入第h个备选变电站时、关键断面j的潮流值；表示柔性直流接入备选变电站h，关键断面j的潮流变化值；
受限母线短路电流变化率矩阵ΔI'VSC为：



其中，Iih表示柔性直流接入备选变电站h，短路电流受限母线i的短路电流值，i＝1～m；Ii0表示短路电流受限母线i的短路电流初始值，ΔIi'h表示柔性直流接入备选变电站h，短路电流受限母线i的短路电流变化值，m为受端电网中短路容量受限的变电站母线总数；
各备选变电站母线电压变化率倒数矩阵ΔV'VSC表示为：



其中，Vh0表示备选变电站h的母线电压初始值，Vhh表示柔性直流接入备选变电站h，备选变电站h的母线电压值；ΔV'hh表示柔性直流接入备选变电站h，备选变电站h的母线电压变化率的倒数；
常规直流依次接入备选变电站h，h＝1,2,…,x时，所有关键断面潮流变化率归一化的矩阵为：



式中，ΔS'jh为常规直流接入备选变电站h后的第j个关键断面潮流变化率，j＝1～n；为常规直流接入备选变电站h，所有关键断面的潮流值变化率归一化矩阵；
已有的直流落点所在母线的多直流馈入短路比变化率归一化的矩阵为：



式中，ΔE'zh为常规直流接入备选变电站h时，第z个直流落点所在母线的多直流馈入短路比变化率，z＝1,2，…,l；为常规直流接入变电站h，所有已建直流的落点所在母线的多馈入短路比变化率归一化矩阵；
柔性直流接入不同备选变电站时的关键断面潮流变化率归一化矩阵为：



式中，为柔性直流接入备选变电站h时，第j个关键断面的潮流变化率；为柔性直流接入备选变电站h，所有关键断面的潮流值变化率归一化矩阵；
受限母线短路电流变化率归一化矩阵为：



式中，ΔI'ih为柔性直流接入备选变电站h时，第i个受限母线的短路电流变化率；为柔性直流接入变电站h，所有短路容量受限母线的短路电流变化率归一化矩阵；
各备选变电站母线电压变化率倒数归一化矩阵为：



式中，ΔV'hh为柔性直流接入备选变电站h时，第h个备选变电站母线电压变化率倒数；为柔性直流接入变电站h，备选变电站母线的母线电压变化率倒数归一化矩阵。


4.根据权利要求1所述的一种混合直流输电受端电网接入方法，其特征是：所述混合直流输电接入受端电网的优化模型为：

...

【专利技术属性】
技术研发人员：李金科，牛涛，郭学英，韩志锟，管永高，冯士睿，孙瑜，万振东，刘景晖，乐晓蓉，王莹，冯大伟，何悦，
申请(专利权)人：中国能源建设集团江苏省电力设计院有限公司，中国电力工程顾问集团华东电力设计院有限公司，国网江苏省电力有限公司常州供电分公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32