一种用于LCC-HVDC换相失败抑制的UPFC容量配置方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种用于LCC

【技术实现步骤摘要】
一种用于LCC
‑
HVDC换相失败抑制的UPFC容量配置方法及系统


[0001]本专利技术涉及电力系统自动化控制
，具体涉及一种用于LCC
‑
HVDC换相失败抑制的UPFC容量配置方法及系统。

技术介绍

[0002]基于晶闸管换流器的高压直流输电(Line Commutated Converter
‑
based High
‑
voltage Direct
‑
current Transmission,LCC
‑
HVDC)系统逆变器的换相失败主要由受端交流电网的电压畸变或者电压幅值跌落导致，已成为当今亟需解决的挑战性问题。在高压直流输电领域，通常采用静止无功补偿器(Static Var Compensator，SVC)和静止同步补偿器(Static Synchronous Compensator，STATCOM)等柔性交流输电设备(Flexible AC Transmission Systems,FACTS)来抑制LCC
‑
HVDC系统的换相失败。然而，由于SVC和STATCOM均为并联无功补偿的设备，在大电网中，其电压支撑能力很弱。相比而言，统一潮流控制器(Unified Power Flow Controller,UPFC)是一种更加有效的选择。UPFC包括串联换流器(Series Converter,SEC)和并联换流器(Shunt Converter,SHC)，SEC通过一个串联变压器(Series Connected Transformer,SET)串联于受端电网和LCC
‑
HVDC逆变器出口间，可为逆变器提供串联电压注入；SHC则通过并联变压器(Shunt Connected Transformer,SHT)并联于交流母线，可为交流母线提供并联无功补偿。
[0003]已有研究和工程实践均表明，UPFC对LCC
‑
HVDC逆变器的换相失败抑制具有优于其他无功补偿装置的效果。然而，如何配置UPFC的容量仍然未被充分讨论，此处的容量配置主要为UPFC的SEC、SHC、SET、SHT的容量配置。
[0004]因此，如何解决上述问题是我们亟需的。

技术实现思路

[0005]有鉴于此，本专利技术目的在于提供一种用于LCC
‑
HVDC换相失败抑制的UPFC容量配置方法及系统，通过先构建配置有UPFC的LCC
‑
HVDC受端电网的等效电路，然后对受端电网故障前后的电路进行分析，再根据分析得到UPFC的容量配置计算方式，最后获得UPFC所需的容量配置数据。
[0006]本专利技术通过下述技术方案实现：
[0007]一种用于LCC
‑
HVDC换相失败抑制的UPFC容量配置方法，包括以下步骤：
[0008]S1：建立LCC
‑
HVDC逆变侧电路模型；
[0009]S2：根据LCC
‑
HVDC逆变侧电路模型建立LCC
‑
HVDC受端电力系统的等效电路模型；
[0010]S3：根据故障前所述等效电路模型，得到稳态运行时系统潮流和电压分布数据；
[0011]S4：根据故障后所述等效电路模型，得到故障后系统潮流和电压分布数据；
[0012]S5：通过UPFC根据故障前后的系统潮流和电压分布数据得到故障前后的电压分布差；
[0013]S6：根据所述故障前后的电压分布差计算抑制LCC
‑
HVDC逆变侧换相失败所需的
UPFC容量，并根据计算结果进行UPFC容量配置。
[0014]在本方案中，首先，提出了配置有UPFC的LCC
‑
HVDC受端电网的等效电路构建方式；其次，提出受端电网故障前后的电路分析方法；最后，通过电路分析给出UPFC的容量配置方式实现UPFC的容量的配置。该方法可应用于LCC
‑
HVDC逆变侧UPFC配置容量计算。
[0015]进一步地，在步骤S2，还包括步骤：
[0016]S21：对LCC
‑
HVDC逆变侧等效电流源的电流计算，其表达式为：
[0017][0018]其中，P
i
为逆变器输出有功功率，Q
i
为逆变器输出无功功率，为逆变器出口侧交流电压向量，*为共轭运算；
[0019]S22：对受端电网的戴维南等效电路计算得到等效电压向量和等效阻抗；
[0020]S23：根据LCC
‑
HVDC逆变侧等效电路构建LCC
‑
HVDC逆变侧等效电路构建。
[0021]优选地，在步骤S3中，对故障前所述等效电路模型分析，具体包括如下步骤：
[0022]S31：构建故障前等效电路电压方程，其表达式为：
[0023][0024]S32：根据S31构的等效电路电压方程，计算系统稳态运行时的节点电压，其表达式为：
[0025][0026]其中，X
l
为UPFC中SET的原边阻抗。X
r
为受端交流电网等效阻抗，为受端电网等效电压向量。
[0027]进一步地，在步骤S4中，对故障后的所述等效电路模型分析，具体包括如下步骤：
[0028]S41：以LCC
‑
HVDC逆变侧交流电网发生三相接地短路故障后，构建故障后的等效电路，等效电路构建后，X
f
为三相对地故障阻抗；
[0029]S42：根据故障后的等效电路，计算系统故障后的节点电压，其表达式为：
[0030][0031]根据上述故障后等效电路节点电压方程公式换算得到如下表达式：
[0032][0033]其中：
[0034]X
eq1
＝(X
L
+X
r
)(X
f
X
L
+X
T2
X
f
+X
T2
X
L
)
‑
X
T2
X
f
X
r
[0035]X
eq2
＝X
L
X
f
[X
T2
(X
L
+X
r
)+(X
L
+X
r
)2][0036]其中，为LCC
‑
HVDC逆变站的等效电流源，X
T1
为逆变侧变压器的阻抗，X
T2
为UPFC并联变压器(SHT)阻抗，为UPFC中SHC的电压输出向量，为UPFC串联变压器(SEC)注入的电压矢量。
[0037]优选地，在步骤S6中，对所述UPFC容量配置具体包括如下步骤：
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于LCC
‑
HVDC换相失败抑制的UPFC容量配置方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：建立LCC
‑
HVDC逆变侧电路模型；S2：根据LCC
‑
HVDC逆变侧电路模型建立LCC
‑
HVDC受端电力系统的等效电路模型；S3：根据故障前所述等效电路模型，得到稳态运行时系统潮流和电压分布数据；S4：根据故障后所述等效电路模型，得到故障后系统潮流和电压分布数据；S5：通过UPFC根据故障前后的系统潮流和电压分布数据得到故障前后的电压分布差；S6：根据所述故障前后的电压分布差计算抑制LCC
‑
HVDC逆变侧换相失败所需的UPFC容量，并根据计算结果进行UPFC容量配置。2.根据权利要求1所述的一种用于LCC
‑
HVDC换相失败抑制的UPFC容量配置方法，其特征在于，在步骤S2，还包括步骤：S21：对LCC
‑
HVDC逆变侧等效电流源的电流计算，其表达式为：其中，P
i
为逆变器输出有功功率，Q
i
为逆变器输出无功功率，为逆变器出口侧交流电压向量，*为共轭运算；S22：对受端电网的戴维南等效电路计算得到等效电压向量和等效阻抗；S23：根据LCC
‑
HVDC逆变侧等效电路构建LCC
‑
HVDC逆变侧等效电路构建。3.根据权利要求2所述的一种用于LCC
‑
HVDC换相失败抑制的UPFC容量配置方法，其特征在于，在步骤S3中，对故障前所述等效电路模型分析，具体包括如下步骤：S31：构建故障前等效电路电压方程，其表达式为：S32：根据S31构的等效电路电压方程，计算系统稳态运行时的节点电压，其表达式为：其中，X
l
为UPFC中SET的原边阻抗。X
r
为受端交流电网等效阻抗，为受端电网等效电压向量。4.根据权利要求3所述的一种用于LCC
‑
HVDC换相失败抑制的UPFC容量配置方法，其特征在于，在步骤S4中，对故障后的所述等效电路模型分析，具体包括如下步骤：S41：以LCC
‑
HVDC逆变侧交流电网发生三相接地短路故障后，构建故障后的等效电路，等效电路构建后，X
f
为三相对地故障阻抗；S42：根据故障后的等效电路，计算系统故障后的节点电压，其表达式为：
...

【专利技术属性】
技术研发人员：雷云凯，唐权，李婷，王云玲，刘阳，陈玮，刘嘉蔚，张琳，刘方，李奥，苏韵掣，朱觅，杨新婷，刘莹，
申请(专利权)人：国网四川省电力公司经济技术研究院，
类型：发明
国别省市：