一种避免与交流系统谐振的柔直阻抗边界确定方法及系统技术方案

本发明专利技术涉及一种避免与交流系统谐振的柔直阻抗边界确定方法及系统，其包括：根据电网网架结构数据特点，按照固定的频率步长遍历待研究运行工况，计算待研究频率范围内，柔直系统与交流系统公共连接点处的交流系统阻抗；将每个频率下交流系统阻抗的点绘制在预设坐标系内，并在该坐标系内构建用于包络所有交流系统阻抗点的交流包络区域；在交流包络区域内，对每个频率求取所有可能的柔直阻抗，根据避免柔直系统与交流系统谐振的判据，得到柔直系统阻抗可行域边界。本发明专利技术可以在早期规划设计阶段甚至在工程运行阶段为柔直阻抗界定可行区域；可以广泛应用于柔性直流输电技术领域中。可以广泛应用于柔性直流输电技术领域中。可以广泛应用于柔性直流输电技术领域中。

【技术实现步骤摘要】
一种避免与交流系统谐振的柔直阻抗边界确定方法及系统


[0001]本专利技术涉及一种柔性直流输电
，特别是关于一种避免与交流系统谐振的柔直阻抗边界确定方法及系统。

技术介绍

[0002]随着越来越多的柔直工程投入运行，因交流系统网络谐波放大或换流器与电网间振荡的问题逐渐凸显。究其本质，振荡产生的原因在于柔直系统存在快速控制特性和固有的链路延时，其换流器对外呈现的阻抗特性在部分频带范围内呈现弱阻尼或负阻尼；并网的交流系统由于运行方式繁多，存在输电系统的频容效应，不同频率下系统的等值谐波阻抗角度变化非常大，在某些特殊运行方式下系统阻抗和柔性直流输电系统会相互作用，引发谐波电流发散。
[0003]为避免与交流电网发生宽频谐振，往往需要在工程建设后期特别是调试阶段开展大量仿真校核工作，通过二次软件控制优化或增加一次硬件阻尼装置等手段实现柔直
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交流系统阻抗特性重塑或校正。为辨识交流网络与柔直间谐振风险程度，一般思路是针对特定工况下网络进行电磁暂态建模，通过时域分析手段开展单一方式给定输送功率下柔直
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交流系统间振荡情况研究。这种手段虽然准确，但是计算量大、效率较低，难以在有效合理时间内完成多种多样的运行方式遍历分析，非常不适合工程前期特别是规划设计阶段的分析。
[0004]目前规划设计阶段，极少有公开文献报道如何去分析柔直
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电网谐振分析情况；事实上，此时非常有必要根据规划电网数据开展多种方式遍历计算，从避免电网谐振风险的角度，提前界定柔直阻抗可行的区间范围，为柔直系统主回路设计和控制策略优化奠定良好基础。

技术实现思路

[0005]针对上述问题，本专利技术的目的是提供一种避免与交流系统谐振的柔直阻抗边界确定方法及系统，可以在早期规划设计阶段甚至在工程运行阶段为柔直阻抗界定可行区域。
[0006]为实现上述目的，本专利技术采取以下技术方案：一种避免与交流系统谐振的柔直阻抗边界确定方法，其包括：根据电网网架结构数据特点，按照固定的频率步长遍历待研究运行工况，计算待研究频率范围内柔直系统与交流系统公共连接点处的交流系统阻抗；将每个频率下交流系统阻抗的点绘制在预设坐标系内，并在该坐标系内构建用于包络所有交流系统阻抗点的交流包络区域；在交流包络区域内，根据避免柔直系统与交流系统谐振的判据，对每个频率求取所有可能的柔直阻抗，进而得到柔直系统阻抗可行域边界。
[0007]进一步，所述交流系统阻抗的计算，包括：
[0008]确定交流系统阻抗扫描所需的典型电网运行工况；
[0009]根据地理接线图，确定观测点所在区域电网的边界节点和外界联络线；
[0010]在确定的边界节点和外界联络线内，获取电网数据，根据电网数据类型计算谐波
阻抗；
[0011]从最小频率到最大频率，以与固定间隔
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f增加遍历所有频率点，针对每个频率点f，求解该频率f下含电力电子元件的交流系统导纳矩阵，并对交流系统导纳矩阵进行节点编号和优化；
[0012]采用LU分解法求解交流网络，得到观测点处的交流系统阻抗；
[0013]遍历所有运行方式，求取所有情况下交流系统阻抗。
[0014]进一步，所述交流包络区域采用扇形包络区域。
[0015]进一步，所述扇形包络区域的构建方法，包括：
[0016]遍历谐波频率下所有交流系统阻抗点，获取交流系统阻抗点与坐标零直接夹角最大值和最小值；
[0017]遍历谐波频率下所有交流系统阻抗点，获取交流系阻抗点与坐标零之间距离最大值和最小值，作为最大幅值和最小幅值；
[0018]以最大角度减去最小角度后获得的角度为边界，从坐标原点绘制两个射线；
[0019]分别以最大幅值和最小幅值为半径、以坐标原点为零点，绘制两个同心圆；
[0020]以绘制的两个射线和两个同心圆相交部分为边界，形成的扇形区域为所求的扇形包络区域。
[0021]进一步，所述柔直阻抗的边界难以确定或无法求解时，采用多个扇形组合的方式进行包络确定。
[0022]进一步，所述避免柔直系统与交流系统谐振的判据包括：负阻尼判据、关键频次谐波不放大判据、公共连接点电压畸变率判据和设备谐波电流耐受判据。
[0023]进一步，所述柔直系统阻抗可行域边界的确定，包括：综合考虑四种判据，或将四种判据部分组合，对各判据获得的柔直系统阻抗可行区域求交集，得到柔直系统阻抗可行域边界。
[0024]一种避免与交流系统谐振的柔直阻抗边界确定系统，其包括：交流系统阻抗计算模块，根据电网网架结构数据特点，按照固定的频率步长遍历待研究运行工况，计算待研究频率范围内柔直系统与交流系统公共连接点处的交流系统阻抗；交流包络区域构建模块，将每个频率下交流系统阻抗的点绘制在预设坐标系内，并在该坐标系内构建用于包络所有交流系统阻抗点的交流包络区域；可行域边界确定模块，在交流包络区域内，根据避免柔直系统与交流系统谐振的判据，对每个频率求取所有可能的柔直阻抗，进而得到柔直系统阻抗可行域边界。
[0025]一种存储一个或多个程序的计算机可读存储介质，所述一个或多个程序包括指令，所述指令当由计算设备执行时，使得所述计算设备执行上述方法中的任一方法。
[0026]一种计算设备，其包括：一个或多个处理器、存储器及一个或多个程序，其中一个或多个程序存储在所述存储器中并被配置为所述一个或多个处理器执行，所述一个或多个程序包括用于执行上述方法中的任一方法的指令。
[0027]本专利技术由于采取以上技术方案，其具有以下优点：
[0028]1、本专利技术以机电暂态程序数据为主要输入条件，避免对大系统进行电磁暂态建模，可以快速遍历海量电网运行方式，具有计算效率高、仿真速度快。
[0029]2、本专利技术对交流电网不同运行方式下的阻抗点用扇形包络形式实现区域覆盖，可
有效避免单一运行方式判断柔直与系统谐振风险导致部分风险频段难以提前预知，具有谐振风险评估快速、全面等优点。
[0030]3、本专利技术采用四种避免谐振的判据，可全方位系统地框定柔直可行阻抗边界范围，为规划阶段或设计早期优化柔直主回路参数、设计后期和调试阶段优化柔直控制参数等奠定有力基础，具有步骤简单易行、清晰明了、操作实施性强等特点。
[0031]综上所述，本专利技术可以广泛应用于柔性直流输电
中。
附图说明
[0032]图1是本专利技术一实施例中避免与交流系统谐振的柔直阻抗边界确定方法流程图；
[0033]图2a是本专利技术一实施例中系统背景谐波电压单独作用下，交流系统与柔直系统之间交互影响示意；
[0034]图2b是本专利技术一实施例中换流器产生谐波电压单独作用下，交流系统与柔直系统之间交互影响示意；
[0035]图3是本专利技术一实施例中扇形包络区域确定示意图；
[0036]图4是本专利技术一实施例中仅考虑负阻尼判据求解的柔直阻抗可行区域；
[0037]图5是本专利技术一实施例中仅本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种避免与交流系统谐振的柔直阻抗边界确定方法，其特征在于，包括：根据电网网架结构数据特点，按照固定的频率步长遍历待研究运行工况，计算待研究频率范围内柔直系统与交流系统公共连接点处的交流系统阻抗；将每个频率下交流系统阻抗的点绘制在预设坐标系内，并在该坐标系内构建用于包络所有交流系统阻抗点的交流包络区域；在交流包络区域内，根据避免柔直系统与交流系统谐振的判据，对每个频率求取所有可能的柔直阻抗，进而得到柔直系统阻抗可行域边界。2.如权利要求1所述避免与交流系统谐振的柔直阻抗边界确定方法，其特征在于，所述交流系统阻抗的计算，包括：确定交流系统阻抗扫描所需的典型电网运行工况；根据地理接线图，确定观测点所在区域电网的边界节点和外界联络线；在确定的边界节点和外界联络线内，获取电网数据，根据电网数据类型计算谐波阻抗；从最小频率到最大频率，以与固定间隔
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f增加遍历所有频率点，针对每个频率点f，求解该频率f下含电力电子元件的交流系统导纳矩阵，并对交流系统导纳矩阵进行节点编号和优化；采用LU分解法求解交流网络，得到观测点处的交流系统阻抗；遍历所有运行方式，求取所有情况下交流系统阻抗。3.如权利要求1所述避免与交流系统谐振的柔直阻抗边界确定方法，其特征在于，所述交流包络区域采用扇形包络区域。4.如权利要求3所述避免与交流系统谐振的柔直阻抗边界确定方法，其特征在于，所述扇形包络区域的构建方法，包括：遍历谐波频率下所有交流系统阻抗点，获取交流系统阻抗点与坐标零直接夹角最大值和最小值；遍历谐波频率下所有交流系统阻抗点，获取交流系阻抗点与坐标零之间距离最大值和最小值，作为最大幅值和最小幅值；以最大角度减去最小角度后获得的角度为边界，从坐标原点绘制两个射线；分别以最大幅值和最小幅值为半径、以坐标原点为零点，绘制两个同心圆；以绘制的两个射...

【专利技术属性】
技术研发人员：马为民，薛英林，李明，张涛，马玉龙，吴方劼，祝全乐，郝致远，赵峥，冮明泽，贺立，
申请(专利权)人：国网经济技术研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：