一種計(jì)算直流送端孤島方式暫態(tài)電壓穩(wěn)定極限的方法
【專利摘要】本發(fā)明是一種計(jì)算直流送端孤島方式暫態(tài)電壓穩(wěn)定極限的方法。包括以下步驟：1）針對(duì)研究的運(yùn)行方式，建立孤島系統(tǒng)中交流電網(wǎng)潮流計(jì)算用數(shù)據(jù)；2）針對(duì)上述數(shù)據(jù)，逐一考慮元件開斷，進(jìn)行靜態(tài)電壓穩(wěn)定計(jì)算，得到各N-1情況下允許的直流功率最大值，即靜態(tài)電壓穩(wěn)定極限；3）取步驟2）中計(jì)算得到的各N-1情況下靜態(tài)電壓穩(wěn)定極限的最小值作為正常運(yùn)行方式下直流功率允許的最大值，即暫態(tài)電壓穩(wěn)定極限。進(jìn)行孤島系統(tǒng)運(yùn)行方式直流功率安排時(shí)，將直流功率限制在該極限之下，可以確保任何N-1故障后系統(tǒng)可以電壓穩(wěn)定，從而滿足《電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定導(dǎo)則》的要求。
【專利說(shuō)明】一種計(jì)算直流送端孤島方式暫態(tài)電壓穩(wěn)定極限的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于電力系統(tǒng)計(jì)算分析領(lǐng)域，涉及一種利用靜態(tài)電壓穩(wěn)定分析方法計(jì)算直流送端孤島方式暫態(tài)電壓穩(wěn)定極限的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]高壓及特高壓直流輸電技術(shù)由于其技術(shù)和經(jīng)濟(jì)特點(diǎn)，在遠(yuǎn)距離、大容量輸電中得到廣泛應(yīng)用。直流輸電工程的容量一般較大，聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行中發(fā)生直流閉鎖故障，直流功率將轉(zhuǎn)移到并聯(lián)運(yùn)行的交流通道，造成系統(tǒng)失穩(wěn)的風(fēng)險(xiǎn)，需要安全穩(wěn)定控制系統(tǒng)采取切機(jī)切負(fù)荷措施來(lái)確保穩(wěn)定，使得電網(wǎng)運(yùn)行對(duì)安全穩(wěn)定控制系統(tǒng)依賴程度日益增大。此外，直流聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行，為保證直流單極閉鎖故障后系統(tǒng)穩(wěn)定，并聯(lián)運(yùn)行的交流通道潮流需要預(yù)留較大裕度，用于承接直流單極閉鎖轉(zhuǎn)移的功率。
[0003]直流孤島運(yùn)行不僅可以化解直流雙極閉鎖穩(wěn)控拒動(dòng)或多回直流同時(shí)單極閉鎖故障導(dǎo)致系統(tǒng)失穩(wěn)的風(fēng)險(xiǎn)，而且可以釋放并聯(lián)運(yùn)行交流通道的裕度，提高交直流輸電通道總的輸電能力。因此，越來(lái)越多的直流輸電工程均將送端孤島運(yùn)行作為其正常運(yùn)行方式之一，以降低系統(tǒng)安全風(fēng)險(xiǎn)。
[0004]然而，直流送端孤島運(yùn)行的下述特點(diǎn)可能導(dǎo)致出現(xiàn)電壓穩(wěn)定問題:
(I)功率遠(yuǎn)距離大容量輸送。以南方電網(wǎng)楚穗直流送端為例，小楚、金楚通道的線路長(zhǎng)度均在200km以上，大方式單回線路輸送的功率一般在1000MW以上，如線路故障跳閘，其所輸送的潮流轉(zhuǎn)移到其他線路，將導(dǎo)致線路的無(wú)功損耗大量增加，換流站母線電壓降低。
[0005](2)換流站使用了大量的并聯(lián)電容器和濾波器，當(dāng)電壓降低時(shí)其無(wú)功輸出大量減少，不利于電壓穩(wěn)定。
[0006](3)換流變的抽頭調(diào)整與交流系統(tǒng)OLTC的調(diào)節(jié)效果類似，不利于電壓穩(wěn)定。
[0007]另一方面，整流側(cè)觸發(fā)角在低電壓下會(huì)自動(dòng)降低，最小可達(dá)到5度，有利于降低換流器的無(wú)功消耗，抬升系統(tǒng)電壓，有利于電壓穩(wěn)定，無(wú)功小組也可以根據(jù)電壓情況自動(dòng)進(jìn)行投切，也有利于電壓穩(wěn)定。
[0008]此外，暫態(tài)電壓穩(wěn)定性與靜態(tài)電壓穩(wěn)定性存在著密切的關(guān)系。在暫態(tài)過(guò)程中，直流的控制系統(tǒng)會(huì)隨外界條件的改變而自動(dòng)調(diào)節(jié)其運(yùn)行點(diǎn)，導(dǎo)致其有功和無(wú)功負(fù)荷相應(yīng)的發(fā)生改變，但是任何時(shí)刻，直流的負(fù)荷和交流系統(tǒng)的潮流方程是必須滿足的，暫態(tài)過(guò)程中的每個(gè)中間過(guò)程，換流站的有功、無(wú)功負(fù)荷和其電壓必然在交流系統(tǒng)一定的PV曲線上。因此故障后接線方式的靜穩(wěn)極限在一定程度上反映了系統(tǒng)的穩(wěn)定程度。方式安排時(shí)的直流功率應(yīng)盡量不超過(guò)故障后的靜穩(wěn)極限。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本發(fā)明的目的是提出一種計(jì)算直流送端孤島方式暫態(tài)電壓穩(wěn)定極限的方法。本發(fā)明利用靜態(tài)電壓穩(wěn)定分析方法計(jì)算直流送端孤島方式暫態(tài)電壓穩(wěn)定極限，從而避免大量的暫態(tài)穩(wěn)定計(jì)算分析，提高計(jì)算分析的效率，且不是準(zhǔn)確性。[0010]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:
本發(fā)明提出的計(jì)算直流送端孤島方式暫態(tài)電壓穩(wěn)定極限的方法，對(duì)于需要計(jì)算暫態(tài)電壓穩(wěn)定極限的運(yùn)行方式，通過(guò)計(jì)算該方式基礎(chǔ)上各元件開斷情況下的靜態(tài)電壓穩(wěn)定極限，取其最小值來(lái)作為該方式的暫態(tài)電壓穩(wěn)定極限，直流功率安排時(shí)應(yīng)將直流功率限制在該極限之下。
[0011]本發(fā)明計(jì)算直流送端孤島方式暫態(tài)電壓穩(wěn)定極限的方法，包括以下步驟:
1)針對(duì)研究的運(yùn)行方式，建立孤島系統(tǒng)中交流電網(wǎng)潮流計(jì)算用數(shù)據(jù)；
2)針對(duì)上述數(shù)據(jù)，逐一考慮元件開斷，進(jìn)行靜態(tài)電壓穩(wěn)定計(jì)算，得到各N-1情況下允許的直流功率最大值，即靜態(tài)電壓穩(wěn)定極限；
計(jì)算時(shí)，針對(duì)孤島系統(tǒng)特點(diǎn)，采用以下近似計(jì)算方法:不考慮詳細(xì)的直流系統(tǒng)，將直流用負(fù)荷P+jQ替代，同時(shí)考慮Q=-(P/10)，即考慮換流站從交流系統(tǒng)吸收有功功率P (MW)時(shí)，向系統(tǒng)注入無(wú)功(P/10)Mvar ;按比例逐漸增加P+jQ至PV曲線的極限點(diǎn)，以此時(shí)的P作為靜態(tài)電壓穩(wěn)定極限；
3)取步驟2)中計(jì)算得到的各N-1情況下靜態(tài)電壓穩(wěn)定極限的最小值作為正常運(yùn)行方式下直流功率允許的最大值，即暫態(tài)電壓穩(wěn)定極限。
[0012]本發(fā)明利用靜態(tài)電壓穩(wěn)定分析方法計(jì)算直流送端孤島方式暫態(tài)電壓穩(wěn)定極限，從而避免大量的暫態(tài)穩(wěn)定計(jì)算分析，提高計(jì)算分析的效率，且保證準(zhǔn)確性。本發(fā)明是一種方便實(shí)用的計(jì)算直流送端孤島方式暫態(tài)電壓穩(wěn)定極限的方法。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0013]圖1是本發(fā)明方法的實(shí)施流程圖。
[0014]圖2是南方電網(wǎng)楚穗直流送端孤島運(yùn)行10機(jī)5線方式圖。
[0015]圖3是暫態(tài)穩(wěn)定與靜態(tài)穩(wěn)定關(guān)系的舉例說(shuō)明圖。以10機(jī)5線方式為例，當(dāng)發(fā)生小楚線N-1故障時(shí)，故障前系統(tǒng)運(yùn)行點(diǎn)位于10機(jī)5線，觸發(fā)角15度，投入14組無(wú)功小組的PV曲線上的A點(diǎn)；故障后換流變抽頭和無(wú)功小組投退前，系統(tǒng)運(yùn)行點(diǎn)位于10機(jī)4線，觸發(fā)角5度，投入14組無(wú)功小組的PV曲線上的B點(diǎn)；換流變抽頭改變和投入2組無(wú)功小組后系統(tǒng)運(yùn)行點(diǎn)位于10機(jī)4線，觸發(fā)角5度，投入16組無(wú)功小組的PV曲線上的C點(diǎn)。
【具體實(shí)施方式】
[0016]本發(fā)明提出的利用靜態(tài)電壓穩(wěn)定分析方法計(jì)算直流送端孤島方式暫態(tài)電壓穩(wěn)定極限的方法，包括以下步驟:
1)針對(duì)研究的運(yùn)行方式，建立孤島系統(tǒng)中交流電網(wǎng)潮流計(jì)算用數(shù)據(jù)，包括發(fā)電機(jī)、變壓器、線路等數(shù)據(jù)；
2)針對(duì)上述數(shù)據(jù)，逐一考慮元件開斷，進(jìn)行靜態(tài)電壓穩(wěn)定計(jì)算，得到各N-1情況下允許的直流功率最大值，即靜態(tài)電壓穩(wěn)定極限。
[0017]計(jì)算時(shí)，針對(duì)孤島系統(tǒng)特點(diǎn)，對(duì)于直流輸電系統(tǒng)可以采用以下近似計(jì)算方法:不考慮詳細(xì)的直流系統(tǒng)，將直流用負(fù)荷P+jQ替代，同時(shí)考慮Q=_(P/10)，即考慮換流站從交流系統(tǒng)吸收有功功率P (MW)時(shí)，向系統(tǒng)注入無(wú)功(P/10) Mvar ;按比例逐漸增加P+jQ至PV曲線的極限點(diǎn)，以此時(shí)的P作為靜態(tài)電壓穩(wěn)定極限。[0018]上述考慮是基于孤島系統(tǒng)的以下規(guī)律:正常情況下?lián)Q流站與交流系統(tǒng)的無(wú)功交換基本平衡；故障情況下，整流側(cè)觸發(fā)角在低電壓下會(huì)自動(dòng)降低，最小可達(dá)到5度，有利于降低換流器的無(wú)功消耗，抬升系統(tǒng)電壓，有利于電壓穩(wěn)定，無(wú)功小組也可以根據(jù)電壓情況自動(dòng)進(jìn)行投切，也有利于電壓穩(wěn)定；考慮上述兩個(gè)因素時(shí)，換流站會(huì)向交流系統(tǒng)注入一定的無(wú)功，其數(shù)值基本上與有功呈Q=_(P/10)的比例關(guān)系。
[0019]計(jì)算時(shí)，由于增加直流功率時(shí)取不同的平衡機(jī)時(shí)靜態(tài)電壓穩(wěn)定的計(jì)算結(jié)果會(huì)有不同，因此應(yīng)考慮平衡機(jī)取不同機(jī)組的情況分別計(jì)算，并取最小的極限數(shù)值作為靜穩(wěn)極限值。
[0020]3)取步驟2)中計(jì)算得到的各N-1情況下靜態(tài)電壓穩(wěn)定極限的最小值作為正常運(yùn)行方式下直流功率允許的最大值，即暫態(tài)電壓穩(wěn)定極限。
[0021 ] 上述方法是由于孤島系統(tǒng)中，暫態(tài)電壓穩(wěn)定性與靜態(tài)電壓穩(wěn)定性存在著密切的關(guān)系。暫態(tài)過(guò)程中的每個(gè)中間過(guò)程，換流站的有功、無(wú)功負(fù)荷和其電壓必然在交流系統(tǒng)一定的PV曲線上。因此故障后接線方式的靜穩(wěn)極限在一定程度上反映了系統(tǒng)的穩(wěn)定程度。方式安排時(shí)的直流功率應(yīng)盡量不超過(guò)故障后的靜穩(wěn)極限。
[0022]本發(fā)明所提供的計(jì)算方法已在南方電網(wǎng)楚穗直流送端孤島運(yùn)行方式下得到有效的驗(yàn)證。
[0023]以圖2所示的楚穗直流送端孤島系統(tǒng)為例，計(jì)算了小灣出線3回、金安橋出線2回，不同開機(jī)情況下的穩(wěn)定極限，如表I所示，且已作為南方電網(wǎng)電力調(diào)度控制中心運(yùn)行方式安排的依據(jù)。
[0024]表I小灣3線，金安橋2線方式穩(wěn)定極限表
【權(quán)利要求】
1.一種計(jì)算直流送端孤島方式暫態(tài)電壓穩(wěn)定極限的方法，其特征在于，對(duì)于需要計(jì)算暫態(tài)電壓穩(wěn)定極限的運(yùn)行方式，通過(guò)計(jì)算該方式基礎(chǔ)上各元件開斷情況下的靜態(tài)電壓穩(wěn)定極限，取其最小值來(lái)作為該方式的暫態(tài)電壓穩(wěn)定極限，直流功率安排時(shí)應(yīng)將直流功率限制在該極限之下。
2.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的計(jì)算直流送端孤島方式暫態(tài)電壓穩(wěn)定極限的方法，其特征在于包括以下步驟: 1)針對(duì)研究的運(yùn)行方式，建立孤島系統(tǒng)中交流電網(wǎng)潮流計(jì)算用數(shù)據(jù)； 2)針對(duì)上述數(shù)據(jù)，逐一考慮元件開斷，進(jìn)行靜態(tài)電壓穩(wěn)定計(jì)算，得到各N-1情況下允許的直流功率最大值，即靜態(tài)電壓穩(wěn)定極限； 計(jì)算時(shí)，針對(duì)孤島系統(tǒng)特點(diǎn)，采用以下近似計(jì)算方法:不考慮詳細(xì)的直流系統(tǒng)，將直流用負(fù)荷P+jQ替代，同時(shí)考慮Q=_(P/10)，即考慮換流站從交流系統(tǒng)吸收有功功率P (MW)時(shí)，向系統(tǒng)注入無(wú)功(P/10)Mvar ;按比例逐漸增加P+jQ至PV曲線的極限點(diǎn)，以此時(shí)的P作為靜態(tài)電壓穩(wěn)定極限； 3)取步驟2)中計(jì)算得到的各N-1情況下靜態(tài)電壓穩(wěn)定極限的最小值作為正常運(yùn)行方式下直流功率允許的最大值，即暫態(tài)電壓穩(wěn)定極限。
3.根據(jù)權(quán)利要求2中所述的計(jì)算直流送端孤島方式暫態(tài)電壓穩(wěn)定極限的方法，其特征在于上述步驟I)孤島系統(tǒng)中交流電網(wǎng)潮流計(jì)算用數(shù)據(jù)包括發(fā)電機(jī)、變壓器、線路數(shù)據(jù)。
【文檔編號(hào)】G06F19/00GK103915835SQ201310738900
【公開日】2014年7月9日 申請(qǐng)日期:2013年12月26日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月26日
【發(fā)明者】趙勇 申請(qǐng)人:南方電網(wǎng)科學(xué)研究院有限責(zé)任公司