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一種多直流饋入受端電網(wǎng)的電磁環(huán)網(wǎng)開環(huán)方法

文檔序號:9250504閱讀:644來源:國知局
一種多直流饋入受端電網(wǎng)的電磁環(huán)網(wǎng)開環(huán)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種電力系統(tǒng)分析領(lǐng)域的方法,具體涉及一種多直流饋入受端電網(wǎng)的 電磁環(huán)網(wǎng)開環(huán)方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 多回直流集中饋入是未來我國受端電網(wǎng)的一個重要特征,如長三角、珠三角、山東 半島等地區(qū)都將有多回直流集中饋入。經(jīng)研宄發(fā)現(xiàn),多直流饋入受端電網(wǎng)面臨的最大風(fēng)險 是電壓穩(wěn)定問題。交流系統(tǒng)故障期間,故障點(diǎn)附近的多回直流發(fā)生短時換相失敗,交流側(cè)故 障清除之后,多回直流處于同時恢復(fù)過程中,需要從交流系統(tǒng)吸收大量的無功功率。如果多 回直流恢復(fù)失敗,相繼或同時發(fā)生閉鎖,受端電網(wǎng)的有功功率和無功功率將嚴(yán)重不平衡,很 可能導(dǎo)致系統(tǒng)電壓崩潰。
[0003] 國際大電網(wǎng)會議組織(CIGRE)提出多饋入短路比作為電壓強(qiáng)度指標(biāo),用來量化評 估多直流饋入情況下受端電網(wǎng)對直流的電壓支撐能力,定義如下:
[0005] 其中:MISCRi為第i回直流的多饋入短路比;Saei為第i回直流的換流母線短路容 量;Pdi、Pdj為第回直流的額定功率;n為直流回數(shù);MIIFjiS多饋入相互影響因子,它的 定義是當(dāng)在第i回直流的換流母線上施加微小的無功擾動時,第j回直流的換流母線電壓 變化量A%與第i回直流的換流母線電壓變化量AU^勺比值。
[0006] 直流的多饋入短路比越大,表明受端電網(wǎng)對直流的電壓支撐能力越強(qiáng),系統(tǒng)的電 壓穩(wěn)定性越好。由上式可知,提高多饋入短路比,可以通過提高直流換流母線的短路容量, 或削弱多回直流之間的相互影響來實現(xiàn)。
[0007] 電磁環(huán)網(wǎng)是指兩組不同電壓等級運(yùn)行的輸電線路通過兩端變壓器磁回路并聯(lián)運(yùn) 行。電磁環(huán)網(wǎng)是電網(wǎng)發(fā)展過渡期的一種電網(wǎng)結(jié)構(gòu),它可能帶來不同電壓等級的功率轉(zhuǎn)移、短 路電流超標(biāo)等問題。為了適時消除影響電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的電磁環(huán)網(wǎng)結(jié)構(gòu),按照《電力系統(tǒng) 安全穩(wěn)定導(dǎo)則》的要求,隨著高一級電壓電網(wǎng)的建設(shè),低一級電壓電網(wǎng)應(yīng)當(dāng)逐步實現(xiàn)分區(qū)運(yùn) 行,相鄰分區(qū)之間保持互為備用。具體地,電磁環(huán)網(wǎng)開環(huán)是通過打開低電壓等級的輸電線路 或母聯(lián)開關(guān)來實現(xiàn)的,一定程度上也減弱了電氣網(wǎng)絡(luò)的連接強(qiáng)度。
[0008] 對于多直流饋入受端電網(wǎng),電磁環(huán)網(wǎng)開環(huán)一方面降低了直流換流母線的短路容 量,另一方面拉遠(yuǎn)了多回直流之間的電氣距離,從而可能使多饋入短路比增大,也可能使其 減小,需要量化評估電磁環(huán)網(wǎng)開環(huán)對多直流饋入系統(tǒng)的影響。然而,現(xiàn)有的電磁環(huán)網(wǎng)開環(huán)方 法均沒有考慮開環(huán)方案對多直流饋入系統(tǒng)電壓支撐能力的影響,因此不適用于多直流集中 饋入受端電網(wǎng)的情況。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009] 針對現(xiàn)有技術(shù)的不足,本發(fā)明提供了一種多直流饋入受端電網(wǎng)的電磁環(huán)網(wǎng)開環(huán)方 法。根據(jù)復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的社團(tuán)結(jié)構(gòu)特性,將電磁環(huán)網(wǎng)中低電壓等級電網(wǎng)劃分為若干個分區(qū),按照 各個分區(qū)被劃分出來的先后順序形成待選電磁環(huán)網(wǎng)開環(huán)方案?;诙囵伻攵搪繁鹊亩x, 構(gòu)造加權(quán)多饋入短路比指標(biāo),定量評估電磁環(huán)網(wǎng)開環(huán)對多直流饋入系統(tǒng)的影響,從滿足安 全校核的方案中優(yōu)選電磁環(huán)網(wǎng)開環(huán)方案。實施例分析表明,該方法能夠為形成電磁環(huán)網(wǎng)開 環(huán)方案提供理論依據(jù),有效反映開環(huán)方案對多直流饋入系統(tǒng)電壓支撐能力的影響。
[0010] 為了實現(xiàn)上述目的,本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:
[0011] 一種多直流饋入受端電網(wǎng)的電磁環(huán)網(wǎng)開環(huán)方法,包括如下步驟:
[0012] 步驟(1):根據(jù)復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的社團(tuán)結(jié)構(gòu)特性,將電磁環(huán)網(wǎng)中的低電壓等級電網(wǎng)劃分 為若干個分區(qū),按照各個分區(qū)被劃分出來的先后順序形成待選電磁環(huán)網(wǎng)開環(huán)方案;
[0013] 步驟(2):利用設(shè)定的安全考核條件對步驟(1)的待選電磁環(huán)網(wǎng)開環(huán)方案進(jìn)行安 全校核,從而篩選出滿足安全考核條件的待選電磁環(huán)網(wǎng)開環(huán)方案;
[0014] 步驟⑶:計算步驟⑵滿足安全考核條件的待選電磁環(huán)網(wǎng)開環(huán)方案的加權(quán)多饋 入短路比,選擇加權(quán)多饋入短路比最大的電磁環(huán)網(wǎng)開環(huán)方案為最終的電磁環(huán)網(wǎng)開環(huán)方案。
[0015] 所述步驟(1)中的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)社團(tuán)結(jié)構(gòu)特性:一個復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)可以劃分成若干個社團(tuán) (節(jié)點(diǎn)集),每個社團(tuán)內(nèi)部節(jié)點(diǎn)間的聯(lián)系比較緊密,而不同社團(tuán)之間則通過為數(shù)不多的幾條 邊保持松散連接,通過移除這些邊,即可以將復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)中的不同社團(tuán)劃分開;作為一種典型 復(fù)雜網(wǎng)絡(luò),電網(wǎng)自然也具有社團(tuán)結(jié)構(gòu)的特性。
[0016] 所述步驟(1)中的具體求解步驟:
[0017] 步驟(1-1):對多直流饋入受端電網(wǎng)進(jìn)行簡化,并用抽象圖表示,得到初始網(wǎng)絡(luò);
[0018] 步驟(1-2):計算由步驟(1-1)簡化所得初始網(wǎng)絡(luò)中的所有節(jié)點(diǎn)之間的最短路徑 長度及最短路徑;
[0019] 步驟(1-3):計算當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)中所有邊的邊介數(shù),找到邊介數(shù)最高的邊并將其從當(dāng) 前網(wǎng)絡(luò)中移除;
[0020] 步驟(1-4):計算當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)所有節(jié)點(diǎn)之間的最短路徑長度及最短路徑,判斷各樞 紐站是否被劃分到不同的分區(qū);如果否,則返回步驟(1-3);如果是,則進(jìn)入步驟(1-5);
[0021] 步驟(1-5):按照各個分區(qū)被劃分出來的先后順序形成待選電磁環(huán)網(wǎng)開環(huán)方案, 判斷各待選電磁環(huán)網(wǎng)開環(huán)方案中是否存在不含樞紐站的分區(qū);如果是,則在該待選電磁環(huán) 網(wǎng)開環(huán)方案中進(jìn)行分區(qū)合并;如果否,則輸出待選電磁環(huán)網(wǎng)開環(huán)方案。
[0022] 所述步驟(1-1)中的電力網(wǎng)絡(luò)簡化方法:將電力網(wǎng)絡(luò)中的發(fā)電廠節(jié)點(diǎn)、變電站節(jié) 點(diǎn)和負(fù)荷節(jié)點(diǎn)均抽象為無差別的節(jié)點(diǎn),并且不考慮接地點(diǎn);將輸電線路和變壓器支路均抽 象為有權(quán)重的邊,權(quán)重為支路的導(dǎo)納模值,并且忽略網(wǎng)絡(luò)的有向性。經(jīng)過簡化,電力網(wǎng)絡(luò)被 抽象為具有k個節(jié)點(diǎn)的無向、有權(quán)的稀疏連通圖,k為正整數(shù)。
[0023] 所述步驟(1-2)中的最短路徑:指網(wǎng)絡(luò)中從設(shè)定的起點(diǎn)到終點(diǎn)的所有路徑中長度 最短的路徑。
[0024] 所述步驟(1-3)中的邊介數(shù):其定義為通過某條邊的最短路徑的條數(shù),是衡量這 條邊在網(wǎng)絡(luò)中的聯(lián)絡(luò)性能的指標(biāo)。由復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)社團(tuán)結(jié)構(gòu)特性可知,社團(tuán)之間相互連接的邊 具有較大的介數(shù),因為屬于不同社團(tuán)的節(jié)點(diǎn)之間的最短路徑總要經(jīng)過這些邊。對于電力網(wǎng) 絡(luò)來說,在考慮邊權(quán)重(導(dǎo)納模值)的情況下,邊介數(shù)可以定義為按無權(quán)情況計算得到的邊 介數(shù)除以該邊的邊權(quán)重。
[0025] 所述步驟(1-4)中的樞紐站:指高電壓等級電網(wǎng)中參與構(gòu)成電磁環(huán)網(wǎng)的變電站或 發(fā)電廠。根據(jù)樞紐站的數(shù)量,可以限制低電壓等級電網(wǎng)分區(qū)的最大個數(shù)。因此,在從網(wǎng)絡(luò)中 移除邊的過程中,只需要將各個樞紐站劃分到不同的分區(qū)就可以。
[0026] 所述步驟(1-5)中的分區(qū)合并:在從網(wǎng)絡(luò)中移除邊的過程中,有可能將低電壓等 級電網(wǎng)劃分成脫離主網(wǎng)運(yùn)行的孤立電網(wǎng)。因此,如果在各開環(huán)方案中存在不含樞紐站的分 區(qū),則將該分區(qū)合并到與其聯(lián)系最為緊密的另一分區(qū)中,直到該方案中只存在含有樞紐站 的分區(qū)。
[0027] 所述步驟(2)中的安全校核條件:包括母線短路電流不超過開關(guān)額定遮斷電流, 正常方式下架空線路夏季不過流、保護(hù)CT或計量CT不過流、變壓器不過載,N-I及N-2方 式下架空線路夏季過流不超過15%、保護(hù)CT或計量CT過流不超過20%、變壓器過載不超 過40 %或發(fā)生N-I、N-2故障時無穩(wěn)定問題。
[0028] 所述步驟(3)中的加權(quán)多饋入短路比指標(biāo):某回直流的多饋入短路比反映的是受 端電網(wǎng)對該回直流的電壓支撐能力,對應(yīng)系統(tǒng)的局部穩(wěn)定性。若要反映多直流饋入受端電 網(wǎng)的整體穩(wěn)定性,需要根據(jù)每回直流對系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響,構(gòu)造加權(quán)多饋入短路比指標(biāo)來 反映。從滿足安全校核的方案中選擇加權(quán)多饋入短路比最大的為最終的電磁環(huán)網(wǎng)開環(huán)方 案。
[0030] 其中,Im為加權(quán)多饋入短路比;n為直流回數(shù);《i為第i回直流的權(quán)重因子; MISCRi為第i回直流的多饋入短路比。
[0031] 對多饋入短路比定義變形,可得:
[0033] 其中,Sacd的參數(shù)含義是第i回直流的換流母線短路容量;Pdi的參數(shù)含義是第i回 直流的額定功率;A%的參數(shù)含義是第j回直流的換流母線電壓變化量;AUi是第i回直 流的換流母線電壓變化量;Ptu的參數(shù)含義是第j回直流的額定功率;
[0034] 其中,y為計入多回直流相互影響之后,第i回直流短路比(SCRi)的擾動系數(shù)。 y越小,多饋入短路比相對短路比的減小程度越大,其需要提高的必要性越大,則第i回直 流在多直流饋入系統(tǒng)中的重要性越強(qiáng)。因此,Wi可有如下定義:
[0036] 與現(xiàn)有技術(shù)相比,本發(fā)明達(dá)到的有益效果是:
[0037] (1)本發(fā)明引入復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的社團(tuán)結(jié)構(gòu)理論,根據(jù)樞紐站的分布情況和電網(wǎng)的結(jié)構(gòu) 特性,形成待選電磁環(huán)網(wǎng)開環(huán)方案,克服了按照行政區(qū)劃或電網(wǎng)所屬電力公司劃分時主觀 因素較重的缺點(diǎn),為電磁環(huán)網(wǎng)開環(huán)提供了理論依據(jù)。
[0038] (2)本發(fā)明基于多饋入短路比的定義,構(gòu)造了加權(quán)多饋入短路比指標(biāo),定量評估電 磁環(huán)網(wǎng)開環(huán)對多直流饋入系統(tǒng)的影響,能夠有效反映受端電網(wǎng)在不同開環(huán)方案下對多回直 流的電壓支撐能力。
【附圖說明】
[0039] 圖1是本發(fā)明提供的多直流饋入受端電網(wǎng)的電磁環(huán)網(wǎng)開環(huán)方法流程示意圖。
[0040] 圖2是本發(fā)明實施例中某省級電網(wǎng)結(jié)構(gòu)示意圖。
[0041] 圖3是本發(fā)明實施例中某省級電網(wǎng)移除線路過程示意圖。
【具體實施方式】
[0042] 下面結(jié)合附圖
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