多回直流逆变站动态无功补偿配置优先次序的确定方法
【专利摘要】本发明涉及一种多回直流逆变站动态无功补偿配置优先次序的确定方法,对于馈入受端交流电网的n回直流输电系统逆变站,分别计算n回直流逆变站交流母线多直流有效短路比MIESCR;对于其中任一逆变站l(l=1,…,n),计算在该逆变站配置动态无功补偿装置后,所有n回直流逆变站交流母线计及动态无功补偿装置作用的多直流有效短路比增加量ΔMIESCR、修正多直流有效短路比MIESCRrev;进而确定综合指标SMIESCR(l),对上述综合指标SMIESCR(l)进行排序,再根据排序的结果确定最终的配置优先次序排序。本发明提高了所确定的多回直流逆变站动态无功补偿配置优先次序顺序的准确度,进而可以提高依据上述顺序进行多回直流逆变站动态无功补偿配置优先次序确定的效果。
【专利说明】
多回直流逆变站动态无功补偿配置优先次序的确定方法
技术领域
[0001] 本发明设及电力技术领域,特别是设及一种多回直流逆变站动态无功补偿配置优 先次序的确定方法。
【背景技术】
[0002] 随着我国经济的快速发展,长江=角洲、珠江=角洲等负荷中屯、的电力需求持续 增加,西电东送输电规模逐年增长。相比于高压交流输电,高压直流输电在技术经济方面优 势明显,因而特别适用于远距离、大容量西电东送输电工程。近年来,越来越多的直流输电 系统逆变站落点于同一受端交流电网,由于负荷中屯、交流电网电气联系紧密,受端系统呈 现出典型的多回直流系统集中馈入的网架结构特征,多回直流系统逆变站之间相互影响、 受端交流电网与直流系统之间相互影响等凸显,需要在电力系统规划中进行统筹分析并提 出应对措施。
[0003] 在上述相互影响方面,最为突出的问题之一是多回直流系统逆变站同时换相失败 故障及其恢复过程需要同时吸取大量动态无功功率,受限于直流逆变站交流滤波器和电容 器等无功补偿设备的动态无功支撑能力有限,逆变站交流母线电压在故障后恢复困难,易 发生电压失稳造成大面积停电事故。
[0004] 逆变站配置动态无功补偿装置能够在故障及其恢复过程中提供感性无功功率,支 撑逆变站交流母线电压在换相失败故障后及时恢复,有利于电压稳定。由于动态无功补偿 装置价格昂贵且增加逆变站占地面积,在多回直流系统的所有逆变站配置动态无功补偿装 置经济性较差,因此需要研究多回直流逆变站动态无功补偿配置优先次序的确定顺序的问 题,即通过量化指标分析各逆变站的配置效果,通过确定的顺序在有限数目的逆变站配置 动态无功补偿装置,最大限度的提高多回直流系统逆变站交流母线电压稳定水平。
[0005] 目前,传统的多回直流逆变站动态无功补偿配置优先次序的确定顺序一般通过计 算机时域仿真对比来确定,该方法的工作量较大且存在一定的试探盲目性,容易影响多回 直流逆变站动态无功补偿配置优先次序确定的效果。
【发明内容】
[0006] 基于此,有必要针对传统方案容易影响多回直流逆变站动态无功补偿配置优先次 序确定效果的技术问题,提供一种多回直流逆变站动态无功补偿配置优先次序的确定方 法。
[0007] -种多回直流逆变站动态无功补偿配置优先次序的确定方法,包括如下步骤:
[0008] 对于馈入受端交流电网的n回直流输电系统逆变站,计算n回直流逆变站交流母线 多直流有效短路比MIESCR;其中,n为正整数;
[0009] 对于n回直流任一逆变站1(1 = 1,2,…,n),计算在逆变站配置动态无功补偿装置 后产生的n回直流逆变站交流母线多直流有效短路比增加量A MIESCR;
[0010] 对于n回直流任一逆变站1(1 = 1,2,…,n),计算在逆变站配置动态无功补偿装置 后n回直流逆变站交流母线及动态无功补偿装置作用的修正多直流有效短路比MIESCRrev;
[0011]对于n回直流任一逆变站1(1 = 1,2,…,n),计算在逆变站配置动态无功补偿装置 后n回直流逆变站交流母线修正多直流有效短路比MIESCRrev,ia = 1,2,…,n)之和,形成逆 变站1配置动态无功补偿装置效果的综合指标SMIESCR(I);
[0012]对于综合指标SMIESCR(I) (1 = 1,n)进行从大到小排序,根据排序的结果确 定最终的配置优先次序排序。
[0013] 上述多回直流逆变站动态无功补偿配置优先次序的确定方法,对于馈入受端交流 电网的n回直流输电系统逆变站,分别计算n回直流逆变站交流母线多直流有效短路比 MIESCR、交流母线多直流有效短路比增加量A MIESCR、交流母线计及动态无功补偿装置作 用的修正多直流有效短路比MIESCRrev、进而确定综合指标SMIESCRd ),对上述综合指标 SMIESCR(I)进行排序,在根据排序的结果确定最终的配置优先次序排序,提高了所确定的 多回直流逆变站动态无功补偿配置优先次序顺序的准确度,进而可W提高依据上述顺序进 行多回直流逆变站动态无功补偿配置优先次序确定的效果。
【附图说明】
[0014] 图1为一个实施例的多回直流逆变站动态无功补偿配置优先次序的确定方法流程 图;
[0015] 图2为一个实施例的逆变站电网结构示意图。
【具体实施方式】
[0016] 下面结合附图对本发明的多回直流逆变站动态无功补偿配置优先次序的确定方 法的【具体实施方式】作详细描述。
[0017] 参考图1,图1所示为一个实施例的多回直流逆变站动态无功补偿配置优先次序的 确定方法流程图,包括如下步骤:
[0018] S10,对于馈入受端交流电网的n回直流输电系统逆变站,计算n回直流逆变站交流 母线多直流有效短路比MIESCR;其中,n为正整数;
[0019] 上述交流母线多直流有效短路比MIESCR包括第i回直流逆变站交流母线MIESCRi (i = l,2,...,n)。
[0020] 在一个实施例中,上述对于馈入受端交流电网的n回直流输电系统逆变站,计算n 回直流逆变站交流母线多直流有效短路比MIESCR的过程包括:
[0021] (a)根据标么值参数建立包含所有n回直流系统逆变站交流母线节点的节点导纳 矩阵Y:
[0022] Y=[Yij]nXn,
[0023] 式中Y矩阵维数为n X n,其中第i行、第i列元素为节点i的自导纳,第i行、第j列元 素为节点i与节点j之间的互导纳,1 < i < j <n;
[0024] (b)通过Y矩阵求逆运算,计算包含所有n回直流系统逆变站交流母线节点的节点 阻抗矩阵Z:
[002引 Z= 口 ij]nXn = Y-1,
[0026]式中Z矩阵维数为n X n,其中第i行、第i列元素为节点i的自阻抗,第i行、第j列元 素为节点i与节点j之间的互阻抗,I < i < j < n;
[0027] (C)计算所有n回直流逆变站交流母线的多直流有效短路比指标MIESCR,其中第i 回直流逆变站交流母线MIESCRi (i = 1,2,…,n)计算方法包括:
[002引
[0029] 式中Zik为Z矩阵第i行、第k列元素 Zik对应的模值,PdcnO,k为第k回直流输电系统额 定有功功率标么值。
[0030] S20,对于n回直流任一逆变站1 (1 = 1,2,…,n),计算在逆变站配置动态无功补偿 装置后产生的n回直流逆变站交流母线多直流有效短路比增加量AMIESCR;其中,1为大于 等于1且小于等于n的正整数,i为大于等于1且小于等于n的正整数;
[0031] 上述步骤S20中,先获取多回直流逆变站的额定有功功率标么值,上述额定有功功 率标么值可通过读取相应多回直流逆变站中电气设备的相关说明文档所获取。上述n回直 流逆变站交流母线多直流有效短路比增加量A MIESCR包括第i回直流逆变站交流母线多直 流有效短路比增加量A MIESCRiQ = 1,2,…,n)。
[0032] 在一个实施例中,上述对于n回直流任一逆变站1(1 = 1,2,…,n),计算在该逆变站 配置动态无功补偿装置后产生的n回逆变站交流母线多直流有效短路比增加量A MIESCR的 步骤包括:
[0033] 计算第i回直流逆变站交流母线多直流有效短路比增加量A MIESCRia = 1,2,…, n),其中A MIESCRi的计算方法包括:
[0034]
[00对式中Zil为Z矩阵第i行、第1列元素 Zi谢应的模值,Sstat为已知的动态无功补偿设备 额定容量标么值。
[0036] S30,对于n回直流任一逆变站1(1 = 1,2,…,n),计算在该逆变站配置动态无功补 偿装置后所有n回直流逆变站交流母线计及动态无功补偿装置作用的修正多直流有效短路 比MIESCRrev;其中,所述修正多直流有效短路比MIESCRrev包括第i回直流逆变站交流母线的 修正多直流短路比MIESCRrev, i(i = l,2,…,n);
[0037] 在一个实施例中,上述对于n回直流任一逆变站1 (1 = 1,2,…,n),计算在逆变站配 置动态无功补偿装置后n回直流逆变站交流母线修正多直流有效短路比MIESCRrev,i的步骤 包括:
[003引计算第i回直流逆变站交流母线的修正多直流短路比MIESCRrev, ia = 1,2,…,n), 其中所述MIESCRrev, i的计算方法包括:
[0039] MIESCRrev, i=MIESCRi+ A MIESCRi 〇
[0040] S40,对于n回直流任一逆变站1(1 = 1,2,…,n),计算在逆变站配置动态无功补偿 装置后n回直流逆变站交流母线修正多直流有效短路比MIESCRrev,ia = 1,2,…,n)之和,形 成逆变站1配置动态无功补偿装置效果的综合指标SMIESCR(I);
[0041] 在一个实施例中,上述对于n回直流任一逆变站1(1 = 1,2,…,n),计算在该逆变站 配置动态无功补偿装置后n回直流逆变站交流母线修正多直流有效短路比MIESCRrev,ia = 1,2,…,n)之和,形成逆变站1配置动态无功补偿装置效果的综合指标SMIESCRQ)的步骤包 括:
[0042]
[0043] S50,对于综合指标SMIESCR( 1) (1 = 1,2,…,n)进行从大到小排序,根据排序的结 果确定最终的配置优先次序排序。
[0044] 本发明提供的多回直流逆变站动态无功补偿配置优先次序的确定方法,对于馈入 受端交流电网的n回直流输电系统逆变站,分别计算n回直流逆变站交流母线多直流有效短 路比MIESCR、交流母线多直流有效短路比增加量A MIESCR、交流母线及动态无功补偿装置 作用的修正多直流有效短路比MIESCRrev、进而确定综合指标SMIESCR(I),对上述综合指标 SMIESCR(I)进行排序,在根据排序的结果确定最终的配置优先次序排序,提高了所确定的 多回直流逆变站动态无功补偿配置优先次序顺序的准确度,进而可W提高依据上述顺序进 行多回直流逆变站动态无功补偿配置优先次序确定的效果。
[0045] 在一个实施例中,具有多回直流系统逆变站所对应的电网结构图可如图2所示。
[0046] 图2所示多回(3回)直流系统逆变站中已知各回直流系统的基本标么值参数包括: 直流输电系统的额定有功功率标么值:PdcnO, 1 = PdcnO, 2 = PdcnO, 3 = 1 ;各阻抗值分别为:Zl Z白1 = O.5Z9O°,Z2Z02 = O.8Z9O°,Z3Z03 = O.3Z9O°,Zi2Z0i2 = 1.〇Z9O°,Zi3Z0i3 = O.8Z 90°,Z23 Z 023 = 0.5 Z 90%各逆变站(多回直流系统逆变站)交流滤波器和电容器恒定电纳 值:Bci = jO . 5,Bc2 = jO . 55,Bc3 = jO . 6。已知动态无功补偿装置的额定容量标么值Sstat = 0.5〇
[0047] 由电力系统基本原理和已知标么值参数,建立包含所有3回直流系统逆变站交流 母线节点的节点导纳矩阵Y:
[004引
[0049]对上述Y矩阵求逆运算,计算包含3回直流系统逆变站交流母线节点的节点阻抗矩 阵Z:
[(K)加 ]
[0051]计算所有3回直流系统的多直流有效短路比指标(有效短路比参数)MIESCR,其中 第i回直流系统对应的有效短路比指标MIESCRi(i = l,2,3)的计算公式为:
[0化2]
[00对式中Zik为Z矩阵第i行、第k列元素 Zik对应的模值,Pdcn日,k为第k回直流系统输电系 统的额定有功功率标么值。其中:
[0化4]
[0化5]
[0化6] '
[0057] 对于各逆变站1 (1 = 1,2,3)依次进行动态无功补偿配置,计算在各逆变站配置动 态无功补偿装置后产生的所有3回逆变站交流母线多直流有效短路比增加量AMIESCR,其 中第i回直流系统对应的逆变站交流母线多直流有效短路比增加量A MIESCRi( i = 1,2,3) 计算方法包括:
[0化引
[0059] 式中Zil为Z矩阵第i行、第1列元素 Zi谢应的模值,Sstat为已知的动态无功补偿设备 额定容量标么值。
[0060] 若动态无功补偿装置配置于逆变站1(1 = 1),则3回直流系统对应的逆变站交流母 线 AMIESCRiQ = I,2,3):
[0064]若动态无功补偿装置配置于逆变站2(1 = 2),则3回系统对应的直流逆变站交流母 线 AMIESCRiQ = I,2,3):
[0061]
[OC
[OC
[00 化 I
[(
[0072] 综合上述计算结果,3回直流系统对应的逆变站交流母线AMIESCR如表1所示。[0073]
[(
[( 逊 结 [(
[(
[(
[0074] 表1 3回直流系统对应的逆变站交流母线AMIESCR
[0075] 对于任一逆变站1 (1 = 1,2,3 ),计算在该逆变站配置动态无功补偿装置后所有3回 直流逆变站交流母线计及动态无功补偿装置作用的修正多直流的有效短路比MIESCRrev,其 中第i回直流系统对应的逆变站交流母线的修正多直流短路比MIESCRrev,ia = I,2,3)计算 方法包括:
[0076] MIESCRrev, i=MIESCRi+ A MIESCRi,
[0077] 若动态无功补偿装置配置于逆变站1(1 = 1),则3回直流系统对应的逆变站交流母 线 MIESCRrev,i(i = l,2,3):
[007引 MIESCRrev, 1=MIESCRi+ A MIESCRi = 1.5411+0.2727 = 1.8138,
[0079] MIESCRrev,2=MIESCRs+ A MIESCR2= 1. :3443+0.1113 = 1.4556,
[0080] MIESCRrev, 3=MIESCRs+ A MIESCRs= 1.8126+0.1173 = 1.9299,
[0081] 若动态无功补偿装置配置于逆变站2(1 = 2),则3回直流系统对应的逆变站交流母 线 MIESCRrev,i(i = l,2,3):
[0082] MIESCRrev, 1=MIESCRi+ A MIESCRi = 1.5411+0.1276 = 1.6687,
[0083] MIESCRrev,2=MIESCR2+ A MIESCR2= 1. :3443+0.2738= 1.6181,
[0084] MIESCRrev,3=MIESCRs+ A MIESCR3= 1.8126+0.1549= 1.9675,
[0085] 若动态无功补偿装置配置于逆变站2( I = 2),则3回直流逆变站交流母线 MIESCRrev,i(i = l,2,3):
[0086] MIESCRrev, 1=MIESCRi+ A MIESCRi = 1.5411+0.0997 = 1.6408,
[0087] MIESCRrev, 2=MIESCR2+A MIESCR2 =1.:3443+0.1149 =1.4592,
[0088] MIESCRrev, 3=MIESCRs+ A MIESCR3 = 1.8126+0.2278 = 2.0404,
[0089] 综合上述计算结果,3回直流系统对应的逆变站交流母线计及动态无功补偿装置 作用的修正多直流有效短路比MIESCRrev如表2所示。
[0090]
[0091」表2 3回直流系统对应的逆变站交流母线MIESCRrev
[0092] 对于任一逆变站1 (1 = 1,2,3 ),计算在该逆变站配置动态无功补偿装置后所有3回 直流逆变站交流母线修正多直流有效短路比MIESCRrev, i( i = 1,2,3)之和,形成逆变站1配置 动态无巧据晋动r軍的I耐皮泉掀SMTPSrRQ):
[0093]
[0094] 即将上述表格中各行的MIESCRrev数值求和,得到逆变站1配置动态无功补偿装置 效果的顺序参数(综合指标)SMIESCR(I),结果如表3所示。
[0096] 表3 3回直流系统对应的逆变站SMIESCR指标
[0097] 上述顺序参数SMIESCRQ) (1 = 1,2,3)进行从大到小排序,其排序越靠前的母线为 配置动态无功补偿装置对多回直流逆变站交流母线电压恢复综合支撑作用越强的母线,由 此确定最终的配置优先次序排序。
[0098] 对表3中的SMIESCR( 1) (1 = 1,2,3)从大到小排序,结果如表4所示。由此得到最终 推荐的多回直流多回直流逆变站动态无功补偿配置优先次序的确定的优先次序排序为逆 变站2、逆变站1、逆变站3。 r00991
[0100] 表4 3回直流系统对应的逆变站SMIESCR指标值排序结果
[0101] W上所述实施例的各技术特征可W进行任意的组合,为使描述简洁,未对上述实 施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述,然而,只要运些技术特征的组合不存 在矛盾,都应当认为是本说明书记载的范围。
[0102] W上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式,其描述较为具体和详细,但并 不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是,对于本领域的普通技术人员来 说,在不脱离本发明构思的前提下,还可W做出若干变形和改进,运些都属于本发明的保护 范围。因此,本发明专利的保护范围应W所附权利要求为准。
【主权项】
1. 一种多回直流逆变站动态无功补偿配置优先次序的确定方法,其特征在于,包括如 下步骤: 对于馈入受端交流电网的η回直流输电系统逆变站,计算η回直流逆变站交流母线多直 流有效短路比MIESCR;其中,η为正整数; 对于η回直流任一逆变站1,计算在逆变站配置动态无功补偿装置后产生的η回直流逆 变站交流母线多直流有效短路比增加量A MIESCR; 对于η回直流任一逆变站1,计算在该逆变站配置动态无功补偿装置后所有η回直流逆 变站交流母线计及动态无功补偿装置作用的修正多直流有效短路比MIESCRrev;其中,所述 修正多直流有效短路比MIESCRrev包括第i回直流逆变站交流母线的修正多直流短路比 MIESCRrev,i;l为大于等于1且小于等于η的正整数,i为大于等于1且小于等于η的正整数; 对于η回直流任一逆变站1,计算在逆变站配置动态无功补偿装置后η回直流逆变站交 流母线修正多直流有效短路比MIESCRrev,i之和,形成逆变站1配置动态无功补偿装置效果的 综合指标SMIESCRQ); 对于综合指标SMIESCR(l)进行从大到小排序,根据排序的结果确定最终的配置优先次 序排序。2. 根据权利要求1所述的多回直流逆变站动态无功补偿配置优先次序的确定方法,其 特征在于,所述对于馈入受端交流电网的η回直流输电系统逆变站,计算η回直流逆变站交 流母线多直流有效短路比MIESCR的过程包括: (a) 根据标么值参数建立包含所有η回直流系统逆变站交流母线节点的节点导纳矩阵 Υ: Y=[Yij]nXn, 式中Y矩阵维数为η xn,其中第i行、第i列元素为节点i的自导纳,第i行、第j列元素为 节点i与节点j之间的互导纳,1 < i < j <n; (b) 通过Υ矩阵求逆运算,计算包含所有η回直流系统逆变站交流母线节点的节点阻抗 矩阵Ζ: Z=[Zij]nXn 二 Υ 1, 式中Z矩阵维数为η xn,其中第i行、第i列元素为节点i的自阻抗,第i行、第j列元素为 节点i与节点j之间的互阻抗,1 < i < j < η; (c) 计算所有η回直流逆变站交流母线的多直流有效短路比指标MIESCR,其中第i回直 流逆变站交流母线MIESCRi计算方法包括:式中Z化为Z矩阵第i行、第k列元素 Z化对应的模值,Pdcn日,功第k回直流输电系统额定有功 功率标么值。3. 根据权利要求1所述的多回直流逆变站动态无功补偿配置优先次序的确定方法,其 特征在于,所述对于η回直流任一逆变站1,计算在该逆变站配置动态无功补偿装置后产生 的η回逆变站交流母线多直流有效短路比增加量Δ MIESCR的步骤包括: 计算第i回直流逆变站交流母线多直流有效短路比增加量A MIESCRi,其中Δ MIESCRi的 计算方法包括:式中Zil为Z矩阵第i行、第1列元素 Zil对应的模值,Sstat为已知的动态无功补偿设备额定 容量标么值;i为大于等于1且小于等于η的正整数。4. 根据权利要求1所述的多回直流逆变站动态无功补偿配置优先次序的确定方法,其 特征在于,所述对于η回直流任一逆变站1,计算在逆变站配置动态无功补偿装置后η回直流 逆变站交流母线修正多直流有效短路比MIESCRrev的步骤包括: 计算第i回直流逆变站交流母线的修正多直流短路比MIESCRrev,i,其中所述MIESCRrev,i 的计算方法包括: MIESCRrev,i=MIESCRi+ Δ MIESCRi。 式中i为大于等于1且小于等于η的正整数。5. 根据权利要求1所述的多回直流逆变站动态无功补偿配置优先次序的确定优先次序 的确定方法,其特征在于,所述对于η回直流任一逆变站1,计算在该逆变站配置动态无功补 偿装置后η回直流逆变站交流母线修正多直流有效短路比MIESCRrev, 1之和,形成逆变站1配 置动态无功补偿装置效果的综合指标SMIESCRQ)的步骤包括:
【文档编号】H02J3/18GK105846447SQ201610340966
【公开日】2016年8月10日
【申请日】2016年5月19日
【发明人】李鸿鑫, 周保荣, 姚文峰
【申请人】南方电网科学研究院有限责任公司, 中国南方电网有限责任公司电网技术研究中心