CN103762585A - 高压直流输电长期过负荷能力的多直流分配方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了高压直流输电长期过负荷能力的多直流分配方法，其包括以下步骤：步骤1、选取受端系统中一台典型发电机组；步骤2、对至少二个高压直流输电系统在原有直流功率的基础上逐个提升相同的直流功率，分别得到每个高压直流输电系统的功角振荡曲线；步骤3、计算每个高压直流输电系统过负荷时的直流影响因子；步骤4、对所述至少二个高压直流输电系统进行排序，将所述长期增加的负荷按照排序由大至小进行分配；步骤5、分配完毕后，观察所述典型发电机组的功角振荡曲线，已验证过负荷能力分配的合理性。本发明在在保证受端的电力需求的同时，维持系统的稳定性。

Description

高压直流输电长期过负荷能力的多直流分配方法

技术领域

本发明涉及电力系统技术领域，具体涉及一种高压直流输电长期过负荷能力的多直流分配方法。

背景技术

在高压直流输电系统进行设计时，不仅要规定其正常运行时的额定功率，额定电压和额定电流，而且还要求有一定的过负荷能力。对高压直流输电系统过负荷能力的要求主要取决于送受端交流系统的需要：当交流送受端系统间的交流联络线发生故障断线时，为了保证受端系统的用电可靠性，需使直流输电系统长期运行在过负荷状态直至交流线路恢复传输电力；当受端系统为大都市负荷需求比较大，特别当夏季用电高峰时，需通过直流的长期过负荷能力来缓解受端系统的用电压力，这就要求高压直流输电系统具有较高的过负荷能力。

长期过负荷是指：直流电流高于其额定直流电流连续送电的能力。系统在该电流值下运行应无时间限制。长期过负荷能力主要是在双极系统中的一极发生故障而长期停运时，或者电网的负荷水平超出计划时使用。当高压直流输电系统运行在长期过负荷状态下时，换流变压器绕组与平波电抗器绕组热点温度、晶闸管结温等一般不允许超过其所规定的允许值。额定直流电流是在最严重的环境条件（环境温度为40℃）下，备用冷却设备不投入运行时，直流系统能够连续运行的电流值。当环境温度低于最高环境温度，备用冷却设备投入运行，且考虑设备的设计裕度时，直流电流可以在高于其额定值的情况下连续运行。

发明内容

针对以上不足，本发明的目的是提供一种高压直流输电长期过负荷能力的多直流分配方法，其在保证受端的电力需求的同时，维持系统的稳定性。

为实现以上目的，本发明采取了的技术方案是：

高压直流输电长期过负荷能力的多直流分配方法，所述多直流分配为在至少二个高压直流输电系统落点同一受端系统，且该受端系统长期增加的负荷超过所述至少二个高压直流输电系统中任一高压直流输电系统的长期过负荷能力所提升的直流功率时，所述长期增加的负荷的分配方法，其包括以下步骤：

步骤1、选取受端系统中一台典型发电机组；

步骤2、对所述至少二个高压直流输电系统在原有直流功率的基础上逐个提升相同的直流功率，分别得到每个高压直流输电系统提升所述直流功率时该典型发电机组的功角振荡曲线；

步骤3、计算每个高压直流输电系统过负荷时的直流影响因子；

步骤4、根据直流影响因子由小至大对所述至少二个高压直流输电系统进行排序，将所述长期增加的负荷按照所述至少二个高压直流输电系统的排序由大至小进行分配，分配于每个高压直流输电系统的负荷不大于该高压直流输电系统长期过负荷能力时所提升的直流功率；

步骤5、分配完毕后，观察所述典型发电机组的功角振荡曲线，已验证过负荷能力分配的合理性。

所述典型发电机组为容量不小于100MW的受端系统发电机组。

所述直流影响因子为在提升单位直流功率时，受端发电机组功角变量的大小，其计算方法为：

$\mathrm{\ρ}=\frac{\mathrm{\Δ\δ}}{\mathrm{\ΔP}}---\left(1\right)$

其中，ρ表示直流影响因子，ΔP表示直流功率的提升量，Δδ表示受端发电机组功角的振荡幅值。

所述步骤5中，验证过负荷能力分配的合理性的方法是：

受端系统长期增加的负荷分配前后该典型发电机组的稳定平衡点之间的偏差最小时为过负荷能力分配合理，反之，则重复执行步骤4的操作。

受端系统长期增加的负荷分配前的该典型发电机组的稳定平衡点为对所述至少二个高压直流输电系统均未提升直流功率时该典型发电机组的稳定平衡点的稳定平衡点。

所述受端系统长期增加的负荷不大于所述至少二个高压直流输电系统的过负荷能力所提升的直流功率之和。

本发明针对现有技术不足而提出一种高压直流输电长期过负荷能力的多直流分配策略，当多条直流落点同一地点，在受端系统需要大量电力，需通过高压直流输电系统的过负荷能力保证受端系统的用电可靠性，尤其是当受端系统所需电力特别大，通过单直流的过负荷能力无法长时间连续运行，这需要多条直流之间的配合以实现直流过负荷的连续性，保证受端系统的用电可靠性。且直流功率短时间大量提升，对系统本身而言是一个较大冲击，为了将直流输电的过负荷对系统的影响降到最低，需对多直流过负荷能力分配问题进行研究。本发明的特点是通过多条直流的协调配合，保证受端系统用电可靠性的同时，尽可能减小了直流过负荷对系统的冲击。该方法与传统通过单直流的过负荷能力保证用电可靠性相比，最有更大的灵活性，在尽可能大的保证受端的电力需求的同时，尽可能维持了系统的稳定性。

本发明与现有技术相比，其有益效果在于：当受端系统所需电力负荷大于任一条直流的长期过负荷能力所能提升的功率时，采取多直流长期过负荷的协调配合策略，通过分析每条直流功率提升对系统的影响，保证过负荷能力分配时在保证受端系统用电可靠性的同时，尽最大可能对系统产生较小的冲击。

附图说明

图1为本发明一种高压直流输电长期过负荷能力的多直流分配方法的流程图。

图2为A和B的直流功率提升900MW时，对受端发电机组的影响。

其中，实线为A功率提升900MW时，发电机组功角的振荡曲线；虚线为B功率提升900MW时，发电机组功角的振荡曲线。

图3为A、B在不同的过负荷能力分配时，对受端发电机组的影响。

其中，实线为A功率提升500MW，B提升400MW时，发电机组功角的振荡曲线；虚线为A功率提升600MW，B提升300MW时，发电机组功角的振荡曲线。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明的内容做进一步详细说明。

实施例

高压直流输电长期过负荷能力的多直流分配方法，其前提在于，多条高压直流输电系统同时落点同一受端系统，该受端系统在基础负荷的基础上，需要长期增加一定的负荷，而且长期增加的负荷比该多条高压直流输电系统中任一条的长期过负荷能力所能提升的直流功率均大，同时，长期增加的负荷并不大于该多条高压直流输电系统中长期过负荷能力所能提升的直流功率之和时，对受端系统长期增加一定的负荷在该多条高压直流输电系统上的分配方法。请参照图1所示，包括以下步骤：

S101、选取受端系统中一台典型发电机组，选取的原则是典型发电机组的容量较大，一般取100MW以上的发电机组较为适宜。在多条高压直流输电系统均为增加直流功率时，从该典型发电机组的功角振荡曲线上获取其原始功角稳定平衡点。

S102、逐个对多条高压直流输电系统中的一条增加一定的直流功率，而其余各条高压直流输电系统的直流功率维持在原有的基础上，分别得到每个高压直流输电系统在提升相同的直流功率时该典型发电机组的功角振荡曲线。

S103、根据每个高压直流输电系统对应的功角振荡曲线计算每个高压直流输电系统过负荷时的直流影响因子。直流影响因子为在高压直流输电系统提升单位直流功率时，受端发电机组功角变量的大小，其计算方法为：

$\mathrm{\ρ}=\frac{\mathrm{\Δ\δ}}{\mathrm{\ΔP}}$

其中，ρ表示直流影响因子，ΔP表示直流功率的提升量，Δδ表示受端发电机组功角的振荡幅值。

S104、将多条高压直流输电系统按照其对应的直流影响因子由小至大进行排序，根据排序对该多条高压直流输电系统需要提升的直流功率进行分配，其中，对直流影响因子较小的高压直流输电系统提升较大的直流功率，但不得超过其长期过负荷能力所能提升的直流功率，而对直流影响因子较大的高压直流输电系统提升较小的直流功率。

S105、分配完毕后，观察典型发电机组的功角振荡曲线，获取其在分配完毕后新的功角稳定平衡点。

S106、当新的功角稳定平衡点与原始功角稳定平衡点的偏差最小时，则认为对该多条高压直流输电系统的负荷分配是合理的，否则，继续执行步骤S104，直至合理为止。

下面通过一具体案例对本发明进行解释和说明：

以A高压直流输电系统（简称：A）和B高压直流输电系统（简称：B）汇聚于C受端系统（简称C）为例，A、B在额定负荷下传输功率均为3000MW，直流电压等级均为±500kV。当C需要在基础负荷的基础上，需长期增加900MW的负荷时，由于A和B的长期过负荷能力均为1.2p.u.（即提升600MW），故而不能仅通过某一条高压直流输电系统的过负荷能力实现长期运行。这就需要对着两条高压直流输电系统的过负荷能力进行分配，以保证受端系统用电可靠性的同时，对系统的影响尽可能小。

分别计算出A和B的直流影响因子，A和B传输功率分别提升900MW时，受端某台发电机组功角曲线如图1所示，其中这两条高压直流输电系统的直流影响因子ρ如表1所示。

表1直流影响因子

高压直流输电系统	直流影响因子
		A	1.11×10-5
B	1.22×10-3

由表1可知，A的直流影响因子较小，且由图2中的对比可知，A的直流功率提升时，对系统的影响较小。

然后通过两种情况来分析不同的过负荷能力分配对系统稳定性的影响。分别是A的直流功率提升600MW，B的直流功率提升300WM；A的直流功率提升500MW，B的直流功率提升400WM，过负荷功率分配后的发电机组功角曲线如图3所示。

由图2可知，当A的直流功率提升600MW时，对发电机组功角的改变量要小于其直流功率提升500MW，这与根据表1得到的结论相吻合。鉴于A长期过负荷能力为1.2p.u.，故而分配结果是A的直流功率提升600MW，B的直流功率提升300WM。有此可得出结论：A保证长期过负荷能力的基础上，尽可能多传输功率，剩余的分配给B。

最终的仿真结果与本发明的思路相一致，当直流受端系统长期需求大量负荷，但单凭某一条直流的长期过负荷能力无法满足受端系统需求时，需要多直流过负荷能力分配。对系统影响较小的直流尽可能多的传输功率，这样可在保证受端系统用电可靠性的同时，尽可能的维持了系统稳定。

上列详细说明是针对本发明可行实施例的具体说明，该实施例并非用以限制本发明的专利范围，凡未脱离本发明所为的等效实施或变更，均应包含于本案的专利范围中。

Claims (6)

1.高压直流输电长期过负荷能力的多直流分配方法，所述多直流分配为在至少二个高压直流输电系统落点同一受端系统，且该受端系统长期增加的负荷超过所述至少二个高压直流输电系统中任一高压直流输电系统的长期过负荷能力所提升的直流功率时，所述长期增加的负荷的分配方法，其特征在于，其包括以下步骤：

步骤1、选取受端系统中一台典型发电机组；

步骤2、对所述至少二个高压直流输电系统在原有直流功率的基础上逐个提升相同的直流功率，分别得到每个高压直流输电系统提升所述直流功率时该典型发电机组的功角振荡曲线；

步骤3、计算每个高压直流输电系统过负荷时的直流影响因子；

步骤4、根据直流影响因子由小至大对所述至少二个高压直流输电系统进行排序，将所述长期增加的负荷按照所述至少二个高压直流输电系统的排序由大至小进行分配，分配于每个高压直流输电系统的负荷不大于该高压直流输电系统长期过负荷能力时所提升的直流功率；

步骤5、分配完毕后，观察所述典型发电机组的功角振荡曲线，已验证过负荷能力分配的合理性。

2.根据权利要求1所述的高压直流输电长期过负荷能力的多直流分配方法，其特征在于，所述典型发电机组为容量不小于100MW的受端系统发电机组。

3.根据权利要求1所述的高压直流输电长期过负荷能力的多直流分配方法，其特征在于，所述直流影响因子为在提升单位直流功率时，受端发电机组功角变量的大小，其计算方法为：

$\mathrm{\ρ}=\frac{\mathrm{\Δ\δ}}{\mathrm{\ΔP}}---\left(1\right)$

其中，ρ表示直流影响因子，ΔP表示直流功率的提升量，Δδ表示受端发电机组功角的振荡幅值。

4.根据权利要求1所述的高压直流输电长期过负荷能力的多直流分配方法，其特征在于，所述步骤5中，验证过负荷能力分配的合理性的方法是：

受端系统长期增加的负荷分配前后该典型发电机组的稳定平衡点之间的偏差最小时为过负荷能力分配合理，反之，则重复执行步骤4的操作。

5.根据权利要求4所述的高压直流输电长期过负荷能力的多直流分配方法，其特征在于，受端系统长期增加的负荷分配前的该典型发电机组的稳定平衡点为对所述至少二个高压直流输电系统均未提升直流功率时该典型发电机组的稳定平衡点的稳定平衡点。

6.根据权利要求1-5任一项所述的高压直流输电长期过负荷能力的多直流分配方法，其特征在于，所述受端系统长期增加的负荷不大于所述至少二个高压直流输电系统的过负荷能力所提升的直流功率之和。

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