CN103986151A - 一种交流受端电网直流受电规模的计算方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种交流受端电网直流受电规模的计算方法，包括：1，短路电流水平满足设定条件的集合L₁；2，筛选出开断某母线所联交流线路对已有直流系统MISCR影响小于设定大小的母线集合L₂；3：取L₁和L₂交集L；4，在集合L中选取任意i个母线馈入直流系统，并判断最优方案下各直流MISCR值是否小于最小限值，是，进入5，否则进入7；5，计算满足直流系统的MISCR值不小于最小限值且直流功率不超过最大功率限值的情况下，i个直流落点母线上能够接受的直流系统最大功率值；6，i=i+1，判断i超过元素总数时，执行7，否则，执行4；7，得到交流受端电网直流受电规模。本发明提供的一种方法，计算方法简单操作性强，能够为规划人员提供直接的指导性建议方案。

Description

一种交流受端电网直流受电规模的计算方法

技术领域

本发明涉及电力系统规划与设计领域，具体涉及一种交流受端电网直流受电规模的计算方法。

背景技术

交流电网的直流受端规模一直是电力系统规划和运行领域面临的重要问题，对于有多回直流密集馈入的受端电网，缺少有效、方便的交流受端电网直流受电规模计算方法。在实际工作中，通常由规划设计人员根据送受电需求并结合经验，首先以测试的方式确定出直流馈入数量和每条直流的输电容量，在此基础上，根据多馈入短路比MISCR的值制定有限数量的多直流落点方案，再进行经过反复的安全稳定计算分析，对不同多直流落点方案比较并确定出安全性角度的直流落点方案，通过反复调整直流落点和每条直流的输电容量，最终统计出电网的直流受电规模。由于确定数量的直流输电系统中本身存在很多的多回直流落点组合方案，且需要考虑不同直流系统的输电规模的组合问题，同时在试算过程中需要不断增加馈入直流系统数量，因此备选的计算方案呈指数级增加，工作量巨大；在实际操作中很难对所有可能方案进行计算评估比较，极大的影响了所得结论的可信度，给电网规划带来了巨大的挑战，迫切需要提升构建多直流条件下交直流混联大技术能力，解决交流受端电网直流受电规模计算的实际问题。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，提供一种交流受端电网直流受电规模的计算方法，包括：

包括：

步骤1，计算所述交流受端电网中各母线的短路电流，得到短路电流水平满足设定条件的母线集合L₁；

步骤2，计算所述交流受端电网中原有直流系统的MISCR，计算交流网架开断对MISCR的影响，筛选出开断某母线所联交流线路对已有直流系统MISCR影响小于设定大小的母线作为备选母线集合L₂；

步骤3：L₁和L₂取交集，得到备选母线集合L；

步骤4，在所述集合L中选取任意i个母线馈入直流系统，i初始为1，按最小制定直流功率P_min作为馈入功率，基于多直流落点选择方法得到最优直流落点方案；并判断所述最优方案下各直流MISCR值是否小于最小限值，若满足条件，则进入步骤5，若不满足条件则结束循环进入步骤7；

步骤5，在所述最优方案下所指定的直流落点上，按照给定直流功率步长，计算得到满足直流系统的MISCR值不小于最小限值以及直流功率不超过最大功率限值的情况下，选定新增i个直流落点母线上能够接受的直流系统最大功率值；

步骤6，i=i+1，判断i超过集合L中元素总数时，执行步骤7，否则，执行步骤4；

步骤7，统计各个所述直流系统的直流功率最大值得到交流受端电网直流受电规模，完成计算。

本发明提供的第一优选实施例中：所述步骤1中所述短路电流水平的所述设定条件为母线短路电流水平根据工程经验和设备制造设定，I_min＜Isc＜I_max，选I_min=5kA，I_max=63kA。

本发明提供的第二优选实施例中：所述步骤2中对所述已有直流系统MISCR影响小于设定大小为50％。

本发明提供的第三优选实施例中：所述步骤4中选取所述初始的馈入功率P_min为大于0的任意小值，确定所述最优方案后各直流MISCR值是否小于最小限值，如式(1)所示：

M(j)≥M_min   (1)

式中，M(j)为第j回直流的多馈入短路比大小；M_min为直流系统MISCR的最小限值，取值2。

本发明提供的第四优选实施例中：所述步骤5中计算得到满足直流系统的MISCR值不小于最小限值以及直流功率不超过最大功率限值的情况下，第i个直流系统的功率最大值可以为：

按照给定步长增加直流落点的直流功率，重新计算各直流系统的MISCR，判断满足式(2)的条件下的第i回直流的输电功率的最大值；

P_d(i)≤P_max   (2)

M(j)≥M_min

式中，Pd(i)为第i回直流的输电功率，P_max为最大功率限值，按照现有直流输电技术发展，P_max＜10000MW，M(j)为第j回直流的多馈入短路比大小，M_min为直流系统MISCR的最小限值。

本发明提供的第五优选实施例中：所述步骤7中得到所述各个直流落点的直流功率最大值对数据进行统计之前还包括：

对备选落点直流馈入功率进行安全稳定计算，校核并适当调整直流功率馈入规模。

本发明提供的一种交流受端电网直流受电规模的计算方法，相对于最接近的现有技术的有益效果包括：

本发明提供的一种交流受端电网直流受电规模的计算方法，针对现有技术中交流受端电网直流受电规模需要对不同多直流落点方案进行反复调整计算得到，从电网实际出发，基于母线的短路电流水平和直流系统的MISCR的值影响的敏感度选出母线集合，依次计算不同落点数目下的最优落点方案，再计算该最优落点方案下的新增直流系统的最大直流功率值作为该交流受端电网的直流受电规模，该计算方法简单、实用、操作性强，思路清晰、操作简单，能够为规划人员提供直接的指导性建议方案，避免了原有规划设计过程中反复试算的过程，可为多直流落点条件下的交直流混联电网规划和运行提供有力的技术支撑。

附图说明

如图1所示为本发明提供的一种交流受端电网直流受电规模的计算方法的流程图。

具体实施方式

下面根据附图对本发明的具体实施方式作进一步详细说明。

本发明提供一种交流受端电网直流受电规模的计算方法，其流程图如图1所示，由图1可知，该方法包括：

步骤1，计算交流受端电网中各母线的短路电流，得到短路电流水平满足设定条件的母线集合L₁。

步骤2，计算交流受端电网中原有直流系统的MISCR，计算交流网架开断对MISCR的影响，筛选出开断某母线所联交流线路对已有直流系统MISCR影响小于设定大小的母线作为备选母线集合L₂。

步骤3：L₁和L₂取交集，得到备选母线集合L。

步骤4，在集合L中选取任意i个母线馈入直流系统，i初始为1，按最小制定直流功率P_min作为馈入功率，基于多直流落点选择方法得到最优直流落点方案；并判断该最优方案下各直流MISCR值是否小于最小限值，若满足条件，则进入步骤5，若不满足条件则结束循环进入步骤7。

步骤5，在最优方案下所指定的直流落点上，按照给定直流功率步长，计算得到满足直流系统的MISCR值不小于最小限值以及直流功率不超过最大功率限值的情况下，选定新增i个直流落点母线上能够接受的直流系统最大功率值。

步骤6，i=i+1，判断i超过集合L中元素总数时，执行步骤7，否则，执行步骤4。

步骤7，统计各个直流系统的直流功率最大值得到交流受端电网直流受电规模，完成计算。

图1中，i表示交流受端电网中新增的直流落点个数，j表示交流受端电网中包括直流系统以及新增直流系统的总和的序列号数，对应的，M(j)≥M_min表示判断包括直流系统以及新增直流系统的MISCR值是否小于最小限值，P_d(i)≤P_max表示判断新增的i个直流落点是否超过母线上能够接受的直流系统最大功率值。

进一步的，步骤1中短路电流水平的设定条件为母线短路电流水平根据工程经验和设备制造设制，I_min＜Isc＜I_max，通常选I_min=5kA，I_max=63kA。

步骤2中对已有直流系统MISCR影响小于设定大小可以为50％。

步骤4中初始的馈入功率P_min可以选取为大于0的任意小值，根据基于多馈入短路比的多直流落点选择方法(名称：一种基于多馈入短路比的多直流落点选择方法，申请号201210081310.1)选择直流落点方案，确定该最优方案后各直流MISCR值是否小于最小限值，如式(1)所示：

M(j)≥M_min   (1)

式中，M(j)为第j回直流的多馈入短路比大小；M_min为直流系统MISCR的最小限值，取值2n

步骤5中计算得到满足直流系统的MISCR值不小于最小限值以及直流功率不超过最大功率限值的情况下，第i个直流系统的功率最大值可以为：

按照给定步长增加直流落点的直流功率，重新计算各直流系统的MISCR，判断满足式(2)的条件下的第i回直流的输电功率的最大值。

P_d(i)≤P_max

M(j)≥M_min   (2)

式中，Pd(i)为第i回直流的输电功率，P_max为最大功率限值，按照现有直流输电技术发展，P_max＜10000MW，M(j)为第j回直流的多馈入短路比大小。

步骤7中得到各个直流落点的直流功率最大值对数据进行统计之前还可以包括：

对备选落点直流馈入功率进行安全稳定计算，校核并适当调整直流功率馈入规模。

实施例一：

本发明以我国上海多直流馈入规划系统为对象，验证所提方法的有效性。2013年，已有4回直流馈入上海电网，直流受电规模达13600MW。下面以该电网为例，讨论上海地区的直流最大受电规模。

首先，利用PSD-SCCPC(电网技术，第35卷第8期，2011年8月，负荷模型对电力系统短路电流计算的影响，刘楠、唐晓骏、马世英、吴丽华、胡玉生、姚淑玲、田华；电力系统自动化，第35卷第14期，2011年7月25日，姚淑玲、田华，基于BPA和PSASP程序的短路电流计算比对)计算电网短路电流水平。计算结果表明，上海地区500kV电压等级母线短路电流从大至小依次为沪西、顾路、漕泾、徐行、泗泾、枫泾等母线。

其次，计算原有直流落点的多馈入短路比，并进一步计算各线路开断对多馈入短路比的影响。结果如下：

表1交流线路开断对MISCR影响计算结果

然后，形成备选落点集合，并利用多直流落点优化选择方法(中国电机工程学报，第33卷第10期，2013年4月，基于多馈入短路比的多直流落点选择方法；受理公开发明专利：一种基于多馈入短路比的多直流落点选择方法，申请号或专利号201210081310.1)合理排序。

根据本发明所提的交流受端电网直流受电规模计算方法，计算电网的最大直流受电规模。上海直流的最大馈入规模为33400MW，落点选择杨高、徐行相对较优。

示例给出了利用本发明所提方法对多直流落点方案优化选择的过程。

最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (6)

1.一种交流受端电网直流受电规模的计算方法，其特征在于，所述方法包括：

步骤1，计算所述交流受端电网中各母线的短路电流，得到短路电流水平满足设定条件的母线集合L₁；

步骤2，计算所述交流受端电网中原有直流系统的MISCR，计算交流网架开断对MISCR的影响，筛选出开断某母线所联交流线路对已有直流系统MISCR影响小于设定大小的母线作为备选母线集合L₂；

步骤3：L₁和L₂取交集，得到备选母线集合L；

步骤4，在所述集合L中选取任意i个母线馈入直流系统，i初始为1，按最小制定直流功率P_min作为馈入功率，基于多直流落点选择方法得到最优直流落点方案；并判断所述最优方案下各直流MISCR值是否小于最小限值，若满足条件，则进入步骤5，若不满足条件则结束循环进入步骤7；

步骤5，在所述最优方案下所指定的直流落点上，按照给定直流功率步长，计算得到满足直流系统的MISCR值不小于最小限值以及直流功率不超过最大功率限值的情况下，选定新增i个直流落点母线上能够接受的直流系统最大功率值；

步骤6，i=i+1，判断i超过集合L中元素总数时，执行步骤7，否则，执行步骤4；

步骤7，统计各个所述直流系统的直流功率最大值得到交流受端电网直流受电规模，完成计算。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤1中所述短路电流水平的所述设定条件为母线短路电流水平根据工程经验和设备制造设定，I_min＜Isc＜I_max，选I_min=5kA，I_max=63kA。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤2中对所述已有直流系统MISCR影响小于设定大小为50％。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤4中选取所述初始的馈入功率P_min为大于0的任意小值，确定所述最优方案后各直流MISCR值是否小于最小限值，如式(1)所示：

M(j)≥M_min   (1)

式中，M(j)为第j回直流的多馈入短路比大小；M_min为直流系统MISCR的最小限值，取值2。

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤5中计算得到满足直流系统的MISCR值不小于最小限值以及直流功率不超过最大功率限值的情况下，i个直流系统的功率最大值可以为：

按照给定步长增加直流落点的直流功率，重新计算各直流系统的MISCR，判断满足式(2)的条件下的第i回直流的输电功率的最大值；

P_d(i)≤P_max   (2)

M(j)≥M_min

式中，P_d(i)为第i回直流的输电功率，P_max为最大功率限值，按照现有直流输电技术发展，P_max＜10000MW，M(j)为第j回直流的多馈入短路比大小，M_min为直流系统MISCR的最小限值，取值2。

6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤7中得到所述各个直流落点的直流功率最大值对数据进行统计之前还包括：

对备选落点直流馈入功率进行安全稳定计算，校核并适当调整直流功率馈入规模。