CN105116233A - 一种直流系统损耗预测方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种直流系统损耗预测方法，其包括以下步骤：步骤1、确定直流系统运行额定功率，直流系统额定运行电压，直流系统额定运行电流，线路电晕损耗占输送功率比值，以及直流系统20℃时极线电阻、接地极线路电阻、接地极电阻；步骤2、估算预测直流线路损耗率μ_i；步骤3、根据直流线路损耗率μ_i计算直流系统线路损耗率；步骤4、根据直流系统线路损耗功率计算直流系统损耗。本发明通过对直流系统不同运行方式下损耗功率估算预测，计算效率和准确度高，涵盖直流系统不同运行方式下损耗计算，适用范围全面。

Description

一种直流系统损耗预测方法

技术领域

本发明涉及高压直流输电系统，具体涉及一种直流系统损耗功率的预测方法。

背景技术

高压直流输电以其功率传输可控、传输功率大、线路造价低等优点，在远距离、大容量输电和背靠背系统联网中占有重要地位，目前直流输电系统容量逐步增加，同时直流系统的损耗占比也不断增大。对直流系统内各条直流的损耗进行估算预测，可实现直流系统损耗和损耗率的预测，在此基础上能够确定最优的潮流配置，降低电网电能损耗和线损率，实现电网潮流的优化配置。

目前的直流系统损耗计算方法，大多通过理论公式计算直流系统各部分损耗，主要为换流站(换流变、换流阀、平波电抗器等)和输电线路损耗如图1所示，然后各部分损耗相加后得出整体的损耗和损耗率，此方法计算过程繁琐，耗费时间较多，且经常发生设备参数缺失或不准确的情况，导致计算精度较差。

因此，有必要对传统的直流系统损耗计算方法进行改进，使其计算效率更高、更精确。

发明内容

针对以上不足，本发明的目的在于提供一种直流系统损耗预测方法，该方法通过对直流系统不同运行方式下损耗功率估算预测，计算效率和准确度高，涵盖直流系统不同运行方式下损耗计算，适用范围全面。

为了实现上述目的，本发明通过下列技术方案来实现：

一种直流系统损耗预测方法，所述直流系统损耗包括换流站损耗功率ΔPC_loss和直流线路损耗功率ΔPL_loss，且ΔPC_loss＝η×ΔPL_loss，η为换流站损耗与线路损耗的比例系数，通过实际工程经验和统计数据得到，其包括以下步骤：

步骤1、确定直流系统运行额定功率P_n，直流系统额定运行电压U_n，直流系统额定运行电流I_n，线路电晕损耗占输送功率比值δ，以及直流系统20℃时极线电阻R_L、接地极线路电阻R_EL、接地极电阻R_E；

步骤2、估算预测直流线路损耗率μ_i：

${\mathrm{\μ}}_i=\frac{({I_i}^2{R}_i+{\mathrm{\δP}}_i)(1+{\mathrm{\η}}_i)}{P_i}---\left(1\right)$

其中，i为直流系统的运行方式，i＝1,2,3,4,5时分别表示双极全压运行方式、双极运行单极降压运行方式、双极运行双极降压运行方式、直流单极金属全压运行方式以及单极大地全压运行方式；μ_i、I_i、R_i、P_i、η_i分别为在直流系统的i运行方式下的直流系统线路损耗率、实际运行电流、线路电阻、实际输送功率以及换流站损耗与线路损耗的比例系数；

根据直流系统不同的运行方式，估算预测各运行方式下的直流线路损耗率，其包括以下步骤：

步骤21、直流系统为双极全压运行方式，其直流线路损耗率μ₁的计算方法为：

${\mathrm{\μ}}_1=\frac{({I_1}^2{R}_1+{\mathrm{\δP}}_1)(1+{\mathrm{\η}}_1)}{P_1}=\frac{\[2{(P_1/2U_1)}^2{R}_L+{\mathrm{\δP}}_1\](1+{\mathrm{\η}}_1)}{P_1}---\left(1\right)$

其中，U₁为在直流系统双极全压运行方式下的实际直流电压以及直流系统线路电阻；

步骤22、直流系统为双极运行单极降压运行方式，其直流线路损耗率μ₂的计算方法为：

${\mathrm{\μ}}_2=\frac{({I_2}^2{R}_2+{\mathrm{\δP}}_2)(1+{\mathrm{\η}}_2)}{P_2}=\frac{\{2{\[P_2/\left(\right(1+\mathrm{\α})U_2)\]}^2{R}_L+{\mathrm{\δP}}_2\}(1+{\mathrm{\η}}_2)}{P_2}---\left(2\right)$

其中，U₂和α分别为在直流系统双极运行单极降压运行方式下直流系统实际运行电压以及直流单极降压比例；

步骤23、直流系统为双极运行双极降压运行方式，其直流线路损耗率μ₃的计算方法为：

其中，U₃、β、分别为在直流系统双极运行双极降压运行方式下直流系统实际运行电压、极1降压比例和极2降压比例；

步骤24、直流系统为直流单极金属全压运行方式，其直流线路损耗率μ₄的计算方法为：

${\mathrm{\μ}}_4=\frac{({I_4}^2{R}_4+{\mathrm{\δP}}_4)(1+{\mathrm{\η}}_4)}{P_4}=\frac{\[2{(P_4/U_4)}^2{R}_L+{\mathrm{\δP}}_4\](1+{\mathrm{\η}}_4)}{P_4}---\left(4\right)$

其中，U₄为在直流系统单极金属全压运行方式下直流系统实际运行电压；

步骤25、直流系统为单极大地全压运行方式，其直流线路损耗率μ₅的计算方法为：

${\mathrm{\μ}}_5=\frac{({I_5}^2{R}_5+{\mathrm{\δP}}_5)(1+{\mathrm{\η}}_5)}{P_5}=\frac{\[{(P_5/U_5)}^2(R_L+R_{EL}+R_E)+{\mathrm{\δP}}_5/2\](1+{\mathrm{\η}}_5)}{P_5}---\left(5\right)$

其中，U₅为在直流系统单极大地全压运行方式下直流系统实际运行电压；

步骤3、根据直流线路损耗率μ_i计算直流系统线路损耗率：

ΔPL_lossi＝μ_iP_i(6)

其中，ΔPL_lossi为在直流系统的i运行方式下的直流系统线路损耗功率；

步骤4、根据直流系统线路损耗功率计算直流系统损耗：

ΔP_lossi＝ΔPL_lossi+ΔPC_lossi＝ΔPL_lossi+η_iΔPL_lossi＝(1+η_i)ΔPL_lossi(7)

其中，ΔP_lossi和ΔPC_lossi分别为在直流系统的i运行方式下的直流系统损耗和换流站损耗功率。

所述α、β、均为70％或80％。

本发明与现有技术相比，其有益效果在于：本发明的直流系统损耗预测方法计算效率和准确度高，直流系统损耗估算预测方法适用范围全面，涵盖直流系统不同运行方式下损耗计算。

附图说明

图1是直流系统的结构示意图；

图2是直流系统主要损耗的构成示意图。

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。

针对以上问题，本发明提供适用于直流输电系统的一种直流系统损耗估算预测方法，弥补传统直流系统损耗计算方法效率和准确度上的不足。

一种直流系统损耗估算预测方法，包括以下步骤：

1、直流系统损耗ΔP_loss包括换流站损耗功率ΔPC_loss和直流线路损耗功率ΔPL_loss，具体损耗元件如图2所示。可根据实际工程经验和统计数据得到换流站损耗与线路损耗的比例系数η。

ΔP_loss＝ΔPL_loss+ΔPC_loss

ΔPC_loss＝η×ΔPL_lossP_n

2、确定直流系统运行额定功率P_n，直流系统额定运行电压U_n，直流系统额定运行电流I_n，线路电晕损耗占输送功率比值δ，以及直流系统20℃时极线电阻R_L、接地极线路电阻R_EL、接地极电阻R_E。

3、估算预测直流线路损耗率μ_i：

${\mathrm{\μ}}_i=\frac{({I_i}^2{R}_i+{\mathrm{\δP}}_i)(1+{\mathrm{\η}}_i)}{P_i}$

其中，i为直流系统的运行方式，i＝1,2,3,4,5时分别表示双极全压运行方式、双极运行单极降压运行方式、双极运行双极降压运行方式、直流单极金属全压运行方式以及单极大地全压运行方式；μ_i、I_i、R_i、P_i、η_i分别为在直流系统的i运行方式下的直流系统线路损耗率、实际运行电流、线路电阻、实际输送功率以及换流站损耗与线路损耗的比例系数；

根据直流系统不同的运行方式，估算预测各运行方式下的直流线路损耗率，其包括以下步骤：

(1)、直流系统为双极全压运行方式，其直流线路损耗率μ₁的计算方法为：

${\mathrm{\μ}}_1=\frac{({I_1}^2{R}_1+{\mathrm{\δP}}_1)(1+{\mathrm{\η}}_1)}{P_1}=\frac{\[2{(P_1/2U_1)}^2{R}_L+{\mathrm{\δP}}_1\](1+{\mathrm{\η}}_1)}{P_1}$

其中，U₁为在直流系统双极全压运行方式下的实际直流电压以及直流系统线路电阻；

(2)、直流系统为双极运行单极降压运行方式，其直流线路损耗率μ₂的计算方法为：

${\mathrm{\μ}}_2=\frac{({I_2}^2{R}_2+{\mathrm{\δP}}_2)(1+{\mathrm{\η}}_2)}{P_2}=\frac{\{2{\[P_2/\left(\right(1+\mathrm{\α})U_2)\]}^2{R}_L+{\mathrm{\δP}}_2\}(1+{\mathrm{\η}}_2)}{P_2}$

其中，U₂和α分别为在直流系统双极运行单极降压运行方式下直流系统实际运行电压以及直流单极降压比例；

(3)、直流系统为双极运行双极降压运行方式，其直流线路损耗率μ₃的计算方法为：

其中，U₃、β、分别为在直流系统双极运行双极降压运行方式下直流系统实际运行电压、极1降压比例和极2降压比例；

(4)、直流系统为直流单极金属全压运行方式，其直流线路损耗率μ₄的计算方法为：

${\mathrm{\μ}}_4=\frac{({I_4}^2{R}_4+{\mathrm{\δP}}_4)(1+{\mathrm{\η}}_4)}{P_4}=\frac{\[2{(P_4/U_4)}^2{R}_L+{\mathrm{\δP}}_4\](1+{\mathrm{\η}}_4)}{P_4}$

其中，U₄为在直流系统单极金属全压运行方式下直流系统实际运行电压；

(5)、直流系统为单极大地全压运行方式，其直流线路损耗率μ₅的计算方法为：

${\mathrm{\μ}}_5=\frac{({I_5}^2{R}_5+{\mathrm{\δP}}_5)(1+{\mathrm{\η}}_5)}{P_5}=\frac{\[{(P_5/U_5)}^2(R_L+R_{EL}+R_E)+{\mathrm{\δP}}_5/2\](1+{\mathrm{\η}}_5)}{P_5}$

其中，U₅为在直流系统单极大地全压运行方式下直流系统实际运行电压；

4、根据直流线路损耗率μ_i计算直流系统线路损耗率：

ΔPL_lossi＝μ_iP_i

其中，ΔPL_lossi为在直流系统的i运行方式下的直流系统线路损耗功率；

5、根据直流系统线路损耗功率计算直流系统损耗：

ΔP_lossi＝ΔPL_lossi+ΔPC_lossi＝ΔPL_lossi+η_iΔPL_lossi＝(1+η_i)ΔPL_lossi

其中，ΔP_lossi和ΔPC_lossi分别为在直流系统的i运行方式下的直流系统损耗和换流站损耗功率。

上述实施例只是为了说明本发明的技术构思及特点，其目的是在于让本领域内的普通技术人员能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡是根据本发明内容的实质所做出的等效的变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (2)

1.一种直流系统损耗预测方法，所述直流系统损耗包括换流站损耗功率△PC_loss和直流线路损耗功率△PL_loss，且△PC_loss＝η×△PL_loss，η为换流站损耗与线路损耗的比例系数，通过实际工程经验和统计数据得到，其特征在于，其包括以下步骤：

步骤1、确定直流系统运行额定功率P_n，直流系统额定运行电压U_n，直流系统额定运行电流I_n，线路电晕损耗占输送功率比值δ，以及直流系统20℃时极线电阻R_L、接地极线路电阻R_EL、接地极电阻R_E；

步骤2、估算预测直流线路损耗率μ_i：

${\mathrm{\μ}}_i=\frac{({I_i}^2{R}_i+{\mathrm{\δP}}_i)(1+{\mathrm{\η}}_i)}{P_i}---\left(1\right)$

其中，i为直流系统的运行方式，i＝1,2,3,4,5时分别表示双极全压运行方式、双极运行单极降压运行方式、双极运行双极降压运行方式、直流单极金属全压运行方式以及单极大地全压运行方式；μ_i、I_i、R_i、P_i、η_i分别为在直流系统的i运行方式下的直流系统线路损耗率、实际运行电流、线路电阻、实际输送功率以及换流站损耗与线路损耗的比例系数；

根据直流系统不同的运行方式，估算预测各运行方式下的直流线路损耗率，其包括以下步骤：

步骤21、直流系统为双极全压运行方式，其直流线路损耗率μ₁的计算方法为：

${\mathrm{\μ}}_1=\frac{({I_1}^2{R}_1+{\mathrm{\δP}}_1)(1+{\mathrm{\η}}_1)}{P_1}=\frac{\[2{(P_1/2U_1)}^2{R}_L+{\mathrm{\δP}}_1\](1+{\mathrm{\η}}_1)}{P_1}---\left(1\right)$

其中，U₁为在直流系统双极全压运行方式下的实际直流电压以及直流系统线路电阻；

步骤22、直流系统为双极运行单极降压运行方式，其直流线路损耗率μ₂的计算方法为：

${\mathrm{\μ}}_2=\frac{({I_2}^2{R}_2+{\mathrm{\δP}}_2)(1+{\mathrm{\η}}_2)}{P_2}=\frac{\{2{\[P_2/\left(\right(1+\mathrm{\α})U_2)\]}^2{R}_L+{\mathrm{\δP}}_2\}(1+{\mathrm{\η}}_2)}{P_2}---\left(2\right)$

其中，U₂和α分别为在直流系统双极运行单极降压运行方式下直流系统实际运行电压以及直流单极降压比例；

步骤23、直流系统为双极运行双极降压运行方式，其直流线路损耗率μ₃的计算方法为：

其中，U₃、β、分别为在直流系统双极运行双极降压运行方式下直流系统实际运行电压、极1降压比例和极2降压比例；

步骤24、直流系统为直流单极金属全压运行方式，其直流线路损耗率μ₄的计算方法为：

${\mathrm{\μ}}_4=\frac{({I_4}^2{R}_4+{\mathrm{\δP}}_4)(1+{\mathrm{\η}}_4)}{P_4}=\frac{\[2{(P_4/U_4)}^2{R}_L+{\mathrm{\δP}}_4\](1+{\mathrm{\η}}_4)}{P_4}---\left(4\right)$

其中，U₄为在直流系统单极金属全压运行方式下直流系统实际运行电压；

步骤25、直流系统为单极大地全压运行方式，其直流线路损耗率μ₅的计算方法为：

${\mathrm{\μ}}_5=\frac{({I_5}^2{R}_5+{\mathrm{\δP}}_5)(1+{\mathrm{\η}}_5)}{P_5}=\frac{\[{(P_5/U_5)}^2(R_L+R_{EL}+R_E)+{\mathrm{\δP}}_5/2\](1+\mathrm{\η})}{P_5}---\left(5\right)$

其中，U₅为在直流系统单极大地全压运行方式下直流系统实际运行电压；

步骤3、根据直流线路损耗率μ_i计算直流系统线路损耗率：

△PL_lossi＝μ_iP_i(6)

其中，△PL_lossi为在直流系统的i运行方式下的直流系统线路损耗功率；

步骤4、根据直流系统线路损耗功率计算直流系统损耗：

△P_lossi＝△PL_lossi+△PC_lossi＝△PL_lossi+η_i△PL_lossi＝(1+η_i)△PL_lossi(7)

其中，△P_lossi和△PC_lossi分别为在直流系统的i运行方式下的直流系统损耗和换流站损耗功率。

2.根据权利要求1所述的直流系统损耗预测方法，其特征在于，所述α、β、均为70％或80％。