CN108631294A - 一种基于阻抗分析的直流馈入系统安全评价方法 - Google Patents

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郭小江
杨德友
韩奕
蔡国伟
汪成根
王梓帆
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State Grid Corp of China SGCC
China Electric Power Research Institute Co Ltd CEPRI
Northeast Electric Power University
Electric Power Research Institute of State Grid Jiangsu Electric Power Co Ltd
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State Grid Corp of China SGCC
China Electric Power Research Institute Co Ltd CEPRI
Northeast Dianli University
Electric Power Research Institute of State Grid Jiangsu Electric Power Co Ltd
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    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
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    • H02J2203/20—Simulating, e g planning, reliability check, modelling or computer assisted design [CAD]

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Abstract

本发明公开了一种基于阻抗分析的直流馈入系统安全评价方法，在建立直流馈入系统等效阻抗模型和直流系统根据戴维南等效电路的基础上，构建了由直流系统等效电源和等效阻抗构成的小信号等效电路模型，以奈奎斯特判据为理论基础，建立了基于阻抗分析的直流馈入系统安全评价指标。本发明指标不需要对直流系统变流器内部进行分析，只根据直流系统的输出阻抗和电网阻抗数值即可以进行计算，从而评价直流馈入系统安全性。本发明同时能够实现对直流输电极限馈入容量进行计算和分析，对于指导实际直流馈入电网规划与运行具有重要意义。

Description

一种基于阻抗分析的直流馈入系统安全评价方法
技术领域
本发明涉及电力系统运行与规划技术领域，具体为一种基于阻抗分析的直流馈入系统安全评价方法。
背景技术
我国的能源储备大多集中在人员稀少和负荷偏低的西南和西北地区，电力负荷中心却集中在东南沿海地带，能源-负荷分布的极其不均衡高压直流输电(High VoltageDirect Current，HVDC)技术因具有远距离大容量输电的显著优势，在实际工程中得到应用。随着电网的建设，我国已经形成多个区域性的多直流馈入(Multi-infeed DirectCurrent，MIDC)大电网。随着直流输电系统的迅速发展，直流馈入系统安全运行引起了人们的重视。
尽管直流馈入系统安全评价方法已有了相关研究工作，但对于阻抗分析技术应用于直流馈入系统，以及在此基础上具体的直流馈入系统安全评价方法，目前还没有相关研究。
发明内容
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种基于阻抗分析的直流馈入系统安全评价方法，所述选择方法包括下述步骤：
(1)依据直流系统参数及容量构建直流系统戴维南等效电路及等效内阻抗Zs；
(2)计算直流馈入系统直流落点处交流侧等效阻抗Zl；
(3)构建系统小信号模型及传递函数；
(4)构建奈奎斯特函数；
(5)绘制奈奎斯特曲线；
(6)根据奈奎斯特曲线判断系统安全与否。
作为本发明一种优选的技术方案，所述步骤(1)中，直流系统等效输出阻抗由并网点的电压和电流计算得到，其表达式为：
L1、C2、L2为LCL型滤波器，uinv为变流器输出电压，uc2为电容电压，Kpwm为变流器控制增益，Gig为变流器制器传递函数：
Kp和Ki分别为直流系统PI控制器参数。
作为本发明一种优选的技术方案，所述步骤(2)中，交流侧等效阻抗由电网阻抗和换流变压器阻抗共同构成，且由于电网阻抗中电抗远大于电阻，可将等效阻抗近似看做一个纯电感，即：
式中，ω为电网角频率，交流电网等效阻抗Zeq，LT为换流变压器等效电感。
作为本发明一种优选的技术方案，所述步骤(3)中传递函数表达式为：
作为本发明一种优选的技术方案，所述步骤(4)中奈奎斯函数表达式为：
与现有技术相比，本发明的有益效果是：该方法为多直流馈入电力系统的运行与规划设计提供技术支撑，该方法具有理论明确、应用简单的特点。
附图说明
图1为本发明具体实施方式中系统小信号等效电路；
图2为本发明具体实施方式中IEEE10机39节点系统；
图3为本发明具体实施方式中节点3奈奎斯特曲线。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例：
步骤一：依据直流系统参数及容量构建直流系统戴维南等效电路及等效参数Us(等效电压)和Zs(等效内阻抗)：
步骤二：计算直流馈入系统直流落点处交流侧等效阻抗Zl：
步骤三：构建如图1所示的小信号等效电路，并建立传递函数：
步骤四：构建奈奎斯特函数：
步骤五：绘制奈奎斯特曲线；
步骤六：根据奈奎斯特曲线判断系统安全与否。
下面结合具体案例对本发明做进一步的详细说明。
本发明以图2所示的IEEE10机39节点系统为研究对象，验证所提方法的有效性。馈入容量分别选为500MW、550MW和600MW，在节点3、5、17处为落点时进行计算和分析。
计算节点3、5、17处等效电感值：
表1电网电感值
建立构建奈奎斯特函数，并绘制构建奈奎斯特曲线，本处以节点3为例，其构建奈奎斯特曲线如图3所示。
根据奈奎斯特曲线分布，即是否包围(-1，j0)点来判断系统是否处于安全状态。
表2评价结果
该方法为多直流馈入电力系统的运行与规划设计提供技术支撑，该方法具有理论明确、应用简单的特点.
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

Claims (5)

1.一种基于阻抗分析的直流馈入系统安全评价方法，其特征在于所述选择方法包括下述步骤：
(1)依据直流系统参数及容量构建直流系统戴维南等效电路及等效内阻抗Zs；
(2)计算直流馈入系统直流落点处交流侧等效阻抗Zl；
(3)构建系统小信号模型及传递函数；
(4)构建奈奎斯特函数；
(5)绘制奈奎斯特曲线；
(6)根据奈奎斯特曲线判断系统安全与否。
2.根据权利要求1所述的一种基于阻抗分析的直流馈入系统安全评价方法，其特征在于：所述步骤(1)中，直流系统等效输出阻抗由并网点的电压和电流计算得到，其表达式为：
L1、C2、L2为LCL型滤波器，uinv为变流器输出电压，uc2为电容电压，Kpwm为变流器控制增益，Gig为变流器制器传递函数：
Kp和Ki分别为直流系统PI控制器参数。
3.根据权利要求1所述的一种基于阻抗分析的直流馈入系统安全评价方法，其特征在于：所述步骤(2)中，交流侧等效阻抗由电网阻抗和换流变压器阻抗共同构成，且由于电网阻抗中电抗远大于电阻，可将等效阻抗近似看做一个纯电感，即：
式中，ω为电网角频率，交流电网等效阻抗Zeq，LT为换流变压器等效电感。
4.根据权利要求1所述的一种基于阻抗分析的直流馈入系统安全评价方法，其特征在于：所述步骤(3)中传递函数表达式为：
5.根据权利要求1所述的一种基于阻抗分析的直流馈入系统安全评价方法，其特征在于：所述步骤(4)中奈奎斯函数表达式为：
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105006839A (zh) * 2015-07-30 2015-10-28 上海电力学院 并网发电系统的弱电网网源荷阻抗模型分析方法
CN105259781A (zh) * 2015-09-25 2016-01-20 上海交通大学 用于不同类型实时数字仿真装置的电力系统混合仿真系统

Patent Citations (2)

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Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
蔡国伟等: "基于阻抗分析法的柔性直流馈入容量计算方法", 《电力系统自动化》 *

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