CN109103919A - 一种城市电网中柔性直流输电系统的容量估算方法 - Google Patents

一种城市电网中柔性直流输电系统的容量估算方法 Download PDF

Info

Publication number
CN109103919A
CN109103919A CN201811186845.9A CN201811186845A CN109103919A CN 109103919 A CN109103919 A CN 109103919A CN 201811186845 A CN201811186845 A CN 201811186845A CN 109103919 A CN109103919 A CN 109103919A
Authority
CN
China
Prior art keywords
capacity
transmission system
hvdc transmission
distribution network
soft straight
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201811186845.9A
Other languages
English (en)
Inventor
翁毅选
林子钊
程韧俐
马伟哲
史军
何晓峰
陈洪云
程维杰
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
NR Engineering Co Ltd
Shenzhen Power Supply Bureau Co Ltd
Original Assignee
NR Engineering Co Ltd
Shenzhen Power Supply Bureau Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by NR Engineering Co Ltd, Shenzhen Power Supply Bureau Co Ltd filed Critical NR Engineering Co Ltd
Priority to CN201811186845.9A priority Critical patent/CN109103919A/zh
Publication of CN109103919A publication Critical patent/CN109103919A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • 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
    • H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
    • H02J3/36—Arrangements for transfer of electric power between ac networks via a high-tension dc link
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06Q—INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES; SYSTEMS OR METHODS SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G06Q10/00—Administration; Management
    • G06Q10/06—Resources, workflows, human or project management; Enterprise or organisation planning; Enterprise or organisation modelling
    • G06Q10/063—Operations research, analysis or management
    • G06Q10/0631—Resource planning, allocation, distributing or scheduling for enterprises or organisations
    • G06Q10/06315—Needs-based resource requirements planning or analysis
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06Q—INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES; SYSTEMS OR METHODS SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G06Q50/00—Systems or methods specially adapted for specific business sectors, e.g. utilities or tourism
    • G06Q50/06—Electricity, gas or water supply
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/60—Arrangements for transfer of electric power between AC networks or generators via a high voltage DC link [HVCD]

Abstract

本发明提出一种城市电网中柔性直流输电系统的容量估算方法，包括以下步骤：步骤1、根据目标网架和目标负荷获取电网的有功需求；步骤2、根据交流电网无功规划获取无功需求；步骤3、满足需求的容量设计；步骤4、根据柔直换流站的连接交流线路的通流容量确定柔直换流站的容量上限；步骤5、根据选择的器件需求对容量进一步细化。本发明能够合理的确定城市电网中柔性直流输电系统的换流站容量。

Description

一种城市电网中柔性直流输电系统的容量估算方法
技术领域
本发明属于柔性直流输电技术在城市电网中的应用领域，具体涉及一种城市电网中柔性直流输电系统的容量估算方法。
背景技术
随着城市电网的高速发展，城市电网的网架结构越来越紧密，导致城市电网出现新的问题，如短路电流超标、潮流控制困难，负荷不均衡等问题，因此城市电网发展到一定规模后不得不采取分片分区的运行方式，但分片分区的运行又会带来供电可靠性降低的问题，对于一些重要负荷，短时的停电会带来较大的影响，因此保证供电可靠性是城市电网规划发展的重要任务。
在面对解决短路电流超标和保证供电可靠性的这一矛盾问题时，柔性直流输电系统可以同时解决这一矛盾，通过柔性直流输电系统连接多个分区电网，可以实现潮流的灵活调节，同时不提高系统的短路电流，在故障时刻通过柔直的快速功率支援可以起到减少设备过载、避免负荷损失等作用，同时通过柔性直流换流站的无功的独立控制又可以增加手段电网的无功的快速补偿能力。可以一定程度的减少直流的换相失败的问题。因此柔性直流输电技术在城市电网规划中将会发挥很好的作用。但柔直的容量选取需要考虑到经济因素、选址占地等问题。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种城市电网中柔性直流输电系统的容量估算方法，兼顾经济因素和选址占地问题，合理的确定城市电网中柔性直流输电系统的换流站容量。
为了达到上述目的，本发明的解决方案是：
一种城市电网中柔性直流输电系统的容量估算方法，包括以下步骤：
步骤1、根据目标网架和目标负荷获取电网的有功需求；
步骤2、根据交流电网无功规划获取无功需求；
步骤3、满足需求的容量设计；
步骤4、根据柔直换流站的连接交流线路的通流容量确定柔直换流站的容量上限；
步骤5、根据选择的器件需求对容量进一步细化。
进一步地，步骤1所述的根据目标网架和目标负荷获取电网的有功需求，是指根据柔性直流输电系统运行目标年份的负荷情况和网架情况；柔性直流输电系统的容量应考虑到满足投运年份以及目标年份的负荷增长需求；仿真交流电网的N-x故障，通过故障的过载信息，得到柔直支援功率值数值，通过直流闭锁故障的频率问题，获取柔直功率值，两者取最大值。
进一步地，步骤2所述的根据交流电网无功规划获取无功需求，是指根据交流系统故障导致的电压失稳故障，判断柔直与交流无功补偿装置配合所需的无功。同时根据柔直的无求减少由交流系统接地故障导致多馈入直流持续换相失败所需的无功。两者容量取最大值。
进一步地，步骤3所述的满足需求的容量设计，是指根据步骤1得到的有功计算容量和步骤2的无功计算容量，结合柔直的容量计算公式，得到柔直设计的容量。
进一步地，所述步骤3的容量设计中基准容量确定的方法为：根据安装点的地理环境、面积因素限制换流站的最大面积，然后根据最大面积确定基准容量。
进一步地，步骤4所述的根据柔直换流站的连接交流线路的通流容量确定柔直换流站的容量上限，是根据与换流站连接的交流线路需要满足N-1后考虑柔直的功率支援能力后，交流线路不超过热稳定限额的要求。
进一步地，步骤5所述的根据选择的器件需求对容量进一步细化，是根据柔直的IGBT选择的容量和冗余数等确定最终的柔直的容量。
进一步地，所述的柔性直流输电系统，是指以MMC结构IGBT全控器件为代表的柔性直流输电系统，可以实现有功无功的独立控制。
本发明的有益效果是，本发明提供的一种城市电网中柔性直流输电系统的容量估算方法，兼顾了经济因素和选址占地问题，能够合理的确定城市电网中柔性直流输电系统的换流站容量。
附图说明
图1是本发明一个实施例的一种城市电网中柔性直流输电系统的容量估算方法的逻辑框图。
图2是本发明一个实施例的柔直背靠背装置接入城市电网简图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。以下实例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
如图1所示，一种城市电网中柔性直流输电系统的容量估算方法，包括以下步骤：
步骤1、根据目标网架和目标负荷获取电网的有功需求；
步骤2、根据交流电网无功规划获取无功需求；
步骤3、满足需求的容量设计；
步骤4、根据柔直换流站的连接交流线路的通流容量确定柔直换流站的容量上限；
步骤5、根据选择的器件需求对容量进一步细化。本发明能够合理的确定城市电网中柔性直流输电系统的换流站容量。
前述的一种城市电网中柔性直流输电系统的容量估算方法，步骤1所述的根据目标网架和目标负荷获取电网的有功需求，是指根据柔直运行目标年份的负荷情况和网架情况；柔性直流输电系统的容量应考虑到满足投运年份以及目标年份的负荷增长需求；仿真交流电网的N-x故障，通过故障的过载信息，得到柔直支援功率值数值，通过直流闭锁故障的频率问题，获取柔直功率值，两者取最大值。
前述的一种城市电网中柔性直流输电系统的容量估算方法，步骤2所述的根据交流电网无功规划获取无功需求，是指根据交流系统故障导致的电压失稳故障，判断柔直与交流无功补偿装置配合所需的无功。同时根据柔直的无求减少由交流系统接地故障导致多馈入直流持续换相失败所需的无功。两者容量取最大值。
前述的一种城市电网中柔性直流输电系统的容量估算方法，步骤3所述的满足需求的容量设计，是指根据步骤1得到的有功计算容量和步骤2的无功计算容量，结合柔直的容量计算公式，得到柔直设计的容量。
前述的一种城市电网中柔性直流输电系统的容量估算方法，其特征在于，所述步骤3的容量设计中基准容量确定的方法为：根据安装点的地理环境、面积因素限制换流站的最大面积，然后根据最大面积确定基准容量。
前述的一种城市电网中柔性直流输电系统的容量估算方法，步骤4所述的根据柔直换流站的连接交流线路的通流容量确定柔直换流站的容量上限，是根据与换流站连接的交流线路需要满足N-1后考虑柔直的功率支援能力后，交流线路不超过热稳定限额的要求。
前述的一种城市电网中柔性直流输电系统的容量估算方法，步骤5所述的根据选择的器件需求对容量进一步细化，是根据柔直的IGBT选择的容量和冗余数等确定最终的柔直的容量。
前述的一种城市电网中柔性直流输电系统的容量估算方法，所述的柔性直流输电系统，是指以MMC结构IGBT全控器件为代表的柔性直流输电系统，可以实现有功无功的独立控制。
搭建的一个实施例的柔直背靠背装置接入城市电网简图如图2所示，柔直背靠背采用以MMC结构IGBT全控器件的柔直。
电网的结构为目标网架和目标负荷，在此运行方式夏，柔直的有功容量考虑到201线、202线路N-1故障后通过柔直的功率支援保证线路不过载，如计算得到为200MW，柔直的有功功率也考虑到501站、502站主变N-1后其他主变的不过载。计算得到容量为250MW，则计算得到柔直换流站的有功容量需求为250MW。
柔直的无功功率调节范围考虑夏季高峰负荷的最大负荷需求，电压不低于运行值下限，同时考虑轻负荷时，电压不超过正常运行上限范围，假定此时柔直换流站的无功需求为-50—50Mvar。
计算有功、无功的调节范围后，同步考虑到地理环境，面积因素后，综合可以得到柔直换流站的容量需求为270MVA。
与柔直背靠背连接的交流线路，通常为原来连接站201、202的旧的交流线路，考虑柔直的容量不能超过线路传输的额定容量，如原有连接的交流线路传输容量为300MVA。则综合考虑柔直换流站的容量为270MVA。考虑交流线路N-1后柔直的功率支援能力，如交流线路不超过其热稳定限额的要求，则柔直换流站的容量需要降低到250MVA。
在此基础上，结合柔直接入的电压等级，如220kV。可以推算出柔直的直流电压等级。结合现阶段的IGBT模块的额定电压和额定电流。可以选出换流站的电平数、额定电流等。结合这些因素考虑是否需要对柔直容量作进一步优化。
以上实施例仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明保护范围之内。

Claims (8)

1.一种城市电网中柔性直流输电系统的容量估算方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1、根据目标网架和目标负荷获取电网的有功需求；
步骤2、根据交流电网无功规划获取无功需求；
步骤3、满足需求的容量设计；
步骤4、根据柔直换流站的连接交流线路的通流容量确定柔直换流站的容量上限；
步骤5、根据选择的器件需求对容量进一步细化。
2.如权利要求1所述的一种城市电网中柔性直流输电系统的容量估算方法，其特征在于：步骤1所述的根据目标网架和目标负荷获取电网的有功需求，是指根据柔性直流输电系统运行目标年份的负荷情况和网架情况；柔性直流输电系统的容量应考虑到满足投运年份以及目标年份的负荷增长需求；仿真交流电网的N-x故障，通过故障的过载信息，得到柔直支援功率值数值，通过直流闭锁故障的频率问题，获取柔直功率值，两者取最大值。
3.如权利要求1所述的一种城市电网中柔性直流输电系统的容量估算方法，其特征在于：步骤2所述的根据交流电网无功规划获取无功需求，是指根据交流系统故障导致的电压失稳故障，判断柔直与交流无功补偿装置配合所需的无功，同时根据柔直的无求减少由交流系统接地故障导致多馈入直流持续换相失败所需的无功，两者容量取最大值。
4.如权利要求1所述的一种城市电网中柔性直流输电系统的容量估算方法，其特征在于：步骤3所述的满足需求的容量设计，是指根据步骤1得到的有功计算容量和步骤2的无功计算容量，结合柔直的容量计算公式，得到柔直设计的容量。
5.如权利要求1所述的一种城市电网中柔性直流输电系统的容量估算方法，其特征在于，所述步骤3的容量设计中基准容量确定的方法为：根据安装点的地理环境、面积因素限制换流站的最大面积，然后根据最大面积确定基准容量。
6.如权利要求1所述的一种城市电网中柔性直流输电系统的容量估算方法，其特征在于：步骤4所述的根据柔直换流站的连接交流线路的通流容量确定柔直换流站的容量上限，是根据与换流站连接的交流线路需要满足N-1后考虑柔直的功率支援能力后，交流线路不超过热稳定限额的要求。
7.如权利要求1所述的一种城市电网中柔性直流输电系统的容量估算方法，其特征在于：步骤5所述的根据选择的器件需求对容量进一步细化，是根据柔直的IGBT选择的容量和冗余数等确定最终的柔直的容量。
8.如权利要求1所述的一种城市电网中柔性直流输电系统的容量估算方法，其特征在于：所述的柔性直流输电系统，是指以MMC结构IGBT全控器件为代表的柔性直流输电系统，能够实现有功无功的独立控制。
CN201811186845.9A 2018-10-12 2018-10-12 一种城市电网中柔性直流输电系统的容量估算方法 Pending CN109103919A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201811186845.9A CN109103919A (zh) 2018-10-12 2018-10-12 一种城市电网中柔性直流输电系统的容量估算方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201811186845.9A CN109103919A (zh) 2018-10-12 2018-10-12 一种城市电网中柔性直流输电系统的容量估算方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN109103919A true CN109103919A (zh) 2018-12-28

Family

ID=64868674

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201811186845.9A Pending CN109103919A (zh) 2018-10-12 2018-10-12 一种城市电网中柔性直流输电系统的容量估算方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN109103919A (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109687502A (zh) * 2019-02-21 2019-04-26 国网江苏省电力公司电力经济技术研究院 一种应用于多直流馈入电网中柔性直流输电系统的容量计算方法
CN113890039A (zh) * 2021-10-09 2022-01-04 广东电网有限责任公司 一种多端柔性直流配电网潮流调度优化方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105515036A (zh) * 2015-12-21 2016-04-20 中国电力科学研究院 一种柔性环网控制器容量设计方法
CN106451446A (zh) * 2016-12-07 2017-02-22 天津大学 基于柔性直流技术的城市电网分区互联装置的定容方法
CN107565594A (zh) * 2017-10-17 2018-01-09 北京四方继保自动化股份有限公司 考虑受端电压偏差影响的多直流间功率提升量分配方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105515036A (zh) * 2015-12-21 2016-04-20 中国电力科学研究院 一种柔性环网控制器容量设计方法
CN106451446A (zh) * 2016-12-07 2017-02-22 天津大学 基于柔性直流技术的城市电网分区互联装置的定容方法
CN107565594A (zh) * 2017-10-17 2018-01-09 北京四方继保自动化股份有限公司 考虑受端电压偏差影响的多直流间功率提升量分配方法

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109687502A (zh) * 2019-02-21 2019-04-26 国网江苏省电力公司电力经济技术研究院 一种应用于多直流馈入电网中柔性直流输电系统的容量计算方法
CN113890039A (zh) * 2021-10-09 2022-01-04 广东电网有限责任公司 一种多端柔性直流配电网潮流调度优化方法
CN113890039B (zh) * 2021-10-09 2023-07-04 广东电网有限责任公司 一种多端柔性直流配电网潮流调度优化方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Feltes et al. From smart grid to super grid: Solutions with HVDC and FACTS for grid access of renewable energy sources
Okba et al. High voltage direct current transmission-A review, part I
Sciano et al. Evaluation of DC links on dense-load urban distribution networks
CN107612051A (zh) 一种基于双冗余电力电子变压器的交直流混合系统
Kumar et al. Stability implications of bulk power networks with large scale PVs
Hong et al. Directed graph-based distribution network reconfiguration for operation mode adjustment and service restoration considering distributed generation
WO2014079278A1 (zh) 一种大规模风电外送系统的无功补偿设备配置方法
CN103746389B (zh) 基于无功电压特性的风电500kV汇集变电站无功补偿配置方法
An et al. HVDC grid test models for different application scenarios and load flow studies
CN103872689B (zh) 基于多代理系统的电压无功分布式协调控制方法及装置
CN105375513B (zh) 一种基于实时在线等值的110千伏风电场自动电压控制方法
Rugthaicharoencheep et al. Feeder reconfiguration for loss reduction in distribution system with distributed generators by tabu search
CN207753466U (zh) 一种基于双冗余电力电子变压器的交直流混合系统
Keane et al. Evaluation of advanced operation and control of distributed wind farms to support efficiency and reliability
CN109103919A (zh) 一种城市电网中柔性直流输电系统的容量估算方法
Paliwal et al. Distributed generator placement for loss reduction and improvement in reliability
Singhal et al. A framework to utilize ders’ var resources to support the grid in an integrated td system
Zhou et al. An overview on distribution automation system
Tadjeddine et al. Optimal distribution of power under stress on power grid in real-time by reactive compensation-management and development in balance
Mostafa et al. Power flow study and voltage stability analysis for radial system with distributed generation
Liu et al. Effect of distributed generation on power supply reliability of distribution network
Wehbring et al. Benefit of a HVDC back-to-back station in a real distribution grid
Shekhar et al. Offline reconfigurability based substation converter sizing for hybrid ac–dc distribution links
Bawayan et al. Mitigating low fault current in microgrids through renewables-battery hybrid units
Penkey et al. Voltage control by using capacitor banks and tap changing transformers in a renewable microgrid

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20181228