CN109802450A - 多回直流故障下提高交流系统联络线输电能力的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多回直流故障下提高交流系统联络线输电能力的方法，包括：建立三区域交直流互联系统；通过系统A和系统B之间的交流联络线，获取发电机旋转备用对输电能力的影响；以系统A和系统B的两机互联等值系统为基础，获取系统A和系统C之间的直流功率扰动量对输电能力的影响；通过三区域交直流互联系统，获取不同发电机转动惯量对薄弱断面输电能力的影响；通过发电机旋转备用、直流功率扰动量、及发电机转动惯量对薄弱断面输电能力的影响的分析，提高三区域交直流互联系统中交流系统的联络线输电能力。本发明通过实际电网的仿真分析，验证所提影响因素的准确性和正确性。

Description

多回直流故障下提高交流系统联络线输电能力的方法

技术领域

本发明涉及电气工程领域，尤其涉及一种多回直流故障下提高交流系统联络线输电能力的方法。

背景技术

我国一次能源与生产力逆向分布国情决定了我国未来的电网格局，考虑到我国能源分布、地区电力负荷分布及电源布局特点，未来将形成大规模“西电东送”、“北电南送”的电力流格局。为满足资源密集地区电力外送需求，多回特高压直流集中外送将成为我国电网普遍存在的输电方式^[1-5]。截止2017年底我国已投运的特高压直流工程有：向家坝-上海、锦屏-江苏、哈密-郑州、溪洛渡-浙西、宁东-浙江、酒泉-湖南、山西-江苏、锡盟-江苏、上海庙-山东、云南-广东、糯扎渡-广东。

随着特高压直流的不断投运，我国区域电网之间、直流输电与交流电网之间的相互影响逐步增强，这种大规模、远距离输电格局在解决大型清洁能源消纳、水火互济问题以及实现全国范围内资源优化配置的同时，给电网的安全稳定运行也带来了一系列挑战，安全稳定控制问题的复杂程度大大增加，对我国电力系统安全稳定运行以及控制技术提出了更高的要求^[6-8]。

目前，直流故障对交流系统影响的研究主要集中在换流站参数和联络线功率波动方面。在多回直流同时发生相继换相失败(即在同一时间，多回直流发生一次、两次至多次换相失败)后，直流送端系统的频率及电压波动特性已有了较为成熟的研究^[9]；在直流换相失败及直流闭锁故障时，已研究了两区域交流联络线功率波动机理及关键因素，提出了功率波动峰值的近似计算方法和快速估算方法^[10-11]，并且分析了联络线随机功率波动对其输电能力的影响^[12]。

但是，在直流故障条件下，影响交流电网区域之间联络线输电能力的关键因素研究尚不完善，尤其是在多回直流换相失败期间，大额不平衡功率严重冲击区域联络线，威胁系统的安全稳定，为了提高区域联络线的输电能力，其影响因素研究成为急需解决的问题。

参考文献

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发明内容

本发明提供了一种多回直流故障下提高交流系统联络线输电能力的方法，本发明通过三区域交直流互联系统，分析发电机旋转备用、直流功率扰动量及发电机转动惯量三种因素对薄弱断面输电能力的影响机理，详见下文描述：

一种多回直流故障下提高交流系统联络线输电能力的方法，所述方法包括以下步骤：

建立三区域交直流互联系统；

即在任意三个不同的电力区域里，随机各选取一个系统，系统A通过三条直流向系统C输送功率，同时系统A通过交流联络线向系统B输送功率，即系统A、B、C共同构成了三区域交直流互联系统；

通过系统A和系统B之间的交流联络线，获取发电机旋转备用对输电能力的影响；

以系统A和系统B的两机互联等值系统为基础，获取系统A和系统C之间的直流功率扰动量对输电能力的影响；

通过三区域交直流互联系统，获取不同发电机转动惯量对薄弱断面输电能力的影响；

通过发电机旋转备用、直流功率扰动量、及发电机转动惯量对薄弱断面输电能力的影响的分析，提高三区域交直流互联系统中交流系统的联络线输电能力。

其中，所述获取发电机旋转备用对输电能力的影响具体为：

在系统A和系统B之间的联络线两端相角差δ保持不变的条件下，增加两端系统的开机旋转备用量，保证交流系统总发电量不变的前提下，有效提高电网的系统强度，增强交流电网的抗干扰能力，提高区域电网联络线在故障条件下的输电能力。

其中，所述不同发电机转动惯量对薄弱断面输电能力的影响具体为：

若两机互联等值系统在故障期间系统A积聚的加速能量，小于故障清除后系统A所能提供的减速能量，则系统A保持稳定；反之系统A失去稳定；

增加系统B的发电机转动惯量，发电机受扰动后最大摆角降低，减小发电机加速面积，增大减速面积，提高系统B的稳定性；

由于故障从系统A传递至系统B的过程中，系统A机组加速后，系统B机组摆角减小使得联络线首末端的相角差增大，联络线的稳定性降低，进而降低联络断面的输电能力。

进一步地，所述通过发电机旋转备用、直流功率扰动量、及发电机转动惯量对薄弱断面输电能力的影响的分析，提高三区域交直流互联系统中交流系统的联络线输电能力具体为：

增加输电断面送端机群的转动惯量，提高交流系统联络线输电能力，增加输电断面受端转动惯量，降低交流系统联络线的输电能力；

通过区域电网预留旋转备用提高交流联络线的输电能力，在弱交流系统预留旋转备用提高输电能力；

降低直流功率水平，减小交流系统功率波动水平，提高联络线输电能力。

本发明提供的技术方案的有益效果是：

1、针对现有对区域域联络线输电能力研究的不足，本发明在多回直流同时换相失败的故障校验下，分析发电机转动惯量，发电机旋转备用，直流功率扰动量对输电能力的影响；

2、本发明通过实际电网的仿真分析，验证所提影响因素的准确性和正确性；

3、本发明具有重要的理论价值和工程实用价值，对于提高我国电网安全稳定运行及控制能力，保障国民经济发展和人民正常用电，具有重大的经济和社会效益。

附图说明

图1为三区域交直流互联系统的接线图；

图2是两机互联等值系统图；

图3为多回直流故障下提高交流系统联络线输电能力方法的流程图；

图4是断面输电系统等值模型图；

图5是实际电网示意图；

图6是三大直流不同功率运行水平时张恩线功率变化曲线图；

图7是三大直流不同功率运行水平时长南线功率变化曲线图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面对本发明实施方式作进一步地详细描述。

实施例1

一种多回直流故障下提高交流系统联络线输电能力的方法，参见图1，定义如下：

在任意三个不同的电力区域里，随机各选取一个系统，即系统A、B、C。系统A通过三条直流向系统C输送功率，同时系统A通过交流联络线向系统B输送功率，即系统A、B、C共同构成了三区域交直流互联系统。

参见图2，在三区域交直流互联系统的基础上，将系统A和系统B等值为两机互联等值系统(即仅考虑系统A和系统B)。系统A和系统B等值为两机互联等值系统后，将系统C的直流功率等效为直流功率扰动量。

参见图3，该方法包括以下步骤：

101：建立三区域交直流互联系统；

102：通过系统A和系统B之间的交流联络线，分析发电机旋转备用(其中，该术语为本领域技术人员所公知的技术术语，本发明实施例对此不做赘述)对输电能力的影响；

103：以系统A和系统B的两机互联等值系统为基础，分析系统A和系统C之间的直流功率扰动量对输电能力的影响；

104：通过三区域交直流互联系统，分析不同转动惯量对薄弱断面输电能力(其中，该术语为本领域技术人员所公知的技术术语，本发明实施例对此不做赘述)的影响；

105：通过分析发电机旋转备用、直流功率扰动量、及发电机转动惯量对薄弱断面输电能力的影响机理，提高三区域交直流互联系统中交流系统的联络线输电能力。

其中，步骤101中的建立三区域交直流互联系统的步骤具体为：

三区域交直流互联系统，由系统A、系统B和系统C组成，系统A通过三条直流向系统C输送功率，同时系统A通过交流联络线向系统B输送功率。

其中，步骤102中的通过系统A和系统B之间的交流联络线，分析发电机旋转备用对输电能力的影响具体为：

在系统A和系统B之间的联络线两端相角差δ保持不变的条件下，增加两端系统的开机旋转备用量(在系统A和系统B的不同位置增开发电机)，可以保证交流系统总发电量不变的前提下，有效提高电网的系统强度，增强交流电网的抗干扰能力，提高区域电网联络线在故障条件下的输电能力。

其中，步骤103中的以系统A和系统B的两机互联等值系统为基础，分析系统A和系统C之间的直流功率扰动量对输电能力的影响具体为：

在三区域交直流互联系统的基础上，将系统A和系统B等值为两机互联等值系统，而将系统C的直流功率等效为直流扰动量，如图2所示。

在三回直流同时发生相继两次换相失败故障条件下，随着直流传送功率的提高，故障期间的暂态不平衡能量ΔP_DC越大，且薄弱交流断面在故障期间的功率波动ΔP_AB也越大，当功率波动峰值达到交流联络线静稳极限时，可导致区域电网之间的联络线发生解列，可见直流功率扰动量对输电能力具有较大的影响力。

其中，步骤104中的通过三区域交直流互联系统，分析不同转动惯量对薄弱断面输电能力的影响具体为：

分析各区域发电机转动惯量对输电能力的影响机理，通过电力系统等面积法则(该法则为本领域技术人员所公知，本发明实施例对此不做赘述)分析两机互联等值系统，若两机互联等值系统在故障期间系统A积聚的加速能量小于故障清除后系统A所能提供的减速能量，则系统A保持稳定；反之系统A失去稳定。

增加系统B的发电机转动惯量，发电机受扰动后最大摆角降低，发电机加速面积减小，减速面积增大，系统B的稳定性提高。但由于故障从系统A传递至系统B的过程中，系统A机组加速后，系统B机组摆角减小会使得联络线首末端的相角差增大，联络线的稳定性降低，进而降低联络断面的输电能力。

其中，步骤105中的通过分析发电机旋转备用、直流功率扰动量、及发电机转动惯量对薄弱断面输电能力的影响机理，提高交流系统联络线输电能力具体为：

增加输电断面送端机群的转动惯量，可提高交流系统联络线输电能力，增加输电断面受端转动惯量，会导致交流系统联络线的输电能力降低。

区域电网预留旋转备用可以提高交流联络线的输电能力，在弱交流系统预留旋转备用有助于输电能力的提高。

直流功率水平的降低，交流系统功率波动水平减小，联络线输电能力提高。

综上所述，本发明实施例通过上述步骤101-步骤105以三区域交直流互联系统为例，分析了发电机旋转备用、直流功率扰动量及发电机转动惯量三种因素对薄弱断面输电能力的影响机理，满足了实际应用中的多种需要。

实施例2

下面结合具体的计算公式、图1-图6、实例对实施例1中的方案进行进一步地介绍，详见下文描述：

201：建立三区域交直流互联系统；

其中，该步骤201具体为：

图1所示的三区域交直流互联系统，由系统A、系统B和系统C组成，其中系统A通过三条直流向系统C输送功率，同时系统A通过交流联络线向系统B输送功率，当直流受端近区(系统C)发生短路故障使系统C电压降低，可能导致三回直流同时相继两次换相失败，三回直流输送功率的中断或者暂降，使系统A出现大量的瞬时功率涌向系统B，严重冲击交流联络线。

202：通过系统A和系统B之间的交流联络线，分析发电机旋转备用对输电能力的影响；

借助图1中的三区域交直流互联系统中系统A和系统B之间的交流联络线，分析发电机旋转备用对输电能力的影响，由于我国区域间交流联络线一般采用500kV或者1000kV线路，所以直接连接两区域的是超高压网络或者是特高压网络，考虑我国实际情况，系统A和系统B之间的断面输电系统等值模型图如图4所示。

图4中X₁，X₂分别为系统A和系统B的等值系统阻抗；U_s，U_g分别为系统A和系统B的母线电压；X₁，B₁分别为断面等值线路的电抗和电纳；B_h为等值线路高压并联电抗器电纳。

系统A和系统B之间联络线的传输功率为：

式中，δ为U_g和U_s的相角差；在δ＝90°时，系统B和系统A的断面输送功率P达到静态稳定极限。假设为无损线路，不计及线路电纳B₁，输电断面的等值线路电抗为：

X_Σ＝X₁+(X_L-2B_h)+X₂ (2)

其中，X_L为交流联络线的等值系统阻抗。

由式(2)可知，在系统A和系统B联络线两端相角差δ保持不变的条件下，增加系统A和系统B两端的开机旋转备用量(即在系统A和系统B的不同位置增开发电机)，可以在保证交流系统总发电量不变的前提下，有效提高电网的系统强度，从而增强交流电网的抗干扰能力，保证区域联络线两端电压U_g和U_s在重潮流或者三区域交直流互联系统振荡时有较好的电压水平，提高区域电网联络线在故障条件下的输电能力。

203：以系统A和系统B的两机互联等值系统为基础，分析系统A和系统C之间扰动直流功率水平对输电能力的影响；

由于薄弱断面在系统联络线上呈现出区域振荡模式，两交流系统内部机组可认为是同调机组，为分析直流功率扰动对输电能力的影响，在上述三区域交直流互联系统的基础上，可将系统A和系统B等值为两机互联等值系统，而将系统C的直流功率等效为直流扰动量，如图2所示。

等值发电机的转子运动方程如下：

式中：δ₁和δ₂分别为系统A和系统B的等值发电机转子角，单位为rad；P_m1和P_m2分别为系统A和系统B的等值原动机机械功率，标幺值；P_L1和P_L2分别为系统A和系统B的等值系统总负荷，标幺值；P_DC为系统A注入系统C的三回直流功率之和，标幺值；P_AB为联络线功率，标幺值；M₁和M₂分别为系统A和系统B的等值系统的总惯性常数之和，s²/rad。

如果系统A和系统B在受到扰动期间，发电机的机械功率和系统A、系统B的负荷保持不变，可将式(3)在平衡点进行线性化如下所示：

式中：Δδ₁和Δδ₂分别为送受端系统等值发电机转子角变化量；ΔP_AB为联络线功率变化量；ΔP_DC为三回直流同时相继两次换相失败期间的功率变化量。在式(4)的基础上可得：

式中：Δδ₁₂为系统A和系统B发电机功角差的变化量Δδ₁₂＝Δδ₁-Δδ₂；M为：

联络线传输的功率由系统A和系统B的功角差决定，如式(1)所示。

此时，X_∑＝X₁+X₂+X_L为系统A和系统B的发电机间的等值电抗，X₁和X₂分别为系统A和系统B的发电机内节点等值电抗，X_L为联络线电抗。在平衡点对式(1)进行线性化处理可得：

式中：为同步转矩系数，δ₁₂₀为送受端系统发电机初始功角差。将式(7)代入式(5)可得：

由式(8)可以看出，在三回直流同时发生相继两次换相失败故障条件下，直流传输功率水平直接影响到故障期间两机互联等值系统的不平衡能量大小，对薄弱断面的冲击能力也不同。随着直流传送功率的提高，故障期间的暂态不平衡能量ΔP_DC越大，同时薄弱交流断面在故障期间的功率波动ΔP_AB越大，当功率波动峰值达到交流联络线静稳极限时，可导致区域电网之间的联络线发生解列，可见直流扰动功率水平对输电能力具有较大影响。

204：通过三区域交直流互联系统，分析不同转动惯量下对薄弱断面输电能力的影响；

由上述两机互联等值系统的等效电路可知，若假设换相失败结束后送端机组在发电机励磁调节作用下能够保持系统A的电压U_s恒定；由于系统B的系统短路容量足够大，扰动过程亦可假设系统B的电压U_g恒定；机械注入功率P_m恒定。

为了分析各区域发电机转动惯量对输电能力的影响机理，可通过等面积法则分析两机互联等值系统，若系统A故障期间送端系统积聚的加速能量小于故障清除后系统A所能提供的减速能量，则系统A保持稳定；反之系统A失去稳定。对于系统A的等值发电机转子运动方程如式(9)所示：

式中，ω和ω₀分别为发电机转速和额定转速。在换相失败期间，直流功率P_DC降为零，由式(3)和式(9)可推出故障清除时刻t_c送端发电机转速ω_c和故障切除时刻发电机功角δ_c，如下式：

ω_c＝ω₀+(P_m1-P_AB-P_L1)t_c/M₁ (10)

可见发电机受扰动后最大摆角与转动惯量成反比。而在故障期间，不平衡能量使系统A的发电机加速，加速面积如式(12)所示，发电机加速面积A_c与发电机组转动惯量M成反比。

式中：δ为联络线两端相角差，δ_c为故障切除时刻发电机功角，δ₀为初始时刻发电机功角。

故障清除后，发电机电磁功率大于机械功率，发电机转子减速，由于惯性作用，发电机功角继续增大直到发电机角速度降至同步转速。发电机最大减速面积A_d如式(13)所示：

其中：

式中：δ_u为不稳定平衡点，U_g、U_s分别为联络线送受端母线电压，X_Σ为交流联络线总电抗值。

以转动惯量作为变化量，其他量均维持不变的条件下，减速能量分量A_d2为恒定值，减速能量分量A_d1则取决于故障切除时刻对应的δ_c。

由式(16)可知，导数小于零，减小δ_c可以增大减速面积。由式(11)可知，增加发电机转动惯量可减小故障清除时刻功角摆幅，进而增大故障清除后的减速面积，增加系统A的稳定性。

系统B转动惯量对系统B稳定性影响的规律与系统A相同。即增加系统B的发电机转动惯量，发电机受扰动后最大摆角降低，发电机加速面积减小，减速面积增大，系统B的稳定性提高。但由于故障从系统A传递至系统B的过程中，系统A机组加速后，系统B机组摆角减小会使得联络线首末端的相角差增大，联络线的稳定性降低，进而降低联络断面的输电能力。

205：通过分析发电机旋转备用、直流功率扰动量及发电机转动惯量三种因素对薄弱断面输电能力的影响机理，得到提高交流系统联络线输电能力的方法。

即，增加输电断面送端机群的转动惯量，可提高交流系统联络线输电能力，增加输电断面受端转动惯量，会导致交流系统联络线的输电能力降低。

区域电网预留旋转备用可以提高交流联络线的输电能力，在弱交流系统(本领域技术人员所公知的技术术语，本发明实施例对此不做赘述)预留旋转备用有助于输电能力的提高。

直流功率水平的降低，交流系统渝鄂断面以及特高压长南线功率波动水平减小，联络线输电能力提高。

综上所述，本发明实施例通过上述步骤201-步骤205以三区域交直流互联系统为例，分析了发电机旋转备用、直流功率扰动量及发电机转动惯量三种因素对薄弱断面输电能力的影响机理，满足了实际应用中的多种需要。

实施例3

下面结合具体的实验数据、表1-表4对实施例1和2中的方案进行可行性验证，详见下文描述：

由图5可知，各区域的联接方式为：川渝断面由四回500kV联络线(黄岩-万县、洪沟-板桥)组成；西南、华中电网通过四回500kV线路联络线(九盘-龙泉、张家坝-恩施)互联；华中、华北电网通过特高压联络线(长南线)互联；西南电网通过复奉(川复龙-沪奉贤)、锦苏(川锦屏-苏同里)和宾金(川双龙-浙金华)三回±800kV特高压直流向华东电网送电。

一、转动惯量对输电能力的影响

通过川渝、华中电网不同转动惯量下渝鄂断面输电能力的变化情况，分析转动惯量对输电能力的影响。故障类型为三大直流(复奉、锦苏和宾金)同时发生相继两次换相失败，在三大直流同时相继两次换相失败后，暂态不平衡能量首先加速川渝机组，然后通过渝鄂断面加速华中机组，最后通过长南线加速华北机组。

潮流方式1：长南线南送1000MW，鄂豫断面南送2500MW，三大直流满送2.16万MW，渝鄂断面输电能力的变化情况如表1所示。

表1川渝和华中电网不同转动惯量对输电能力影响

由表1可知：川渝、华中为初始转动惯量下渝鄂断面的输电能力为2450MW，在华中电网转动惯量不变的情况下，随着川渝转动惯量的下降，川渝电网机群与华中电网机群振荡的功角差变大，渝鄂断面的输电能力也随之下降，当川渝转动惯量降低到初值的0.7倍时，渝鄂转动惯量为795MW。

在川渝转动惯量不变的情况下，随着华中转动惯量的下降，华中电网机组加速变快，川渝电网机群与华中电网机群振荡的功角差变小，渝鄂断面的输电能力也随之上升，当华中转动惯量降低到初值的0.7倍时，渝鄂转动惯量为2690MW，上升幅度在每档260MW左右。

潮流方式2:渝鄂断面(渝送鄂)1400MW，鄂豫断面南送5700MW，在三大直流同时相继两次换相失败故障校核下，计算华中-华北电网特高压交流联络线输电能力，长南线输电能力的变化情况如表2所示。

表2华北和华中电网不同转动惯量对输电能力的影响

由表2可知：华北、华中为初始转动惯量下长南线的输电能力为3840MW，在华中转动惯量不变的情况下，华北电网转动惯量下调至初始值0.5倍时，长南线南送输电能力降至2350MW。在华北转动惯量不变的情况下，华中电网转动惯量下调至0.5倍时，长南线南送输电能力有所提升。

可见，在川渝电网和华中电网转动变量变化相同的情况下，川渝电网转动惯量变化对渝鄂断面的输电能力的影响较大，渝鄂断面的输电能力会随着川渝电网转动惯量的减少而下降，随着华中电网转动惯量的减少而上升；在华中电网和华北电网转动变量变化相同的情况下，华北电网转动惯量变化对长南线输电能力的影响较大，长南线断面的输电能力会随着华北电网转动惯量的减少而下降，随着华中电网转动惯量的减少而上升。

二、发电机旋转备用对输电能力的影响

在区域电网转动惯量不变的情况下，分析各区域电网有、无预留旋转备用对渝鄂断面输电能力的影响。潮流方式为渝鄂断面(渝送鄂)900MW，鄂豫断面南送5700MW，三大直流满送。在三大直流同时发生相继两次换相失败故障校核下，通过川渝机组的开机容量确定预留旋转备用1000MW。

首先，为了分析旋转备用对渝鄂断面输电能力的影响，设置以下几种计算方式：(1)各区域电网均无预留旋转备用；(2)西南电网在四川预留旋转备用500MW，重庆预留旋转备用500MW，为保证西南电网转动惯量不发生变化，将四川电网转动惯量改为初始的0.98倍，重庆电网转动惯量改为初始的0.9倍；(3)华中电网在河南电网预留旋转备用1000MW，为保证华中电网转动惯量不发生变化，将河南电网转动惯量改为初始的0.97倍，旋转备用变化对渝鄂断面输电能力的影响如表3所示。

表3不同旋转备用开机位置对应的渝鄂断面输电能力

由表3可知：当各区域电网均不留旋转备用时，渝鄂断面的输电能力为1050MW；当西南电网预留旋转备用1000MW时，渝鄂断面输电能力为1650MW，较不留旋转备用的输电能力提高600MW；当华中(河南)电网预留旋转备用1000MW时，渝鄂断面输电能力为1100MW，较不留旋转备用运行方式输电能力略有提升。

然后，为了分析旋转备用对长南线输电能力的影响，设置计算方式分别为：(1)西南电网在四川预留旋转备用500MW，重庆预留旋转备用500MW，为保证西南电网转动惯量不发生变化，将四川电网转动惯量改为初始的0.98倍，重庆电网转动惯量改为初始的0.9倍；(2)华中电网在河南电网预留旋转备用1000MW，为保证华中电网转动惯量不发生变化，将河南电网转动惯量改为初始的0.97倍。长南线输电能力变化情况见表4。

表4不同旋转备用开机位置对应的长南线输电能力

由表4可知：在西南、华中电网发电机旋转备用量相同的情况下，华中(河南)与西南电网预留旋转备用相比，长南线的输电能力下降450MW。

通过预留旋转备用的分析可知，预留旋转备用有助于提高输电断面的输电能力，在西南电网预留旋转备用有助于大幅度提升渝鄂断面的输电能力，同样在西南电网预留旋转备用更有助于提高长南线的输电能力。

三、不同直流扰动量对输电能力的影响

在相同故障情况下，分析三大直流不同功率水平对输电能力的影响，潮流方式为渝鄂断面外送2800MW，长南线南送3000MW，由于宾金、复奉以及锦苏特高压直流换相失败对交流薄弱断面的冲击主要受直流发生换相失败的功率水平决定，直流发生换相失败时功率运行水平越高，对鄂断面以及长南线的冲击越大。

为了更加直观分析不同直流功率量对输电能力的影响，在三大直流同时相继两次换相失败时，分析渝鄂断面以及长南线的功率波动影响如图6、图7所示。

由图6和图7可知，直流功率量为50％时，张家坝-恩施功率曲线的波动峰值为1750MW，长南线功率曲线的波动峰值为4300MW，随着直流功率水平增加功率波动加剧，当直流功率水平为75％时，张家坝-恩施功率曲线接近临界值2300MW，长南线功率曲线也接近临界值6050MW，如果直流功率水平继续增加，薄弱断面张家坝-恩施和长南线将解列。可见随着直流功率水平的降低，交流系统渝鄂断面以及特高压长南线功率波动水平不断减小，输电能力有所提高。

本方法研究了多回特高压直流换相失败下提高交流系统联络线输电能力的方法，得到以下的主要结论：

(1)在多回直流换相失败条件下，增加输电断面送端机群的转动惯量，可提高交流系统联络线输电能力，增加输电断面受端转动惯量，会导致交流系统联络线的输电能力降低。

(2)在西南电网或华中电网预留发电机旋转备用，断面输电能力均有所提升。两区域预留旋转备用量相同时，西南电网预留旋转备用时长南线输电能力升高450MW，渝鄂断面输电能力升高550MW，可知区域电网预留旋转备用可以提高交流联络线的输电能力，在弱交流系统预留旋转备用有助于输电能力的提高。

(3)三大直流功率运行水平调整量为100％，75％以及50％时，随着直流功率水平的降低，交流系统渝鄂断面以及特高压长南线功率波动水平不断减小，联络线输电能力有所提高。

综上所述，本方法以三区域交直流互联系统为例，分析了发电机旋转备用、直流功率扰动量及发电机转动惯量三种因素对薄弱断面输电能力的影响机理，满足了实际应用中的多种需要。

本发明实施例对各器件的型号除做特殊说明的以外，其他器件的型号不做限制，只要能完成上述功能的器件均可。

本领域技术人员可以理解附图只是一个优选实施例的示意图，上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种多回直流故障下提高交流系统联络线输电能力的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

建立三区域交直流互联系统；

即在任意三个不同的电力区域里，随机各选取一个系统，系统A通过三条直流向系统C输送功率，同时系统A通过交流联络线向系统B输送功率，即系统A、B、C共同构成了三区域交直流互联系统；

通过系统A和系统B之间的交流联络线，获取发电机旋转备用对输电能力的影响；

以系统A和系统B的两机互联等值系统为基础，获取系统A和系统C之间的直流功率扰动量对输电能力的影响；

通过三区域交直流互联系统，获取不同发电机转动惯量对薄弱断面输电能力的影响；

通过发电机旋转备用、直流功率扰动量、及发电机转动惯量对薄弱断面输电能力的影响的分析，提高三区域交直流互联系统中交流系统的联络线输电能力。

2.根据权利要求1所述的一种多回直流故障下提高交流系统联络线输电能力的方法，其特征在于，所述获取发电机旋转备用对输电能力的影响具体为：

在系统A和系统B之间的联络线两端相角差δ保持不变的条件下，增加两端系统的开机旋转备用量，保证交流系统总发电量不变的前提下，有效提高电网的系统强度，增强交流电网的抗干扰能力，提高区域电网联络线在故障条件下的输电能力。

3.根据权利要求1所述的一种多回直流故障下提高交流系统联络线输电能力的方法，其特征在于，所述不同发电机转动惯量对薄弱断面输电能力的影响具体为：

若两机互联等值系统在故障期间系统A积聚的加速能量，小于故障清除后系统A所能提供的减速能量，则系统A保持稳定；反之系统A失去稳定；

增加系统B的发电机转动惯量，发电机受扰动后最大摆角降低，减小发电机加速面积，增大减速面积，提高系统B的稳定性；

由于故障从系统A传递至系统B的过程中，系统A机组加速后，系统B机组摆角减小使得联络线首末端的相角差增大，联络线的稳定性降低，进而降低联络断面的输电能力。

4.根据权利要求1所述的一种多回直流故障下提高交流系统联络线输电能力的方法，其特征在于，所述通过发电机旋转备用、直流功率扰动量、及发电机转动惯量对薄弱断面输电能力的影响的分析，提高三区域交直流互联系统中交流系统的联络线输电能力具体为：

增加输电断面送端机群的转动惯量，提高交流系统联络线输电能力，增加输电断面受端转动惯量，降低交流系统联络线的输电能力；

通过区域电网预留旋转备用提高交流联络线的输电能力，在弱交流系统预留旋转备用提高输电能力；

降低直流功率水平，减小交流系统功率波动水平，提高联络线输电能力。