CN109873442A - 一种多馈入直流系统新增直流落点方案综合评估方法 - Google Patents

Abstract

本发明构建一种多馈入直流输电系统新增直流落点方案评估方法，包括建立综合评估指标体系以及落点方案比选。评估指标体系包括：1)多馈入直流短路比；2)直流换相失败风险；3)低于系统N‑1故障所需的无功补偿容量。落点方案比选采用评估指标值标准化处理和线性加权法实现综合评估。本发明能够兼顾直落落点方案的经济型与稳定性指标，能够科学有效的评估多馈入直流电网新增直流落点方案的优劣，有效指导特高压直流输电工程落点方案的初筛。

Description

一种多馈入直流系统新增直流落点方案综合评估方法

技术领域

本发明构建一种多馈入直流输电系统新增直流落点评估方法，该评估模型和方法能够有效指导多馈入直流电网落点方案的初筛。

背景技术

随着电网规模和高压直流输电技术的发展，多回直流密集的落点在受端负荷中心，并伴随着直流落点间的电气距离减小，从而造成多回直流相互作用影响越来越大。因此在电网规划建设阶段，需要合理选择直流落点，以确保多馈入直流落点地区电网的稳定运行。直流落点选择是一个复杂的涉及多种因素、目标的决策问题。在电网规划中，通常基于供电需求与可行性分析，首先由专业人员制定几个直流落点方案，据此根据合理的稳定性、经济型指标进行分析与评估，比选得到最终的直流落点方案，因此建立合理评价指标是直流落点选择决策的关键问题。目前，针对多馈入直流电网新增直流落点的选择问题，通常仅考虑多馈入直流短路比作为初筛落点方案的稳定性指标，而常见的直流换相失败风险与其他经济性指标讨论不够充足。因此，在多馈入直流电网兴起背景下，建立一个兼顾经济、稳定性的新增直流落点方案比选方法意义重大。

发明内容

本发明主要是解决当前多馈入直流电网新增直流落点方案评估方法维度不足问题，兼顾经济性和稳定性指标，区别于传统单一多馈入直流短路比评估方法，能够更加科学有效的评估新增直流落点方案的优劣。本发明目的是建立包括多馈入短路比、直流换相失败风险以及系统抵御N-1故障所需的动态无功补偿容量的多馈入直流电网新增直流线路评估指标体系，在此基础上，采用指标标准化处理和线性加权法实现落点方案的比选。

为了达到上述目的，本发明的解决方案是：

本发明主要是解决当前多馈入直流电网新增直流落点方案评估方法维度不足问题，兼顾经济性和稳定性指标，区别于传统单一多馈入直流短路比评估方法，能够更加科学有效的评估新增直流落点方案的优劣。

本发明目的是建立包括多馈入短路比、直流换相失败风险以及系统抵御N-1故障所需的动态无功补偿容量的多馈入直流电网新增直流线路评估指标体系，在此基础上，采用指标标准化处理和线性加权法实现落点方案的比选。

本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：

步骤1，构建多馈入直流电网新增直流落点方案评估指标体系，包括以下步骤：

步骤1.1，构建多馈入直流短路比指标。根据多馈入直流电网参数，构建多馈入直流短路比指标：

其中，M_i表示直流i对应的多馈入短路比；S_aci表示i回直流接入电网母线的短路容量；P_di、P_dj分别表示直流i、直流j的有功功率，F_MIIji为直流i、j间的交互影响因子，当投切小容量电容器时造成直流i接入母线电压发生ΔU_i量的变化时，将引起直流j接入母线电压发生变化量ΔU_j，其比值可视为两回直流相互影响因子F_MIIji。

步骤1.2，构建换相失败风险指标。定义直流换相失败风险指标由引发多回直流换相失败的受端交流系统线路三相短路故障可能性和严重性组成，采用引起换相失败的三相短路数量值来直观表示系统故障可能性，严重性则用换相失败的直流回数来表示，直流换相失败风险指标公式为：

H_i＝1×m_i1+2×m_i2,…+j×m_ij,(j＝1,2,3…N) (2)

式中，m_ij表示第i件落点方案下共导致j回直流同时换相失败的受端交流电网的三相短路故障数量。直流换相失败风险指标值H_i越小表示落点方案越优。

步骤1.3，构建动态无功补偿指标。定义动态无功补偿指标值为LCC换流器下为满足N-1要求的动态无功补偿容量。

步骤2是采用标准化处理和线性加权法实现落点方案的比选，包括以下步骤：

步骤2.1，指标值标准化处理：采用极差变化法处理不同指标间的差异包括：

对于多馈入短路比指标M_i，标准化处理公式为：

对于直流换相失败风险H_i和无功补偿容量S_i指标，有标准化处理公式Wie：

采用标准化处理后，3个指标都同向单调，即指标数值越大，落点方案越优，且指标值范围均在[0,1]区间内。

步骤2.2，线性加权法处理：经过标准化处理后，形成了相互独立的3个落点方案比选指标{M_i,H_i,S_i}，在多目标决策中，通常采用线性加权法获得一个综合性指标：

式中,λ₁、λ₂、λ₃为加权系数，意义为各个指标的权重，取值需满足λ₁+λ₂+λ₃＝1约束。本文假设3个指标权重一致，即取综合指标值越大，表明方案越佳。

因此，本发明具有如下优点：1.将多馈入直流电网典型故障直流换相失败风险作为评估指标之一，更科学有效反映多馈入直流电网的稳定性；2.将无功补偿容量指标作为评估指标之一，能有有效兼顾新增直流的经济性3.采用指标标准化处理，能够有效解决不同指标值单调性与量纲不同问题，实现新增直流落点方案的比选。

附图说明

图1为多馈入直流输电系统新增直流落点方案评估方法的指标体系。

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。

实施例：取新建乌东德直流工程作为算例，广东电网异步运行，同时对于受端广东电网采用LCC换流器。至2020年工程计划共有9条直流接入广东电网，由于广东省负荷中心主要分布在珠三角地区，包括广东西区北部(广州北部、肇庆、佛山、云浮)以及东区(深圳、东莞、惠州)，为减小多回直流密集接入负荷中心对电网稳定性的影响，基于BPA与DSP软件(网负荷采用50％电动机模型+50％恒阻抗模型)，针对以下三个推荐落点方案进行分析比选：

A类方案：直流落点广东西部肇庆地；

B类方案：直流落点广东东部惠州地区(龙门平山湖)；

C类方案：直流与增城站交直流合建；

则依据本发明说明，直流落点的选择包括以下步骤：

步骤1，构建多馈入直流电网新增直流线路评估指标体系，具体表述方法如下：

步骤1.1，计算不同待选落点方案直流多馈入短路比，如表1所示，并取九条直流短路比最小值作为指标值；

步骤1.2，根据案例的直流换相失败严重性和次数计算不同落点方案直流换相失败风险值，如表2所示；

步骤1.3，根据不同落点方案抵御N-1故障所需的无功补偿量计算无功补偿指标值，如表3所示。

步骤2，采用标准化处理和线性加权法实现落点方案的比选。根据式(3)和式(4)将指标值标准化处理后，并应用线性加权法，得到三个直流落点方案的综合指标如表4所示：

表1多馈入有效短路比

表2直流换相失败风险值

表3直流受端采用LCC广东电网需加装STATCOM规模

表4各方案指标标准化处理

最后应该说明的是：结合上述实施例仅说明本发明的技术方案而非对其限制。所属领域的普通技术人员应当理解到：本领域技术人员可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，但这些修改或变更均在申请待批的专利要求保护范围之内。

Claims (3)

1.一种多馈入直流系统新增直流落点方案评估方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1构建多馈入直流电网新增直流落点方案评估指标体系：建立包括多馈入短路比、直流换相失败风险以及动态无功补偿容量的多馈入直流电网新增直流线路方案综合评估指标体系；

步骤2，落点方案的比选：是采用标准化处理和线性加权法实现落点方案的比选。

2.根据权利要求1所述的多馈入直流系统新增直流落点方案评估方法，其特征在于，步骤1所述的指标体系，包括以下步骤：

步骤1.1构建多馈入直流短路比指标。根据多馈入直流电网参数，构建多馈入直流短路比指标：

其中，M_i表示直流i对应的多馈入短路比；S_aci表示i回直流接入电网母线的短路容量；P_di、P_dj分别表示直流i、直流j的有功功率，F_MIIji为直流i、j间的交互影响因子，当投切小容量电容器时造成直流i接入母线电压发生ΔU_i量的变化时，将引起直流j接入母线电压发生变化量ΔU_j，其比值可视为两回直流相互影响因子F_MIIji；

步骤1.2，构建换相失败风险指标。定义直流换相失败风险指标由引发多回直流换相失败的受端交流系统线路三相短路故障可能性和严重性组成，采用引起换相失败的三相短路数量值来直观表示系统故障可能性，严重性则用换相失败的直流回数来表示，直流换相失败风险指标公式为：

H_i＝1×m_i1+2×m_i2,…+j×m_ij,(j＝1,2,3…N) (2)

式中，m_ij表示第i件落点方案下共导致j回直流同时换相失败的受端交流电网的三相短路故障数量。直流换相失败风险指标值H_i越小表示落点方案越优；

步骤1.3，构建动态无功补偿指标。定义动态无功补偿指标值为LCC换流器下为满足N-1要求的动态无功补偿容量。

3.根据权利要求1所述的多馈入直流系统新增直流落点方案评估方法，其特征在于，步骤2所述的标准化处理，包括以下步骤：

步骤2.1，指标值标准化处理：采用极差变化法处理不同指标间的差异包括：

对于多馈入短路比指标M_i，标准化处理公式为：

对于直流换相失败风险H_i和无功补偿容量S_i指标，有标准化处理公式Wie：

采用标准化处理后，3个指标都同向单调，即指标数值越大，落点方案越优，且指标值范围均在[0,1]区间内；

步骤2.2，线性加权法处理：经过标准化处理后，形成了相互独立的3个落点方案比选指标{M_i,H_i,S_i}，在多目标决策中，通常采用线性加权法获得一个综合性指标：

式中,λ₁、λ₂、λ₃为加权系数，意义为各个指标的权重，取值需满足λ₁+λ₂+λ₃＝1约束。