CN110198044B - 考虑传输功率极限的lcc-hvdc换相失败免疫能力评估方法及系统 - Google Patents

考虑传输功率极限的lcc-hvdc换相失败免疫能力评估方法及系统 Download PDF

Info

Publication number
CN110198044B
CN110198044B CN201910393278.2A CN201910393278A CN110198044B CN 110198044 B CN110198044 B CN 110198044B CN 201910393278 A CN201910393278 A CN 201910393278A CN 110198044 B CN110198044 B CN 110198044B
Authority
CN
China
Prior art keywords
power
voltage
bus
direct current
reactive
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.)
Expired - Fee Related
Application number
CN201910393278.2A
Other languages
English (en)
Other versions
CN110198044A (zh
Inventor
陈肖璐
张世旭
苗世洪
郑婷婷
杨朋威
刘卫明
张平
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.)
Huazhong University of Science and Technology
Electric Power Research Institute of State Grid Eastern Inner Mongolia Power Co Ltd
Original Assignee
Huazhong University of Science and Technology
Electric Power Research Institute of State Grid Eastern Inner Mongolia Power 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 Huazhong University of Science and Technology, Electric Power Research Institute of State Grid Eastern Inner Mongolia Power Co Ltd filed Critical Huazhong University of Science and Technology
Priority to CN201910393278.2A priority Critical patent/CN110198044B/zh
Publication of CN110198044A publication Critical patent/CN110198044A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN110198044B publication Critical patent/CN110198044B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

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
    • 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
    • H02J2203/00—Indexing scheme relating to details of circuit arrangements for AC mains or AC distribution networks
    • H02J2203/20—Simulating, e g planning, reliability check, modelling or computer assisted design [CAD]
    • 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]

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Inverter Devices (AREA)
  • Supply And Distribution Of Alternating Current (AREA)

Abstract

本发明公开了一种考虑传输功率极限的LCC‑HVDC换相失败免疫能力评估方法，属于电网换相换流器高压直流输电技术领域。本发明先基于单馈入LCC‑HVDC准稳态模型，建立换流母线处功率‑电压关联方程。再对关联方程进行变换，获得换流母线处无功扰动量即母线电压变化率，之后求取换流母线的电压敏感因子。进一步利用直流系统最大可用功率条件，对直流输电系统的功率输送极限进行分析，获得功率极限短路比指标PLSCR。再将PLSCR指标引入换相失败免疫因子的表达式中对其进行修正，并依据修正结果提出了逆变站换相失败免疫能力的快速评估方法。本发明还实现了一种考虑传输功率极限的LCC‑HVDC换相失败免疫能力评估系统。本发明评估结果更加准确且评估计算效率更高。

Description

考虑传输功率极限的LCC-HVDC换相失败免疫能力评估方法及 系统
技术领域
本发明属于电网换相换流器高压直流输电技术领域，更具体地，涉及一种考虑传输功率极限的LCC-HVDC换相失败免疫能力评估方法及系统。
背景技术
在我国，各类能源资源的分布与主要用电负荷的分布呈现出严重的不对称性。高压直流输电(High Voltage Direct Current，HVDC)技术具备着长距离输电成本低、容量大、可控性强等优点，因此成为了解决我国大规模远距离电力传输问题的有效手段，在我国的“西电东送”、“北电南送”工程中获得了广泛应用和快速发展，成为推动我国能源战略发展的重要技术手段。然而，由于传统的电网换相换流器高压直流输电(Line CommutatedConverter Based High Voltage Direct Current，LCC-HVDC)系统采用可控硅元件来构成换流站换流阀，其安全工作和稳定运行需要互联交流系统提供电压、无功的支撑。如果交流系统无法提供足够的支撑强度，则LCC-HVDC交直流互联系统在受到交流系统接地故障等扰动时，会出现电压及功率失稳、跌落等现象，严重时更会导致逆变侧换流器换相失败，甚至直流输电系统故障闭锁，对交直流互联系统造成严重冲击。因此，亟需深入研究影响交流系统对直流输电系统支撑强度的主要因素，并分析其对直流系统换相失败免疫能力的影响机理。
为衡量交流系统对高压直流输电系统的支撑能力，CIGRE WG工作组提出了短路比(Short-Circuit Ratio，SCR)和有效短路比(Effective Short-Circuit Ratio,ESCR)来衡量交流系统的强度。在此基础上，部分研究人员从考虑系统运行动态、换流站无功消耗等角度出发，提出了运行短路比、无功有效短路比等短路比指标。这类指标虽然能一定程度上定性反映交流系统的强度，但往往缺乏严密详细的理论推导，临界值选取常以仿真结果为依据，且无法体现在直流系统整流站和逆变站的不同运行、工作模式下，交直流系统交互影响对交流系统强度带来的影响。再者，部分研究在得到交流系统强度的评价指标后，并未进一步分析该指标对直流系统换相失败免疫能力的影响。对此，本发明从直流输电系统的功率输送极限出发，推导功率极限短路比及电压敏感因子，并以此为依据，进行LCC-HVDC系统的换相失败免疫能力评估。
发明内容
针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种考虑传输功率极限的LCC-HVDC换相失败免疫能力评估方法，其目的在于定义功率极限短路比指标PLSCR，将PLSCR指标引入换相失败免疫因子的表达式中对其进行修正，并依据修正结果提出了逆变站换相失败免疫能力的快速评估方法，并以此为依据给出一种评价结果更加准确且计算效率更高的逆变站换相失败免疫能力评估方法。
为实现上述目的，本发明提供了一种考虑传输功率极限的LCC-HVDC换相失败免疫能力评估方法，所述方法具体包括以下步骤：
所述方法具体包括以下步骤：
(1)基于单馈入LCC-HVDC系统的准稳态模型，联立功率平衡方程、换流母线处功率方程，建立换流母线处电压-功率关系方程；
(2)对功率-电压的关系方程两边同时求偏导，获得方程关于换流母线处无功扰动量及换流母线电压的变化率表达式，进而求取换流母线的电压敏感因子VSI(VoltageSensitivity Index，VSI)；
(3)为确定直流系统达到功率传输极限的临界状态，设直流系统最大可用功率MTP(Maximum Transmittable Power，MTP)为零，定义功率极限短路比指标PLSCR(Power LimitShort-circuit Ratio，PLSCR)；
(4)将PLSCR代入换相失败免疫因子CFII(Commutation Failure Immune Index，CFII)的表达式中对其进行修正；
(5)计算交流电网在给定运行情况下的潮流结果，结合预先得知的换流母线临界压降求取交直流互联系统的CFII。
进一步地，所述步骤(2)中电压敏感因子VSI具体为：
Figure BDA0002057301440000031
其中，MTP为直流系统最大可用功率，
Figure BDA0002057301440000032
U是换流母线电压，Z为交流系统的等值阻抗，Zc为换流母线所接并联电容器及滤波器的无功补偿等值电抗，Pd和Qd分别为直流系统输入换流母线的有功功率和无功功率，
Figure BDA0002057301440000033
和
Figure BDA0002057301440000034
分别代表直流系统的有功-电压输出特性和无功-电压输出特性。
进一步地，所述步骤(3)中功率极限短路比指标PLSCR具体为：
Figure BDA0002057301440000035
其中，U为逆变侧换流母线电压，Z为交流系统等值阻抗，Zc换流母线为所接并联电容器及滤波器组的无功补偿等值电抗，Sd为直流系统视在功率，Pd和Qd分别为直流系统输入换流母线的有功功率和无功功率，
Figure BDA0002057301440000036
和
Figure BDA0002057301440000037
分别代表直流系统的有功-电压输出特性和无功-电压输出特性。
进一步地，所述步骤(4)中修正后的换相失败免疫因子CFII具体为：
Figure BDA0002057301440000038
其中，ΔU％,c为在给定的系统条件下，导致直流系统发生换相失败的换流母线临界压降百分比，预先通过实验或仿真实验获得；U为逆变侧换流母线电压，Z为交流系统等值阻抗，Zc换流母线为所接并联电容器及滤波器组的无功补偿等值电抗，Sd为直流系统视在功率；PLSCR为功率极限短路比指标；Qd为直流系统的无功功率。
按照本发明的另一方面，本发明提供了一种考虑传输功率极限的LCC-HVDC换相失败免疫能力评估系统，所述系统具体包括：
第一模块，用于基于单馈入LCC-HVDC系统的准稳态模型，联立功率平衡方程、换流母线处功率方程，建立换流母线处电压-功率关系方程；
第二模块，用于对功率-电压的关系方程两边同时求偏导，获得方程关于换流母线处无功扰动量及换流母线电压的变化率表达式，进而求取换流母线的电压敏感因子VSI(Voltage Sensitivity Index，VSI)；
第三模块，用于为确定直流系统达到功率传输极限的临界状态，设直流系统最大可用功率MTP(Maximum Transmittable Power，MTP)为零，定义功率极限短路比指标PLSCR(Power Limit Short-circuit Ratio，PLSCR)；
第四模块，用于将PLSCR代入换相失败免疫因子CFII(Commutation FailureImmune Index，CFII)的表达式中对其进行修正；
第五模块，用于计算交流电网在给定运行情况下的潮流结果，结合预先得知的换流母线临界压降求取交直流互联系统的CFII。
进一步地，所述第二模块中包括VSI单元，所述VSI单元用于计算电压敏感因子VSI，具体为：
Figure BDA0002057301440000041
其中，MTP为直流系统最大可用功率，
Figure BDA0002057301440000042
U是换流母线电压，Z为交流系统的等值阻抗，Zc为换流母线所接并联电容器及滤波器的无功补偿等值电抗，Pd和Qd分别为直流系统输入换流母线的有功功率和无功功率，
Figure BDA0002057301440000051
和
Figure BDA0002057301440000052
分别代表直流系统的有功-电压输出特性和无功-电压输出特性。
进一步地，所述第三模块包括PLSCR单元，所述PLSCR单元用于计算功率极限短路比指标PLSCR，具体为：
Figure BDA0002057301440000053
其中，U为逆变侧换流母线电压，Z为交流系统等值阻抗，Zc换流母线为所接并联电容器及滤波器组的无功补偿等值电抗，Sd为直流系统视在功率，Pd和Qd分别为直流系统输入换流母线的有功功率和无功功率，
Figure BDA0002057301440000054
和
Figure BDA0002057301440000055
分别代表直流系统的有功-电压输出特性和无功-电压输出特性。
进一步地，所述第四模块包括CFII单元，所述CFII单元用于计算修正后的换相失败免疫因子CFII，具体为：
Figure BDA0002057301440000056
其中，ΔU％,c为在给定的系统条件下，导致直流系统发生换相失败的换流母线临界压降百分比，预先通过实验或仿真实验获得；U为逆变侧换流母线电压，Z为交流系统等值阻抗，Zc换流母线为所接并联电容器及滤波器组的无功补偿等值电抗，Sd为直流系统视在功率；PLSCR为功率极限短路比指标；Qd为直流系统的无功功率。
总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，具有以下有益效果：
(1)本发明根据直流输电系统的输送功率极限选取直流系统功率传输稳定极限，推导过程基于严密的理论计算，能够更加准确地描述交流系统对于互联直流输电系统的支撑强度，以此为基础的LCC-HVDC换线失败免疫能力评估方法具备更强的准确性；
(2)本发明所推导的交流系统强度指标同时计及了逆变侧换流母线等值交流网络潮流特性和直流系统的功率电压输出特性，在对直流同功率输送稳定性能进行准确描述的同时，针对不同类型直流系统运行方式下换流器的功率输出特性有统一的公式描述，能够广泛地代表直流系统整流站和逆变站采用不同运行模式时的交流系统强度；
(3)本发明给出的换相失败评价方法中，换相失败临界压降可以通过给定系统条件并进行仿真实验来预先获知，随后即可通过交流侧系统潮流信息计算来获得计算CFII的所有参数。因此，本发明所提出的换相失败免疫能力评估方法，相较传统的CFII评价方法具有计算量更小、计算效率更高的优点。
附图说明
图1是本发明的实施例中的单馈入LCC-HVDC直流输电系统示意图；
图2是本发明实施例中三种CFII求解方法的精度对比曲线图；
图3是本发明实施例中本发明CFII求解方法与曲线拟合方法求解误差对比曲线图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
如图1所示，本发明实施例的单馈入LCC-HVDC直流输电系统示意图，传统的单馈入高压直流输电系统可以用如图所示的经典模型广泛地代表。图中，换流母线交流侧的交流系统采用戴维南方法进行等效，转化为系统等值电源串联系统等效阻抗的形式。图中Ud为直流输电线端电压，Id为直流输电电流，γ为逆变站关断角，μ为逆变站换相角，β分别为逆变站换相角以及越前触发角；XT为逆变侧换流变等值直流感性压降，τ是换流变变比；U为换流母线电压、E为交流系统等值电势，Z为交流系统等值阻抗。为分析便利之故，系统中的阻抗均取为纯感性或纯容性，即其阻抗角为90°或-90°。Zc和Qc分别为换流母线所接并联电容器及滤波器组的无功补偿等值电抗和容量；Pd和-Qd功率分别为直流系统输入换流母线的有功功率和从换流母线吸收的无功功率；Pac和Qac为从换流母线输送到等值交流系统的有功功率和无功功率；Q0换流母线处的无功扰动量，正常运行时取为0。为便于分析，本实施例中各电气量除角度外取标幺值。
考虑换流母线处的功率注入方程，可以获得换流母线处的电压-功率关系方程：
Figure BDA0002057301440000071
一般来说，当HVDC系统在某一给定的有效短路比下输送其最大可送功率(MaximumTransmittable Power，MTP)时，HVDC系统达到其功率输送稳定极限。在换流母线处引入Q0的无功扰动量，此时有：Qc′＝Qc+Q0，Qc′为换流母线的无功注入总量。为了描述这一极限，对上式两边求全导数，可以得到当换流母线无功注入量发生变化时母线电压的变化情况：
Figure BDA0002057301440000072
联立式(1)及式(2)，可得：
Figure BDA0002057301440000073
Figure BDA0002057301440000081
式(3)中，
Figure BDA0002057301440000082
分别为逆变站的直流有功-电压和无功-电压特性，针对不同类型的直流系统运行方式，现有研究已给出了其具体取值。
根据式(3)和式(4)可以获得换流母线处的电压敏感因子VSI(VoltageSensitivity Index，VSI)；
Figure BDA0002057301440000083
其中：
Figure BDA0002057301440000084
由式(5)可知，当MTP＝0时VSI趋于无穷，意味着在受到外界无功扰动时，HVDC系统换流母线的电压将失去稳定，直流系统实际输送功率达到阈值，直流系统的功率稳定性也同时到达边界，显然系统将处于临界稳定状态。需要注意的是，在上述公式的推导中，假设系统等值电源保持恒定，即：
Figure BDA0002057301440000085
如前所述，MTP＝0时，系统处于电压稳定极限状态，定义使MTP＝0的等效短路比取值为临界有效短路比(critical ESCR，CESCR)。则该值表示了在给定的系统条件下，可以保持系统稳定的最小交流系统强度。当交流系统对直流系统的支撑强度低于该水平时，直流输电系统就会进入不稳定状态。对MTP＝0，将式(6)展开并进行整理可得：
Figure BDA0002057301440000086
将式(7)左侧部分定义为单馈入LCC-HVDC系统的功率极限短路比(Power LimitShort-Circuit Ratio,PLSCR)指标，则当PLSCR取PLSCR＝1时，对应于一定的系统条件，换流母线交流侧系统为直流输电系统提供临界的支撑。当PLSCR>1时，系统运行于最大功率曲线顶点右侧，即静态稳定区域，此时直流系统可以在保持稳定的功率输送，并可以抵御一定程度内的外界扰动。
下面对PLSCR表达式中各部分的物理意义进行进一步阐述，定义：
PLSCR＝PBI+QBI+PFBI (8)
式(8)中，PBI为有功特性因子(P Behavior Index)，QBI为无功特性因子(QBehavior Index)，PFBI为潮流特性因子(Power Flow Behavior Index)。三者的具体表达式分别如下：
Figure BDA0002057301440000091
Figure BDA0002057301440000092
Figure BDA0002057301440000093
式(9)、(10)、(11)中，U为逆变侧换流母线电压，Z为交流系统等值阻抗，Zc换流母线为所接并联电容器及滤波器组的无功补偿等值电抗，Sd为直流系统视在功率，Pd和Qd功率分别为直流系统输入换流母线的有功功率和无功功率。可见，PBI和QBI分别随
Figure BDA0002057301440000094
的变化而变化，二者分别反映了在给定直流系统整流站、逆变站运行方式下，直流系统的有功-电压输出特性和无功-电压输出特性对互联交流系统强度以及直流系统功率输送稳定性的影响。而PFBI则主要通过换流母线电压来反映互联交流系统的潮流运行情况在直流系统功率输送中起到的作用。综上所述，PLSCR包含了交直流混联系统中各部分机构对互联交流系统强度的影响，包括逆变侧换流母线戴维宁等值网络潮流特性和直流系统的功率电压输出特性，并对不同直流系统控制方式下换流器的功率输出特性有统一的描述，因此具备准确描述交直流混联系统功率传输稳定性能的能力。这也是本发明相对现有研究的优点之一。
为定量评估LCC逆变站的换相失败免疫能力，CIGRE WG工作组提出了换相失败免疫因子指标：
Figure BDA0002057301440000101
式(12)中，zcritical＝Zfaultmax，为LCC逆变站在换流母线发生接地故障时不导致逆变站换相失败的最大临界阻抗。由式(5)和式(12)，可以得到计及LCC-HVDC交直流系统功率传输极限的换相失败评估指标如下所示：
Figure BDA0002057301440000102
其中，ΔU％,c表示在直流系统运行条件一定的情况下，引起逆变站换流器换相失败的换流母线临界压降，只要能够提前获得ΔU％,c，则可以通过计算不同交流电网运行情况下受潮流影响而改变的PLSCR指标，即可快速求解CFII，从而得到LCC-HVDC系统在给定条件下的换相失败免疫能力评估结果。
为了验证本发明的有效性，将本发明的换相失败免疫能力评估评估方法与现有研究的计算方法进行对比，对比方案包括：基于曲线拟合的CFII求解方法；电磁暂态仿真求解方法。其中，电磁暂态仿真求解结果为真值，作为准确性验证的基准；曲线拟合求解方法公式为：
Figure BDA0002057301440000103
验证模型如图1所示，相关参数均采用CIGRE Benchmark标准系统参数，交直流混联系统在引入交流接地故障前处于额定工况，换流母线处采取全补偿，无功完全平衡。实施仿真实例时，通过使逆变侧交流系统的SCR取值从2.5按0.5的间隔逐次增加，达到5.5时停止，对每一SCR取值，使用上述三种方法求解CFII数值，对逆变侧换流站的换相失败免疫能力进行评估。
图2所示是实施例中三种CFII求取方法求取结果的对比。CFII1系列为本发明所提出的求取方法的求取结果，CFII2系列为曲线拟合求取结果，直接通过电磁暂态仿真求取的CFII作为CFII真值，以提供参考。从图2可知，本发明所提出方法较曲线拟合方法整体上更加接近真值。
图3是实施例中本发明提出方法与曲线拟合方法求解CFII与CFII真值相对误差对比曲线。CFII1系列是本发明提出方法求取结果相对CFII真值的误差，CFII2系列是曲线拟合方法求取结果相对CFII真值的误差。由图1、图2可见，本发明提出的求解方法所获结果误差最大为4.31％，而曲线拟合方法最大误差达到12.07％，从曲线整体来看，本发明所提方法误差也显著小于曲线拟合方法。这是由于曲线拟合方法仅以交流系统的无功、电压支撑强度作为评价依据，未计及直流系统功率传输极限、逆变侧功率-电压输出特性对换流母线功率稳定性和电压稳定性的影响，致使评估结果偏向乐观，这有可能导致某些实际会发生换相失败的情况判别出错。显然，本发明提出的基于传输功率极限的CFII判别指标准确性更佳。
为进一步阐释本发明提出方法的高效性，对比本发明与电磁暂态仿真方法的优劣。在对比的实例中，使用PSCAD的Optimal Run功能优化求解CFII，对各SCR水平，平均运行66次仿真后结果收敛，平均用时102.21秒，7次仿真实验总用时715.47秒。本发明所提出的方法求解时，首先采用SCR＝2.5的取值进行相同的仿真计算，求解临界压降，随后根据潮流计算结果求解PLSCR，最后求得不同SCR情况下的CFII取值。求解过程中，临界压降求取用时102.33秒，随后完成7次CFII计算共用时113.48秒，总计用时215.81秒。因此，在预先求得临界压降的前提下，完成一次计算仅需16.21秒。综上所述，本发明提出的逆变站换相失败免疫能力评估方法在具备准确性的同时，较电磁暂态仿真方法有显著的求解效率优势，该优势在求解次数较多，实施系统更复杂的情况下会更加明显。
以上算例结果表明，本发明所提一种考虑传输功率极限的LCC-HVDC换相失败免疫能力评估方法可以准确描述LCC-HVDC系统的功率传输极限状态和功率稳定临界状态，从而对逆变站换相失败免疫能力进行更加准确的评估，可为电网规划、系统设计提供有效信息；另外，由于求解效率高、速度快，可帮助运维人员动态、及时地评估LCC-HVDC系统换相失败风险，为系统安全运行提供支持。
以上内容本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，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、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种考虑传输功率极限的LCC-HVDC换相失败免疫能力评估方法，其特征在于，所述方法具体包括以下步骤：
(1)基于单馈入LCC-HVDC系统的准稳态模型，联立功率平衡方程、换流母线处功率方程，建立换流母线处电压-功率关系方程；
(2)对功率-电压的关系方程两边同时求偏导，获得方程关于换流母线处无功扰动量及换流母线电压的变化率表达式，进而求取换流母线的电压敏感因子VSI；
(3)为确定直流系统达到功率传输极限的临界状态，设直流系统最大可用功率MTP为零，定义功率极限短路比指标PLSCR；
(4)将PLSCR代入换相失败免疫因子CFII的表达式中对其进行修正；
(5)计算交流电网在给定运行情况下的潮流结果，结合预先得知的换流母线临界压降求取交直流互联系统的CFII；
所述步骤(3)中功率极限短路比指标PLSCR具体为：
Figure FDA0003874753870000011
其中，U为逆变侧换流母线电压，Z为交流系统等值阻抗，Zc换流母线为所接并联电容器及滤波器组的无功补偿等值电抗，Sd为直流系统视在功率，Pd和Qd分别为直流系统输入换流母线的有功功率和无功功率，
Figure FDA0003874753870000012
和
Figure FDA0003874753870000013
分别代表直流系统的有功-电压输出特性和无功-电压输出特性；
所述步骤(4)中修正后的换相失败免疫因子CFII具体为：
Figure FDA0003874753870000014
其中，ΔU％,c为在给定的系统条件下，导致直流系统发生换相失败的换流母线临界压降百分比，预先通过实验或仿真实验获得；U为逆变侧换流母线电压，Z为交流系统等值阻抗，Zc换流母线为所接并联电容器及滤波器组的无功补偿等值电抗，Sd为直流系统视在功率；PLSCR为功率极限短路比指标；Qd为直流系统的无功功率。
2.根据权利要求1所述的一种考虑传输功率极限的LCC-HVDC换相失败免疫能力评估方法，其特征在于，所述步骤(2)中电压敏感因子VSI具体为：
Figure FDA0003874753870000021
其中，MTP为直流系统最大可用功率，
Figure FDA0003874753870000022
U是换流母线电压，Z为交流系统的等值阻抗，Zc为换流母线所接并联电容器及滤波器的无功补偿等值电抗，Pd和Qd分别为直流系统输入换流母线的有功功率和无功功率，
Figure FDA0003874753870000023
和
Figure FDA0003874753870000024
分别代表直流系统的有功-电压输出特性和无功-电压输出特性。
3.一种考虑传输功率极限的LCC-HVDC换相失败免疫能力评估系统，其特征在于，所述系统具体包括：
第一模块，用于基于单馈入LCC-HVDC系统的准稳态模型，联立功率平衡方程、换流母线处功率方程，建立换流母线处电压-功率关系方程；
第二模块，用于对功率-电压的关系方程两边同时求偏导，获得方程关于换流母线处无功扰动量及换流母线电压的变化率表达式，进而求取换流母线的电压敏感因子VSI；
第三模块，用于为确定直流系统达到功率传输极限的临界状态，设直流系统最大可用功率MTP为零，定义功率极限短路比指标PLSCR；
第四模块，用于将PLSCR代入换相失败免疫因子CFII的表达式中对其进行修正；
第五模块，用于计算交流电网在给定运行情况下的潮流结果，结合预先得知的换流母线临界压降求取交直流互联系统的CFII；
所述第三模块包括PLSCR单元，所述PLSCR单元用于计算功率极限短路比指标PLSCR，具体为：
Figure FDA0003874753870000031
其中，U为逆变侧换流母线电压，Z为交流系统等值阻抗，Zc换流母线为所接并联电容器及滤波器组的无功补偿等值电抗，Sd为直流系统视在功率，Pd和Qd分别为直流系统输入换流母线的有功功率和无功功率，
Figure FDA0003874753870000032
和
Figure FDA0003874753870000033
分别代表直流系统的有功-电压输出特性和无功-电压输出特性；
所述第四模块包括CFII单元，所述CFII单元用于计算修正后的换相失败免疫因子CFII，具体为：
Figure FDA0003874753870000034
其中，ΔU％,c为在给定的系统条件下，导致直流系统发生换相失败的换流母线临界压降百分比，预先通过实验或仿真实验获得；U为逆变侧换流母线电压，Z为交流系统等值阻抗，Zc换流母线为所接并联电容器及滤波器组的无功补偿等值电抗，Sd为直流系统视在功率；PLSCR为功率极限短路比指标；Qd为直流系统的无功功率。
4.根据权利要求3所述的一种考虑传输功率极限的LCC-HVDC换相失败免疫能力评估系统，其特征在于，所述第二模块中包括VSI单元，所述VSI单元用于计算电压敏感因子VSI，具体为：
Figure FDA0003874753870000035
其中，MTP为直流系统最大可用功率，
Figure FDA0003874753870000041
U是换流母线电压，Z为交流系统的等值阻抗，Zc为换流母线所接并联电容器及滤波器的无功补偿等值电抗，Pd和Qd分别为直流系统输入换流母线的有功功率和无功功率，
Figure FDA0003874753870000042
和
Figure FDA0003874753870000043
分别代表直流系统的有功-电压输出特性和无功-电压输出特性。
CN201910393278.2A 2019-05-13 2019-05-13 考虑传输功率极限的lcc-hvdc换相失败免疫能力评估方法及系统 Expired - Fee Related CN110198044B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910393278.2A CN110198044B (zh) 2019-05-13 2019-05-13 考虑传输功率极限的lcc-hvdc换相失败免疫能力评估方法及系统

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910393278.2A CN110198044B (zh) 2019-05-13 2019-05-13 考虑传输功率极限的lcc-hvdc换相失败免疫能力评估方法及系统

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN110198044A CN110198044A (zh) 2019-09-03
CN110198044B true CN110198044B (zh) 2022-12-02

Family

ID=67752619

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201910393278.2A Expired - Fee Related CN110198044B (zh) 2019-05-13 2019-05-13 考虑传输功率极限的lcc-hvdc换相失败免疫能力评估方法及系统

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN110198044B (zh)

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112068027B (zh) * 2020-08-26 2023-01-17 华北电力大学 一种柔性直流输电交流系统短路比的识别方法
CN112736955A (zh) * 2020-11-11 2021-04-30 国网经济技术研究院有限公司 一种lcl-hvdc换流电路
CN112260326B (zh) * 2020-12-09 2021-04-16 中国电力科学研究院有限公司 一种新能源集群的等效短路比计算方法及系统
CN115561668B (zh) * 2021-07-02 2024-06-11 中国电力科学研究院有限公司 一种新能源发电单元极限短路比的测试方法及系统
CN114142456A (zh) * 2021-10-19 2022-03-04 国网内蒙古东部电力有限公司经济技术研究院 特高压交直流电网稳定性同质化评估方法
CN114928109B (zh) * 2022-07-22 2022-10-21 中国电力科学研究院有限公司 新能源电站经柔直孤岛送出系统的输送功率极限推算方法

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108599220A (zh) * 2018-04-08 2018-09-28 华北电力大学 一种评估同步调相机对lcc-hvdc换相失败抑制作用的方法及系统

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103887810B (zh) * 2014-03-12 2016-08-24 国家电网公司 基于短路比动态跟踪的直流系统持续换相失败判断方法
CN107394807B (zh) * 2017-08-02 2020-08-11 国电南瑞科技股份有限公司 一种多馈入直流换相失败快速评估方法
CN109066759B (zh) * 2018-08-16 2021-07-02 重庆大学 兼顾有功平衡的混合双馈入直流连续换相失败控制方法
CN109617107A (zh) * 2018-11-19 2019-04-12 国网浙江省电力有限公司电力科学研究院 一种多馈入直流系统直流支撑能力及换相失败的评估方法

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108599220A (zh) * 2018-04-08 2018-09-28 华北电力大学 一种评估同步调相机对lcc-hvdc换相失败抑制作用的方法及系统

Also Published As

Publication number Publication date
CN110198044A (zh) 2019-09-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN110198044B (zh) 考虑传输功率极限的lcc-hvdc换相失败免疫能力评估方法及系统
CN109245146B (zh) 基于多馈入广义运行短路比的电力系统稳定性判断方法
CN109167380B (zh) 一种接入电压源型换流站的多馈入系统稳定性的判断方法
Xia et al. Direct nonlinear primal–dual interior-point method for transient stability constrained optimal power flow
CN102136738B (zh) 大型并网光伏电站并网逆变器的控制方法
CN102368619B (zh) 一种评估直流孤岛送电系统接入要求的方法
CN109066656B (zh) 一种基于单馈入广义运行短路比的电力系统稳定性判断方法
CN103715704B (zh) 一种微电网公共母线电压不平衡抑制方法
CN101425690B (zh) 用于交直流混合电力系统可观测性分析的方法
CN103972899A (zh) 一种statcom接入点电压补偿方法
CN103986180B (zh) 一种受端电网直流落点的选择方法
CN106026154A (zh) 特高压直流分层接入输电系统的建模方法
CN105071447A (zh) 一种交直流混联多馈入直流受端电网强度获得方法
CN105021943A (zh) Mmc-hvdc交流侧故障的过电流检测方法和系统
CN107104463B (zh) 换流站在黑启动过程中考虑无功的有功投入量优化方法
CN102064547B (zh) 一种快速求取单输电通道静态稳定极限功率的方法
CN104578044A (zh) 一种基于次同步振荡分析的确定机组作用系数的方法
CN110768285A (zh) 一种交直流混联直流多馈入受端电网强度获得方法
CN104377711B (zh) 一种动态无功补偿方法
CN112787352B (zh) 基于过电压的单馈出交直流混联系统送端电网强度获取方法
Gao et al. The Improvement of Multi-infeed DC system by MMC-HVDC connection
CN114050594B (zh) 一种获取常规直流换流母线短路比的方法及系统
CN116470522B (zh) 一种svg通用电磁暂态模型的控制参数识别方法及装置
Zhu et al. An engineering applicable dynamic equivalent method for large-scale AC system connected to VSC-HVDC
CN116632948B (zh) 一种基于广义短路比的新能源渗透率边界确定方法

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
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20221202

CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee