CN110912199A - 多直流馈入受端电网同步调相机的布点和定容方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种多直流馈入受端电网同步调相机的布点和定容方法，包括：对多直流馈入受端电网进行暂态稳定计算，得到电压失稳故障集以及每一电压失稳故障区域中的电压稳定薄弱点；对电压稳定薄弱点的母线编号；确定待安装同步调相机的备选站点及可安装的最大容量，对备用站点编号；在备用站点高压母线处投切容量无功补偿，记录母线的电压变化值，并计算备用站点支撑强度指标；对指标大于预设的阈值的母线继续增加安装同步调相机；重新对电压失稳故障集进行计算；若仍存在电压失稳，重复第四步骤至第六步骤，直至满足稳定目标。本发明能够得到既符合电网系统需求又满足现场建设条件的较优配置。本发明还公开了一种装置和存储介质。
Description
技术领域
本发明涉及电力技术领域，尤其涉及一种多直流馈入受端电网同步调相机的布点和定容方法及装置。
背景技术
目前，随着我国经济的快速发展，长江三角洲、珠江三角洲等负荷中心的电力需求持续增加，为贯彻国家西电东送发展战略，多回大容量直流集中馈入负荷中心，形成了多回直流集中馈入的受端电网。
现有的多直流馈入受端电网存在以下特点：负荷高度密集，区外供电占本地电源比例高，短路电流水平接近开关额定开断容量，多回直流集中馈入，各逆变站电气联系紧密，交流电网与直流系统间相互影响问题突出。因此，当电网发生交流故障时，故障影响近乎无阻滞地传递到多个直流逆变站，引起直流逆变器发生换相失败，直流恢复过程中需要吸收超过其额定容量的无功，使得负荷中心电压恢复困难，如果不能及时切除交流故障，可能使多回直流发生持续换相失败，引发负荷中心电压失稳和低电压减载风险。
传统的多直流馈入电网中同步调相机的布点和定容一般依靠规划设计人员根据经验进行计算机仿真对比确定，该方法工作量较大且存在一定的试探盲目性。
因此需要一种能够得到既符合电网系统需求又满足现场建设条件的较优配置的多直流馈入受端电网同步调相机的布点和定容方法。
发明内容
本发明实施例提供一种多直流馈入受端电网同步调相机的布点和定容方法，能够得到既符合电网系统需求又满足现场建设条件的较优配置。
本发明实施例一提供一种多直流馈入受端电网同步调相机的布点和定容方法，包括如下步骤：
S1、对多直流馈入受端电网进行暂态稳定计算，得到电压失稳故障集、电压失稳故障区域以及每一所述电压失稳故障区域中的电压稳定薄弱点；
S2、对每一所述电压失稳故障区域中的电压稳定薄弱点的K条母线从1开始依次编号；
S3、获取电压失稳故障区域内的站点装设同步调相机的建设条件，确定待安装同步调相机的备选站点及其可安装的最大容量，并对所述M个备用站点从1开始依次编号；
S4、在待安装同步调相机的第i个备用站点高压母线处投切容量为Si的无功补偿，记录各电压稳定薄弱点母线的电压变化值Δui,j，并计算第i个备用站点对薄弱点电压的支撑强度指标VSFi；
S5、将所有未达到最大安装容量的备用站点的VSF指标进行排序，对VSF指标大于预设的阈值的所述母线继续增加安装同步调相机；
S6、重新对所述电压失稳故障集进行暂态稳定计算，判断是否仍存在电压失稳；
S7、若仍存在电压失稳，重复S4-S6，直至满足稳定目标；
其中，1≤i≤M，1≤j≤K，M和K均为整数。
作为上述方案的改进，所述暂态稳定计算包括如下的至少一种：
单一元件故障的暂态稳定仿真计算、组合元件故障的暂态稳定仿真计算。
作为上述方案的改进，所述单一元件故障包括线路三相短路跳本回线路、线路单相短路跳故障相、一组变压器故障跳闸、一组发电机跳闸故障。
作为上述方案的改进，所述组合元件故障包括线路三相短路跳双回线路故障、单相短路中开关拒动跳同串单相故障、三相短路单相中开关拒动跳同串三相故障。
作为上述方案的改进，所述的装设同步调相机的建设条件包括如下的至少一种：
变电站内高压母线间隔、空地面积、可扩征地范围。
作为上述方案的改进，所述装设同步调相机选用序列化的额定容量。
作为上述方案的改进，所述第i个备用站点对薄弱点电压的支撑强度指标VSFi计算方法如下式所示：
式中，Pj为第j个薄弱点或薄弱区域的供电负荷，Si为投切无功补偿的容量，Δui,j为第i个站点投切无功补偿时引起第j个节点母线的电压变化值。
本发明实施例二对应提供了一种多直流馈入受端电网同步调相机的布点和定容装置，包括：处理器、存储器以及存储在所述存储器中且被配置为由所述处理器执行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如本发明实施例一所述的一种多直流馈入受端电网同步调相机的布点和定容方法。
本发明实施例三对应提供了一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质包括存储的计算机程序，其中，在所述计算机程序运行时控制所述计算机可读存储介质所在设备执行如本发明实施例一所述的一种多直流馈入受端电网同步调相机的布点和定容方法。
本发明实施例提供的一种多直流馈入受端电网同步调相机的布点和定容方法，具有如下有益效果：
通过对多直流馈入受端电网进行暂态稳定计算，得到多种故障的电压失稳故障集、电压失稳故障区域以及每一所述电压失稳故障区域中的电压稳定薄弱点，能够避免因规划设计人员根据经验进行计算机仿真对比确定导致的试探性和盲目性，大大减少设计规划人员的工作量，并提高了规划效率；通过对母线和备用站点分别编号，并分别对应进行稳定性计算，对未满足稳定目标的母线重新查漏补缺，提高了电网系统的稳定性，并进一步实现符合电网系统需求又满足现场建设条件的较优配置方案。
附图说明
图1是本发明实施例一提供的一种多直流馈入受端电网同步调相机的布点和定容方法的流程示意图。
图2是本发明实施例一提供的一具体实施方式的流程示意图。
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作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。
参见图1，是本发明实施例一提供的一种多直流馈入受端电网同步调相机的布点和定容方法的流程示意图，包括如下步骤：
S1、对多直流馈入受端电网进行暂态稳定计算，得到电压失稳故障集、电压失稳故障区域以及每一电压失稳故障区域中的电压稳定薄弱点；
S2、对每一电压失稳故障区域中的电压稳定薄弱点的K条母线从1开始依次编号；
S3、获取电压失稳故障区域内的站点装设同步调相机的建设条件，确定待安装同步调相机的备选站点及其可安装的最大容量，并对M个备用站点从1开始依次编号；
S4、在待安装同步调相机的第i个备用站点高压母线处投切容量为Si的无功补偿，记录各电压稳定薄弱点母线的电压变化值Δui,j，并计算第i个备用站点对薄弱点电压的支撑强度指标VSFi；
S5、将所有未达到最大安装容量的备用站点的VSF指标进行排序，对VSF指标大于预设的阈值的母线继续增加安装同步调相机；
S6、重新对电压失稳故障集进行暂态稳定计算，判断是否仍存在电压失稳；
S7、若仍存在电压失稳，重复S4-S6，直至满足稳定目标；
其中，1≤i≤M，1≤j≤K，M和K均为整数。
优选的，在待安装同步调相机的第i个备用站点高压母线处投切一定容量为Si的无功补偿，使其母线电压变化为1％左右。
优选的，各电压稳定薄弱点母线的电压变化值Δui,j取标幺值。
优选的，将所有未达到最大安装容量的备用站点的VSF指标进行从大到小排序，以排序后序列中的某个位置的母线的VSF指标对作为阈值。
优选的，满足稳定目标可以为满足电力系统安全稳定导则或既定的稳定水平目标。
进一步的，暂态稳定计算包括如下的至少一种：
单一元件故障的暂态稳定仿真计算、组合元件故障的暂态稳定仿真计算。
进一步的，单一元件故障包括线路三相短路跳本回线路、线路单相短路跳故障相、一组变压器故障跳闸、一组发电机跳闸故障。
进一步的，组合元件故障包括线路三相短路跳双回线路故障、单相短路中开关拒动跳同串单相故障、三相短路单相中开关拒动跳同串三相故障。
进一步的，的装设同步调相机的建设条件包括如下的至少一种：
变电站内高压母线间隔、空地面积、可扩征地范围。
进一步的，装设同步调相机选用序列化的额定容量。
进一步的，第i个备用站点对薄弱点电压的支撑强度指标VSFi计算方法如下式所示：
式中，Pj为第j个薄弱点或薄弱区域的供电负荷，Si为投切无功补偿的容量，Δui,j为第i个站点投切无功补偿时引起第j个节点母线的电压变化值。
参见图2，是本发明实施例一提供的一具体实施方式的流程示意图。以深圳电网2021年夏大规划运行方式为例，该电网包含2个直流逆变站，11个500kV交流厂站和85个220kV交流厂站，28回500kV交流线路和约200回220kV交流线路，采用本发明提出的多直流馈入受端电网同步调相机的布点和定容方法，包括以下步骤：
(1)采用机电暂态仿真程序对该电网220kV和500kV交流线路，220kV和500kV交流厂站开展暂态稳定仿真计算，涉及的故障包括：三相短路跳本回线路、500kV厂站一组变压器故障跳闸。计算得到3回交流线路发生三相短路跳本回线路导致系统出现电压失稳，均为500kV站点A出线的3回500kV交流线路，因此电压失稳故障集为三相短路跳本回线路，故障线路为{500kV站点A至站点B交流线、500kV站点A至站点C交流线、500kV站点A至站点D交流线}，电压失稳故障区域为{500kV站点A及其辖属9个220kV交流厂站}，电压失稳故障区域中的电压稳定薄弱点为{500kV站点A、220kV站点A1、220kV站点A2、220kV站点A3}。
(2)对电压失稳故障区域中的电压稳定薄弱点母线依次编号如下：
| 站点名 | 500kV站点A | 220kV站点A1 | 220kV站点A1 | 220kV站点A1 |
| 编号 | 1 | 2 | 3 | 4 |
(3)对电压失稳故障区域内的500kV站点A及其辖属7个220kV交流厂站逐一调研装设同步调相机的建设条件，得到待安装同步调相机的备选站点及其可安装的最大容量如下：
(4)在待安装同步调相机的第i(i＝1，2，……，8)个站点高压母线处投切一定容量Si的无功补偿，使其母线电压变化1％左右，记录各电压稳定薄弱点母线的电压变化值Δui,j(取标幺值，j＝1，2，……，4)，根据以下计算公式计算第i个站点对薄弱点电压的支撑强度指标VSFi；
计算结果如下：
| 编号 | 站点名 | 可安装最大容量 | VSF1 |
| 1 | 500kV站点A | 100MVar | 0.243 |
| 2 | 220kV站点A1 | 0Mvar | 0.152 |
| 3 | 220kV站点A2 | 20Mvar | 0.142 |
| 4 | 220kV站点A3 | 20Mvar | 0.167 |
| 5 | 220kV站点A4 | 50Mvar | 0.112 |
| 6 | 220kV站点A5 | 20Mvar | 0.125 |
| 7 | 220kV站点A6 | 0Mvar | 0.131 |
| 8 | 220kV站点A7 | 0Mvar | 0.098 |
(5)将所有没达到最大安装容量的候选站点的VSF指标从大到小排序，编号1站点VSF指标最大，优先布点在500kV站点A，安装容量为100MVar同步调相机。
(6)重新采用机电暂态仿真程序对电压失稳故障集进行暂态仿真计算，仍存在“500kV站点A至站点B交流线”三相短路跳本回线路导致系统电压失稳。
(7)由于仍存在单一元件故障导致系统电压失稳，没有满足电力系统安全稳定导则，需在此基础上继续计算VSF指标，同时更新可安装最大容量，计算结果如下：
| 编号 | 站点名 | 可安装最大容量 | VSF2 |
| 1 | 500kV站点A | 0MVar | 0.219 |
| 2 | 220kV站点A1 | 0Mvar | 0.147 |
| 3 | 220kV站点A2 | 20Mvar | 0.135 |
| 4 | 220kV站点A3 | 20Mvar | 0.161 |
| 5 | 220kV站点A4 | 50Mvar | 0.104 |
| 6 | 220kV站点A5 | 20Mvar | 0.120 |
| 7 | 220kV站点A6 | 0Mvar | 0.125 |
| 8 | 220kV站点A7 | 0Mvar | 0.094 |
(8)将所有没达到最大安装容量的候选站点的VSF指标从大到小排序，在可安装最大容量大于0的所有站点中，编号4站点VSF指标最大，优先布点在220kV站点A3，安装容量为20MVar同步调相机。
(9)重新采用机电暂态仿真程序对电压失稳故障集进行暂态仿真计算，通过对电压失稳故障集内的所有故障依次模拟，系统均能保持稳定运行，因此，该运行方式下深圳电网同步调相机的布点和容量配置如下：
| 编号 | 站点名 | 同步调相机容量 |
| 1 | 500kV站点A | 100MVar |
| 2 | 220kV站点A3 | 20Mvar |
此时得到的同步调相机的布点和定容方案是符合电网系统需求又满足现场建设条件的较优配置方案。
本发明实施例提供的一种多直流馈入受端电网同步调相机的布点和定容方法，具有如下有益效果：
通过对多直流馈入受端电网进行暂态稳定计算，得到多种故障的电压失稳故障集、电压失稳故障区域以及每一所述电压失稳故障区域中的电压稳定薄弱点，能够避免因规划设计人员根据经验进行计算机仿真对比确定导致的试探性和盲目性，大大减少设计规划人员的工作量，并提高了规划效率；通过对母线和备用站点分别编号，并分别对应进行稳定性计算，对未满足稳定目标的母线重新查漏补缺，提高了电网系统的稳定性，并进一步实现符合电网系统需求又满足现场建设条件的较优配置方案。
本发明实施例二对应提供了一种多直流馈入受端电网同步调相机的布点和定容装置，包括处理器、存储器以及存储在存储器中且被配置为由处理器执行的计算机程序，处理器执行计算机程序时实现如本发明实施例一的多直流馈入受端电网同步调相机的布点和定容方法。多直流馈入受端电网同步调相机的布点和定容装置可以是桌上型计算机、笔记本、掌上电脑及云端服务器等计算设备。多直流馈入受端电网同步调相机的布点和定容装置可包括，但不仅限于，处理器、存储器。
本发明实施例三对应提供了一种计算机可读存储介质，其特征在于，计算机可读存储介质包括存储的计算机程序，其中，在计算机程序运行时控制所述计算机可读存储介质所在设备执行如本发明实施例一所述的多直流馈入受端电网同步调相机的布点和定容方法。
所称处理器可以是中央处理单元(Central Processing Unit，CPU)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现场可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等，所述处理器是所述多直流馈入受端电网同步调相机的布点和定容装置的控制中心，利用各种接口和线路连接整个多直流馈入受端电网同步调相机的布点和定容装置的各个部分。
所述存储器可用于存储所述计算机程序和/或模块，所述处理器通过运行或执行存储在所述存储器内的计算机程序和/或模块，以及调用存储在存储器内的数据，实现所述多直流馈入受端电网同步调相机的布点和定容装置的各种功能。所述存储器可主要包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需的应用程序(比如声音播放功能、图像播放功能等)等；存储数据区可存储根据手机的使用所创建的数据(比如音频数据、电话本等)等。此外，存储器可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非易失性存储器，例如硬盘、内存、插接式硬盘，智能存储卡(Smart Media Card,SMC)，安全数字(Secure Digital,SD)卡，闪存卡(Flash Card)、至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他易失性固态存储器件。
其中，所述多直流馈入受端电网同步调相机的布点和定容装置集成的模块/单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明实现上述实施例方法中的全部或部分流程，也可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一计算机可读存储介质中，该计算机程序在被处理器执行时，可实现上述各个方法实施例的步骤。其中，所述计算机程序包括计算机程序代码，所述计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。所述计算机可读介质可以包括：能够携带所述计算机程序代码的任何实体或装置、记录介质、U盘、移动硬盘、磁碟、光盘、计算机存储器、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、电载波信号、电信信号以及软件分发介质等。
需说明的是，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。另外，本发明提供的装置实施例附图中，模块之间的连接关系表示它们之间具有通信连接，具体可以实现为一条或多条通信总线或信号线。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。
Claims (9)
1.一种多直流馈入受端电网同步调相机的布点和定容方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1、对多直流馈入受端电网进行暂态稳定计算，得到电压失稳故障集、电压失稳故障区域以及每一所述电压失稳故障区域中的电压稳定薄弱点；
S2、对每一所述电压失稳故障区域中的电压稳定薄弱点的K条母线从1开始依次编号；
S3、获取电压失稳故障区域内的站点装设同步调相机的建设条件，确定待安装同步调相机的备选站点及其可安装的最大容量，并对所述M个备用站点从1开始依次编号；
S4、在待安装同步调相机的第i个备用站点高压母线处投切容量为Si的无功补偿，记录各电压稳定薄弱点母线的电压变化值Δui,j，并计算第i个备用站点对薄弱点电压的支撑强度指标VSFi；
S5、将所有未达到最大安装容量的备用站点的VSF指标进行排序，对VSF指标大于预设的阈值的所述母线继续增加安装同步调相机；
S6、重新对所述电压失稳故障集进行暂态稳定计算，判断是否仍存在电压失稳；
S7、若仍存在电压失稳，重复S4-S6，直至满足稳定目标；
其中，1≤i≤M，1≤j≤K，M和K均为整数。
2.如权利要求1所述的一种多直流馈入受端电网同步调相机的布点和定容方法，其特征在于，所述暂态稳定计算包括如下的至少一种：
单一元件故障的暂态稳定仿真计算、组合元件故障的暂态稳定仿真计算。
3.如权利要求2所述的一种多直流馈入受端电网同步调相机的布点和定容方法，其特征在于，所述单一元件故障包括线路三相短路跳本回线路、线路单相短路跳故障相、一组变压器故障跳闸、一组发电机跳闸故障。
4.如权利要求2所述的一种多直流馈入受端电网同步调相机的布点和定容方法，其特征在于，所述组合元件故障包括线路三相短路跳双回线路故障、单相短路中开关拒动跳同串单相故障、三相短路单相中开关拒动跳同串三相故障。
5.如权利要求1所述的一种多直流馈入受端电网同步调相机的布点和定容方法，其特征在于，所述的装设同步调相机的建设条件包括如下的至少一种：
变电站内高压母线间隔、空地面积、可扩征地范围。
6.如权利要求1所述的一种多直流馈入受端电网同步调相机的布点和定容方法，其特征在于，所述装设同步调相机选用序列化的额定容量。
7.如权利要求1所述的一种多直流馈入受端电网同步调相机的布点和定容方法，其特征在于，所述第i个备用站点对薄弱点电压的支撑强度指标VSFi计算方法如下式所示：
式中，Pj为第j个薄弱点或薄弱区域的供电负荷，Si为投切无功补偿的容量，Δui,j为第i个站点投切无功补偿时引起第j个节点母线的电压变化值。
8.一种多直流馈入受端电网同步调相机的布点和定容装置，包括处理器、存储器以及存储在所述存储器中且被配置为由所述处理器执行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1至7中任意一项所述的一种多直流馈入受端电网同步调相机的布点和定容方法。
9.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质包括存储的计算机程序，其中，在所述计算机程序运行时控制所述计算机可读存储介质所在设备执行如权利要求1至7中任意一项所述的一种多直流馈入受端电网同步调相机的布点和定容方法。
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