CN111965445A - 含同步调相机的多直流馈入系统电网强度评估方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种含同步调相机的多直流馈入系统电网强度评估方法，包括：将每一直流系统设置为定直流电流和关断角的控制方式，且每一同步调相机以各自的最大功率出力；获取电流指令调整前后，每一直流系统和每一同步调相机的运行参数，以计算每一直流系统和每一同步调相机的等效导纳。对所述多直流馈入系统的交流系统的导纳矩阵进行修正，并根据修正后的所述交流系统的导纳矩阵，得到所述交流系统的阻抗矩阵，以计算每一直流系统的多馈入等效有效短路比和临界有效短路比，进而评估所述多直流馈入系统的交流系统电网强度。实施本发明实施例，能够准确评估含同步调相机的多直流馈入系统的受端电网强度，为电力系统的规划和建设提供参考依据。

Description

含同步调相机的多直流馈入系统电网强度评估方法和装置

技术领域

本发明涉及电力系统技术领域，尤其涉及一种含同步调相机的多直流馈入系统的电网强度评估方法和装置。

背景技术

随着电力输电领域的不断发展，高压直流输电凭借其在大容量、远距离、区域互联等方面的优势，已经成为我国“西电东送”的重要方式之一。由于我国资源、生产力分布不均衡，多回直流落点同一个交流受端系统不可避免。直流系统依赖电网换相，其稳定运行需要一定强度的交流电网作为支撑，若交流系统过弱，则在系统出现波动时，交直流系统容易失稳，影响电力系统的稳定运行。因此，准确评估交流电网强度对电力系统规划与运行意义重大。

同步调相机可以提供动态无功支撑，提高电网强度从而提升系统稳定运行能力，近年来被逐渐应用于电网当中。针对含同步调相机的多直流馈入系统，有学者从同步调相机通过动态无功影响交流母线电压进而影响多馈入等效有效短路比指标的角度，对同步调相机馈入后的受端电网强度进行定量评估。然而，在实施本发明过程中，发明人发现现有技术至少存在如下问题：该方法忽略了同步调相机的动态无功对系统临界有效短路比的影响，从而导致结果不准确，可能误导电力系统规划与运行工作。现有技术对于如何定量评价多直流馈入系统的受端电网强度目前还缺乏公认的指标。

发明内容

本发明实施例的目的是提供一种含同步调相机的多直流馈入系统电网强度评估方法和装置，其能够准确评估含同步调相机的多直流馈入系统的受端电网强度，为电力系统的规划和建设提供参考依据。

为实现上述目的，本发明实施例提供了一种含同步调相机的多直流馈入系统电网强度评估方法，包括：

将所述多直流馈入系统中的每一直流系统设置为定直流电流和关断角的控制方式，且每一同步调相机以各自的最大功率出力；

在所述多直流馈入系统的当前运行状态下，分别获取每一直流系统的运行参数和每一同步调相机的运行参数；

在获取每一直流系统的运行参数和每一同步调相机的运行参数之后，按照预设的电流指令调整步长，同步调整每一直流系统的电流指令；并在电流指令调整后获取每一直流系统的运行参数和每一同步调相机的运行参数；

根据电流指令调整前后的每一直流系统的运行参数计算每一直流系统的等效导纳；并根据电流指令调整前后的每一同步调相机的运行参数计算每一同步调相机的等效导纳；

根据每一直流系统的等效导纳和每一同步调相机的等效导纳，对所述多直流馈入系统的交流系统的导纳矩阵进行修正，并根据修正后的所述交流系统的导纳矩阵，得到所述交流系统的阻抗矩阵；

根据电流指令调整前后的每一直流系统的运行参数和所述交流系统的阻抗矩阵，计算每一直流系统的多馈入等效有效短路比和临界有效短路比；

根据每一直流系统的多馈入等效有效短路比和临界有效短路比的比值大小，评估所述多直流馈入系统的交流系统电网强度。

作为上述方案的改进，在电流指令调整前，所述直流系统的运行参数包括：直流系统的交流母线电压幅值U_i0、交流母线电压相位

直流系统注入的有功功率P_i0、直流系统消耗的无功功率Q_i0；所述同步调相机的运行参数包括：同步调相机的交流母线电压幅值U_j0、交流母线电压相位

同步调相机注入的无功功率Q_j0；

在电流指令调整后，所述直流系统的运行参数包括：直流系统的交流母线电压幅值U_i1、交流母线电压相位

直流系统注入的有功功率P_i1、直流系统消耗的无功功率Q_i1；所述同步调相机的运行参数包括：同步调相机的交流母线电压幅值U_j1、交流母线电压相位

同步调相机注入的无功功率Q_j1；

其中，令1,2,…,k表示每一直流系统的编号，i＝1,2,…,k；k为所述直流系统的数量；令k+1,k+2,…,n表示每一同步调相机的编号；j＝k+1,k+2,…,n；n为所有直流系统和所有同步调相机的数量之和。

作为上述方案的改进，所述根据电流指令调整前后的每一直流系统的运行参数计算每一直流系统的等效导纳；并所述根据电流指令调整前后的每一同步调相机的运行参数计算每一同步调相机的等效导纳，具体包括：

根据电流指令调整前后的每一直流系统的运行参数，通过以下计算公式，计算每一直流系统的等效导纳：

根据电流指令调整前后的每一同步调相机的运行参数，通过以下计算公式，计算每一同步调相机的等效导纳：

其中，

为第i个直流系统的等效导纳；

为第j个同步调相机的等效导纳。

作为上述方案的改进，所述根据每一直流系统的等效导纳和每一同步调相机的等效导纳，对所述多直流馈入系统的交流系统的导纳矩阵进行修正，并根据修正后的所述交流系统的导纳矩阵，得到所述交流系统的阻抗矩阵，具体包括：

根据每一直流系统的等效导纳

和每一同步调相机的等效导纳

对交流系统的导纳矩阵

的对角线元素

进行修正，得到修正后的交流系统的导纳矩阵的对角线元素

根据修正后的交流系统的导纳矩阵的对角线元素

得到修正后的所述交流系统的导纳矩阵

对所述修正后的所述交流系统的导纳矩阵

求逆，得到所述交流系统的阻抗矩阵

其中，m从1到n遍历；m＝1，2，…，k，k+1，k+2，…，n。

作为上述方案的改进，所述根据电流指令调整前后的每一直流系统的运行参数和所述交流系统的阻抗矩阵，计算每一直流系统的多馈入等效有效短路比和临界有效短路比，具体包括：

根据电流指令调整前后的每一直流系统的运行参数和所述交流系统的阻抗矩阵，通过以下计算公式，计算每一直流系统的多馈入等效有效短路比和临界有效短路比，具体包括：

其中，MEESCR_i为第i个直流系统的多馈入等效有效短路比，CESCR_i为第i个直流系统的临界有效短路比，

为所述交流系统的阻抗矩阵

的第i行第i列元素，Z_ii1为

对应的幅值，θ_ii1为

对应的阻抗角；γ_i为第i个直流系统的关断角；μ_i为第i个直流系统的换相角。

作为上述方案的改进，所述根据每一直流系统的多馈入等效有效短路比和临界有效短路比的比值大小，评估所述多直流馈入系统的交流系统电网强度，具体包括：

计算每一直流系统的所述多馈入等效有效短路比和所述临界有效短路比的比值，作为对应的直流系统的短路比比值；

根据预设的电网强度等级与短路比比值的映射关系，获取所述交流系统的电网强度等级；其中，所述电网强度等级与短路比比值的映射关系记录了所有直流系统的短路比比值的不同组合情况与电网强度等级之间的对应关系。

作为上述方案的改进，所述电网强度等级包括交流电网强度较强、交流电网强度较弱和交流电网强度极弱三个等级。

作为上述方案的改进，所述预设的电网强度等级与短路比比值的映射关系，具体包括：

当所有直流系统的所述短路比比值均大于等于2时，所述交流系统处于电网强度较强的电网强度等级；

当存在任一直流系统的所述短路比比值大于1，且小于2时，所述交流系统处于电网强度较弱的电网强度等级；

当存在任一直流系统的所述短路比比值小于等于1时，所述交流系统处于电网强度极弱的电网强度等级。

本发明实施例还提供了一种含同步调相机的多直流馈入系统电网强度评估装置，包括：

控制方式设置模块，用于将所述多直流馈入系统中的每一直流系统设置为定直流电流和关断角的控制方式，且每一同步调相机以各自的最大功率出力；

第一运行参数获取模块，用于在所述多直流馈入系统的当前运行状态下，分别获取每一直流系统的运行参数和每一同步调相机的运行参数；

第二运行参数获取模块，用于在获取每一直流系统的运行参数和每一同步调相机的运行参数之后，按照预设的电流指令调整步长，同步调整每一直流系统的电流指令；并在电流指令调整后获取每一直流系统的运行参数和每一同步调相机的运行参数；

等效导纳计算模块，用于根据电流指令调整前后的每一直流系统的运行参数计算每一直流系统的等效导纳；并根据电流指令调整前后的每一同步调相机的运行参数计算每一同步调相机的等效导纳；

阻抗矩阵获得模块，用于根据每一直流系统的等效导纳和每一同步调相机的等效导纳，对所述多直流馈入系统的交流系统的导纳矩阵进行修正，并根据修正后的所述交流系统的导纳矩阵，得到所述交流系统的阻抗矩阵；

短路比计算模块，用于根据电流指令调整前后的每一直流系统的运行参数和所述交流系统的阻抗矩阵，计算每一直流系统的多馈入等效有效短路比和临界有效短路比；

电网强度评估模块，用于根据每一直流系统的多馈入等效有效短路比和临界有效短路比的比值大小，评估所述多直流馈入系统的交流系统电网强度。

本发明实施例还提供了一种含同步调相机的多直流馈入系统电网强度评估装置，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上述任意一项所述的含同步调相机的多直流馈入系统电网强度评估方法。

与现有技术相比，本发明公开的一种含同步调相机的多直流馈入系统电网强度评估方法和装置，首先设置每一直流系统为定直流电流和关断角的控制方式，且每一同步调相机以预设的最大功率出力；接着，在多直流馈入系统额定运行状态下，通过调整直流电流指令，记录电流指令变化前后的每一直流系统和每一同步调相机的运行参数，以计算每一直流系统的等效导纳和每一同步调相机的等效导纳，进而对所述多直流馈入系统的交流系统的导纳矩阵进行修正，并根据修正后的所述交流系统的导纳矩阵，得到所述交流系统的阻抗矩阵，以计算所述多直流馈入系统的多馈入等效有效短路比和临界有效短路比。最后，根据所述多馈入等效有效短路比和临界有效短路比的比值大小，评估含同步调相机的多直流馈入系统的交流系统的电网强度。本发明能够准确计算含同步调相机的多直流馈入系统的多馈入等效有效短路比和临界有效短路比，在考虑多馈入等效有效短路比用于评估交流系统的电网强度的基础上，还考虑了同步调相机动态无功对输电系统的临界有效短路比的影响，从而更加准确地评估同步调相机馈入后系统的交流电网强度，为多直流馈入输电系统的规划和建设提供参考依据。

附图说明

图1是本发明实施例一提供的一种含同步调相机的多直流馈入系统的等效模型示意图；

图2是本发明实施例一提供的一种含同步调相机的多直流馈入系统电网强度评估方法的步骤流程示意图；

图3是本发明实施例二提供的一种优选的含同步调相机的多直流馈入系统电网强度评估方法的步骤流程示意图；

图4是本发明实施例三提供的一种含同步调相机的多直流馈入系统电网强度评估装置的结构示意图；

图5是本发明实施例四提供的另一种含同步调相机的多直流馈入系统电网强度评估装置的结构示意图。

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含同步调相机的多直流馈入系统的等效模型示意图。多条直流系统从不同能源基地向同一负荷中心输电，出现多馈入直流输电场景。所述含同步调相机的多直流馈入输电系统包括交流系统、多个直流系统和多个同步调相机。在直流输电系统输送功率的过程中，需要一定强度的交流电网作为支撑。通过多个同步调相机馈入输电系统，可以提供动态无功支撑，提高交流电网强度，避免因交流系统过弱使得直流系统的功率输送能力受到限制，影响整个电力系统的稳定运行。

在本发明实施例中，为方便解释说明，将所述含同步调相机的多直流馈入系统中的每一直流系统用编号1,2,…,k表示，k为所述直流系统的数量。将每一同步调相机用编号k+1,k+2,…,n表示，n为所有直流系统和所有同步调相机的数量之和，则n-k为所有同步调相机的数量。在所述多直流馈入系统中，直流系统的数量k和同步调相机的数量(n-k)，及其数量大小关系，在此均不做具体限定。准确评估同步调相机馈入输电系统后交流系统的电网强度，可以指导电力系统的工作参数设置，为电力系统的规划和建设提供参考依据。

参见图2，是本发明实施例一提供的一种含同步调相机的多直流馈入系统电网强度评估方法的步骤流程示意图。为精准有效地评估含同步调相机的多直流馈入系统的交流系统的电网强度，本发明实施例一提供了一种含同步调相机的多直流馈入系统电网强度评估方法，通过步骤S1至S7执行：

S1、将所述多直流馈入系统中的每一直流系统设置为定直流电流和关断角的控制方式，且每一同步调相机以各自的最大功率出力。

具体地，获取所述多直流馈入系统的交、直流系统，令所有的直流系统均工作在定直流电流和关断角的控制方式下，调整所有同步调相机的控制方式为定无功功率，且以各自的最大功率K_jS_j出力。其中，S_j为第j台同步调相机的额定容量，K_j为第j台同步调相机的强力倍数，均为同步调相机故有参数；j＝k+1,k+2,…,n。因所述同步调相机在定无功功率的控制方式下，同步调相机注入系统的无功功率为定值。在后续对交、直流系统的运行参数的调整过程中，不会改变同步调相机注入系统的无功功率的值，从而保证在同步调相机馈入后，计算交流系统的电网强度的准确性。

S2、在所述多直流馈入系统的当前运行状态下，分别获取每一直流系统的运行参数和每一同步调相机的运行参数。

S3、在获取每一直流系统的运行参数和每一同步调相机的运行参数之后，按照预设的电流指令调整步长，同步调整每一直流系统的电流指令；并在电流指令调整后获取每一直流系统的运行参数和每一同步调相机的运行参数。

具体地，在所述多直流馈入系统的控制方式均设置完毕后，将所述多直流馈入系统投入运行，并获取当前运行状态下的每一直流系统的运行参数和每一同步调相机的运行参数。接着，针对直流系统，根据每一直流系统的自身容量，设置预设的电流指令调整步长，同步升高或降低每一直流系统的电流指令。而每一同步调相机仍然保持各自的最大功率出力。测量在直流电流指令调整后，每一直流系统的运行参数和每一同步调相机的运行参数。根据获取的所有直流系统和所有同步调相机在电流指令变化前后的运行参数，计算每一直流系统的多馈入等效有效短路比和临界有效短路比。

S4、根据电流指令调整前后的每一直流系统的运行参数计算每一直流系统的等效导纳；并根据电流指令调整前后的每一同步调相机的运行参数计算每一同步调相机的等效导纳。

S5、根据每一直流系统的等效导纳和每一同步调相机的等效导纳，对所述多直流馈入系统的交流系统的导纳矩阵进行修正，并根据修正后的所述交流系统的导纳矩阵，得到所述交流系统的阻抗矩阵。

S6、根据电流指令调整前后的每一直流系统的运行参数和所述交流系统的阻抗矩阵，计算每一直流系统的多馈入等效有效短路比和临界有效短路比。

S7、根据每一直流系统的多馈入等效有效短路比和临界有效短路比的比值大小，评估所述多直流馈入系统的交流系统电网强度。

在计算得到所述多直流馈入系统的多馈入等效有效短路比和临界有效短路比之后，根据两者的比值来评估同步调相机馈入后交流系统的电网强度。一般情况下，所述多馈入等效有效短路比和临界有效短路比的比值越大，所述交流系统的电网强度越强。根据同步调相机馈入系统后交流系统的电网强度情况，以对应指导电力系统的工作参数设置，例如在交流电网强度较弱的情况下，可以通过减少直流系统的输送功率等措施，保证系统的稳定运行，从而为电力系统的规划和建设提供参考依据。

在本发明实施例中，通过在所述多直流馈入系统的运行过程中，测量在直流电流指令变化前后每一直流系统的运行参数和每一同步调相机的运行参数，计算得到每一直流系统的多馈入等效有效短路比和临界有效短路比，用于评估交流系统的电网强度，在考虑多馈入等效有效短路比用于评估交流系统的电网强度的基础上，还考虑了同步调相机动态无功对输电系统的临界有效短路比的影响，有效提高了评估结果的准确性。

参见图3，是本发明实施例二提供的一种优选的含同步调相机的多直流馈入系统电网强度评估方法的步骤流程示意图。本发明实施例二在实施例一的基础上实施。在本发明实施例中，首先将所述多直流馈入系统中的每一直流系统设置为定直流电流和关断角的控制方式，且每一同步调相机j以各自的最大功率K_jS_j出力。

在当前的额定运行状态下，获取每一直流系统的运行参数和每一同步调相机的运行参数。具体地，所述直流系统的运行参数包括：直流系统的交流母线电压幅值U_i0、交流母线电压相位

直流系统注入的有功功率P_i0、直流系统消耗的无功功率Q_i0；所述同步调相机的运行参数包括：同步调相机的交流母线电压幅值U_j0、交流母线电压相位

同步调相机注入的无功功率Q_j0。同时，获取每一直流系统的关断角γ_i和换相角μ_i。

接着，针对直流系统，根据每一直流系统的自身容量，按照电流指令调整步长同步升高或降低所有直流系统的电流指令，而每一同步调相机仍然保持各自的额定容量出力。所述电流指令调整步长根据所述多直流馈入系统的实际运行情况以及本领域技术人员的经验知识来预先设置，例如，可以设置所述电流指令调整步长为0.01，也可以是其他适合的数值，均不影响本发明取得的有益效果。

在直流电流指令调整后，获取每一直流系统的运行参数和每一同步调相机的运行参数，所述直流系统的运行参数包括：直流系统的交流母线电压幅值U_i1、交流母线电压相位

直流系统注入的有功功率P_i1、直流系统消耗的无功功率Q_i1；所述同步调相机的运行参数包括：同步调相机的交流母线电压幅值U_j1、交流母线电压相位

同步调相机注入的无功功率Q_j1。其中，i＝1,2,…,k，用于遍历每一直流系统的编号；j＝k+1,k+2,…,n；用于遍历每一同步调相机的编号。

进一步地，根据电流指令调整前后的每一直流系统的运行参数，通过以下计算公式，计算每一直流系统的等效导纳：

根据电流指令调整前后的每一同步调相机的运行参数，通过以下计算公式，计算每一同步调相机的等效导纳：

其中，

为第i个直流系统的等效导纳；

为第j个同步调相机的等效导纳。

进一步地，根据每一直流系统的等效导纳

和每一同步调相机的等效导纳

对交流系统的导纳矩阵

的对角线元素

进行修正，得到修正后的交流系统的导纳矩阵的对角线元素

其中，m从1到n遍历，也即m＝1，2，…，k，k+1，k+2，…，n。当m≤k时，

指代的是直流系统的等效导纳

当m>k时，

指代的是同步调相机的等效导纳

交流系统的导纳矩阵

的非对角线元素保持不变，进而得到修正后的所述交流系统的导纳矩阵

对所述修正后的所述交流系统的导纳矩阵

求逆，得到所述交流系统的阻抗矩阵

采用本发明实施例的技术手段，能够有效考虑所述多直流馈入系统中每一直流系统之间的联系，以及同步调相机馈入输电系统的影响，以计算得到更加准确的所述交流系统的阻抗矩阵，以便于后续准确地计算每一直流系统的多馈入等效有效短路比。

最后，根据电流指令调整前后的每一直流系统的运行参数和所述交流系统的阻抗矩阵，通过以下计算公式，计算每一直流系统的多馈入等效有效短路比和临界有效短路比，具体包括：

其中，MEESCR_i为第i个直流系统的多馈入等效有效短路比，CESCR_i为第i个直流系统的临界有效短路比，

为所述交流系统的阻抗矩阵

的第i行第i列元素，Z_ii1为

对应的幅值，θ_ii1为

对应的阻抗角；γ_i为第i个直流系统的关断角；μ_i为第i个直流系统的换相角。

在第i个直流系统对应的多馈入等效有效短路比MEESCR_i和临界有效短路比CESCR_i之后，计算直流系统i的所述多馈入等效有效短路比和所述临界有效短路比的比值

作为对应的直流系统i的短路比比值，由此得到所有直流系统的短路比比值。根据预设的电网强度等级与短路比比值的映射关系，获取所述交流系统的电网强度等级；其中，所述电网强度等级与短路比比值的映射关系记录了所有直流系统的短路比比值的不同组合情况与电网强度等级之间的对应关系。

优选地，在所述电网强度等级与短路比比值的映射关系中，所述电网强度等级包括交流电网强度较强、交流电网强度较弱和交流电网强度极弱三个等级。根据计算得到的直流系统的短路比比值，确定其所在区间，并结合所有直流系统的短路比比值，以获取相应的电网强度等级，从而评估所述同步调相机馈入后交流系统的电网强度。

具体地，当所有直流系统的所述短路比比值均满足

时，所述交流系统处于电网强度较强的电网强度等级；当存在任一直流系统的所述短路比比值满足

时，所述交流系统处于电网强度较弱的电网强度等级；当存在任一直流系统的所述短路比比值满足

时，所述交流系统处于电网强度极弱的电网强度等级。

在本发明实施例中，在确定所述交流系统的电网强度等级后，可以根据所述电网强度等级，相应调整所述多馈入直流系统的工作参数设置，从而保证系统的安全稳定运行。作为举例，当所述交流系统处于电网强度较强的等级时，所述多馈入直流系统可以按照当前的运行参数和运行状态稳定工作，且稳定裕度较大；当所述交流系统处于电网强度较弱的等级时，所述多馈入直流系统可以稳定运行，但存在一定的风险；当所述交流系统处于电网强度极弱的等级时，所述多馈入直流系统无法稳定运行，为确保所述多馈入直流系统的安全稳定运行，需采取减小直流输送功率、增大同步调相机注入的无功功率或减小交流系统的等效阻抗等措施，以提高所述交流系统的电网强度。

本发明实施例提供了一种含同步调相机的多直流馈入系统电网强度评估方法，首先设置每一直流系统为定直流电流和关断角的控制方式，且每一同步调相机以预设的最大功率出力；接着，在多直流馈入系统额定运行状态下，通过调整直流电流指令，记录电流指令变化前后的每一直流系统和每一同步调相机的运行参数，以计算每一直流系统的等效导纳和每一同步调相机的等效导纳，进而对所述多直流馈入系统的交流系统的导纳矩阵进行修正，并根据修正后的所述交流系统的导纳矩阵，得到所述交流系统的阻抗矩阵，以计算所述多直流馈入系统的多馈入等效有效短路比和临界有效短路比。最后，根据所述多馈入等效有效短路比和临界有效短路比的比值大小，评估含同步调相机的多直流馈入系统的交流系统的电网强度。本发明能够准确计算含同步调相机的多直流馈入系统的多馈入等效有效短路比和临界有效短路比，在考虑多馈入等效有效短路比用于评估交流系统的电网强度的基础上，还考虑了同步调相机动态无功对输电系统的临界有效短路比的影响，从而更加准确地评估同步调相机馈入后系统的交流电网强度，为多直流馈入输电系统的规划和建设提供参考依据。

参见图4，是本发明实施例三提供的一种含同步调相机的多直流馈入系统电网强度评估装置的结构示意图。本发明实施例三提供的一种含同步调相机的多直流馈入系统电网强度评估装置30，包括：控制方式设置模块31、第一运行参数获取模块32、第二运行参数获取模块33、等效导纳计算模块34、阻抗矩阵获得模块35、短路比计算模块36和电网强度评估模块37；其中，

所述控制方式设置模块31，用于将所述多直流馈入系统中的每一直流系统设置为定直流电流和关断角的控制方式，且每一同步调相机以各自的最大功率出力；

所述第一运行参数获取模块32，用于在所述多直流馈入系统的当前运行状态下，分别获取每一直流系统的运行参数和每一同步调相机的运行参数；

所述第二运行参数获取模块33，用于在获取每一直流系统的运行参数和每一同步调相机的运行参数之后，按照预设的电流指令调整步长，同步调整每一直流系统的电流指令；并在电流指令调整后获取每一直流系统的运行参数和每一同步调相机的运行参数；

所述等效导纳计算模块34，用于根据电流指令调整前后的每一直流系统的运行参数计算每一直流系统的等效导纳；并根据电流指令调整前后的每一同步调相机的运行参数计算每一同步调相机的等效导纳；

所述阻抗矩阵获得模块35，用于根据每一直流系统的等效导纳和每一同步调相机的等效导纳，对所述多直流馈入系统的交流系统的导纳矩阵进行修正，并根据修正后的所述交流系统的导纳矩阵，得到所述交流系统的阻抗矩阵；

所述短路比计算模块36，用于根据电流指令调整前后的每一直流系统的运行参数和所述交流系统的阻抗矩阵，计算每一直流系统的多馈入等效有效短路比和临界有效短路比；

所述电网强度评估模块37，用于根据每一直流系统的多馈入等效有效短路比和临界有效短路比的比值大小，评估所述多直流馈入系统的交流系统电网强度。

作为优选的实施方式，在电流指令调整前，所述直流系统的运行参数包括：直流系统的交流母线电压幅值U_i0、交流母线电压相位

直流系统注入的有功功率P_i0、直流系统消耗的无功功率Q_i0；所述同步调相机的运行参数包括：同步调相机的交流母线电压幅值U_j0、交流母线电压相位

同步调相机注入的无功功率Q_j0；

在电流指令调整后，所述直流系统的运行参数包括：直流系统的交流母线电压幅值U_i1、交流母线电压相位

直流系统注入的有功功率P_i1、直流系统消耗的无功功率Q_i1；所述同步调相机的运行参数包括：同步调相机的交流母线电压幅值U_j1、交流母线电压相位

同步调相机注入的无功功率Q_j1；

其中，令1,2,…,k表示每一直流系统的编号，i＝1,2,…,k；k为所述直流系统的数量；令k+1,k+2,…,n表示每一同步调相机的编号；j＝k+1,k+2,…,n；n为所有直流系统和所有同步调相机的数量之和。

则，所述等效导纳计算模块34，具体用于：根据电流指令调整前后的每一直流系统的运行参数，通过以下计算公式，计算每一直流系统的等效导纳：

根据电流指令调整前后的每一同步调相机的运行参数，通过以下计算公式，计算每一同步调相机的等效导纳：

其中，

为第i个直流系统的等效导纳；

为第j个同步调相机的等效导纳。

所述阻抗矩阵获得模块35，具体用于：根据每一直流系统的等效导纳

和每一同步调相机的等效导纳

对交流系统的导纳矩阵

的对角线元素

进行修正，得到修正后的交流系统的导纳矩阵的对角线元素

根据修正后的交流系统的导纳矩阵的对角线元素

得到修正后的所述交流系统的导纳矩阵

对所述修正后的所述交流系统的导纳矩阵

求逆，得到所述交流系统的阻抗矩阵

其中，m从1到n遍历；m＝1，2，…，k，k+1，k+2，…，n。

所述短路比计算模块36，具体用于：根据电流指令调整前后的每一直流系统的运行参数和所述交流系统的阻抗矩阵，通过以下计算公式，计算每一直流系统的多馈入等效有效短路比和临界有效短路比，具体包括：

其中，MEESCR_i为第i个直流系统的多馈入等效有效短路比，CESCR_i为第i个直流系统的临界有效短路比，

为所述交流系统的阻抗矩阵

的第i行第i列元素，Z_ii1为

对应的幅值，θ_ii1为

对应的阻抗角；γ_i为第i个直流系统的关断角；μ_i为第i个直流系统的换相角。

所述电网强度评估模块37，具体用于：计算每一直流系统的所述多馈入等效有效短路比和所述临界有效短路比的比值，作为对应的直流系统的短路比比值；根据预设的电网强度等级与短路比比值的映射关系，获取所述交流系统的电网强度等级；其中，所述电网强度等级与短路比比值的映射关系记录了所有直流系统的短路比比值的不同组合情况与电网强度等级之间的对应关系。

具体地，所述电网强度等级包括交流电网强度较强、交流电网强度较弱和交流电网强度极弱三个等级。则，所述预设的电网强度等级与短路比比值的映射关系，具体包括：

当所有直流系统的所述短路比比值均大于等于2时，所述交流系统处于电网强度较强的电网强度等级；

当存在任一直流系统的所述短路比比值大于1，且小于2时，所述交流系统处于电网强度较弱的电网强度等级；

当存在任一直流系统的所述短路比比值小于等于1时，所述交流系统处于电网强度极弱的电网强度等级。

需要说明的是，本发明实施例提供的一种含同步调相机的多直流馈入系统电网强度评估装置用于执行上述实施例一或二的一种含同步调相机的多直流馈入系统电网强度评估方法的所有流程步骤，两者的工作原理和有益效果一一对应，因而不再赘述。

本发明实施例提供了一种含同步调相机的多直流馈入系统电网强度评估装置，首先设置每一直流系统为定直流电流和关断角的控制方式，且每一同步调相机以预设的最大功率出力；接着，在多直流馈入系统额定运行状态下，通过调整直流电流指令，记录电流指令变化前后的每一直流系统和每一同步调相机的运行参数，以计算每一直流系统的等效导纳和每一同步调相机的等效导纳，进而对所述多直流馈入系统的交流系统的导纳矩阵进行修正，并根据修正后的所述交流系统的导纳矩阵，得到所述交流系统的阻抗矩阵，以计算所述多直流馈入系统的多馈入等效有效短路比和临界有效短路比。最后，根据所述多馈入等效有效短路比和临界有效短路比的比值大小，评估含同步调相机的多直流馈入系统的交流系统的电网强度。本发明能够准确计算含同步调相机的多直流馈入系统的多馈入等效有效短路比和临界有效短路比，在考虑多馈入等效有效短路比用于评估交流系统的电网强度的基础上，还考虑了同步调相机动态无功对输电系统的临界有效短路比的影响，从而更加准确地评估同步调相机馈入后系统的交流电网强度，为输电系统的规划和建设提供参考依据。

参见图5，是本发明实施例四提供的另一种含同步调相机的多直流馈入系统电网强度评估装置的结构示意图。本发明实施例提供的一种含同步调相机的多直流馈入系统电网强度评估装置40，包括处理器41、存储器42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上述实施例一或二所述的含同步调相机的多直流馈入系统电网强度评估方法。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，所述的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(Read-OnlyMemory，ROM)或随机存储记忆体(RandomAccessMemory，RAM)等。

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 (10)

1.一种含同步调相机的多直流馈入系统电网强度评估方法，其特征在于，包括：

将所述多直流馈入系统中的每一直流系统设置为定直流电流和关断角的控制方式，且每一同步调相机以各自的最大功率出力；

在所述多直流馈入系统的当前运行状态下，分别获取每一直流系统的运行参数和每一同步调相机的运行参数；

在获取每一直流系统的运行参数和每一同步调相机的运行参数之后，按照预设的电流指令调整步长，同步调整每一直流系统的电流指令；并在电流指令调整后获取每一直流系统的运行参数和每一同步调相机的运行参数；

根据电流指令调整前后的每一直流系统的运行参数计算每一直流系统的等效导纳；并根据电流指令调整前后的每一同步调相机的运行参数计算每一同步调相机的等效导纳；

根据每一直流系统的等效导纳和每一同步调相机的等效导纳，对所述多直流馈入系统的交流系统的导纳矩阵进行修正，并根据修正后的所述交流系统的导纳矩阵，得到所述交流系统的阻抗矩阵；

根据电流指令调整前后的每一直流系统的运行参数和所述交流系统的阻抗矩阵，计算每一直流系统的多馈入等效有效短路比和临界有效短路比；

根据每一直流系统的多馈入等效有效短路比和临界有效短路比的比值大小，评估所述多直流馈入系统的交流系统电网强度。

2.如权利要求1所述的含同步调相机的多直流馈入系统电网强度评估方法，其特征在于，在电流指令调整前，所述直流系统的运行参数包括：直流系统的交流母线电压幅值U_i0、交流母线电压相位

直流系统注入的有功功率P_i0、直流系统消耗的无功功率Q_i0；所述同步调相机的运行参数包括：同步调相机的交流母线电压幅值U_j0、交流母线电压相位

同步调相机注入的无功功率Q_j0；

在电流指令调整后，所述直流系统的运行参数包括：直流系统的交流母线电压幅值U_i1、交流母线电压相位

直流系统注入的有功功率P_i1、直流系统消耗的无功功率Q_i1；所述同步调相机的运行参数包括：同步调相机的交流母线电压幅值U_j1、交流母线电压相位

同步调相机注入的无功功率Q_j1；

其中，令1,2,…,k表示每一直流系统的编号，i＝1,2,…,k；k为所述直流系统的数量；令k+1,k+2,…,n表示每一同步调相机的编号；j＝k+1,k+2,…,n；n为所有直流系统和所有同步调相机的数量之和。

3.如权利要求2所述的含同步调相机的多直流馈入系统电网强度评估方法，其特征在于，所述根据电流指令调整前后的每一直流系统的运行参数计算每一直流系统的等效导纳；并所述根据电流指令调整前后的每一同步调相机的运行参数计算每一同步调相机的等效导纳，具体包括：

根据电流指令调整前后的每一直流系统的运行参数，通过以下计算公式，计算每一直流系统的等效导纳：

根据电流指令调整前后的每一同步调相机的运行参数，通过以下计算公式，计算每一同步调相机的等效导纳：

其中，

为第i个直流系统的等效导纳；

为第j个同步调相机的等效导纳。

4.如权利要求3所述的含同步调相机的多直流馈入系统电网强度评估方法，其特征在于，所述根据每一直流系统的等效导纳和每一同步调相机的等效导纳，对所述多直流馈入系统的交流系统的导纳矩阵进行修正，并根据修正后的所述交流系统的导纳矩阵，得到所述交流系统的阻抗矩阵，具体包括：

根据每一直流系统的等效导纳

和每一同步调相机的等效导纳

对交流系统的导纳矩阵

的对角线元素

进行修正，得到修正后的交流系统的导纳矩阵的对角线元素

根据修正后的交流系统的导纳矩阵的对角线元素

得到修正后的所述交流系统的导纳矩阵

对所述修正后的所述交流系统的导纳矩阵

求逆，得到所述交流系统的阻抗矩阵

其中，m从1到n遍历；m＝1，2，…，k，k+1，k+2，…，n。

5.如权利要求4所述的含同步调相机的多直流馈入系统电网强度评估方法，其特征在于，所述根据电流指令调整前后的每一直流系统的运行参数和所述交流系统的阻抗矩阵，计算每一直流系统的多馈入等效有效短路比和临界有效短路比，具体包括：

根据电流指令调整前后的每一直流系统的运行参数和所述交流系统的阻抗矩阵，通过以下计算公式，计算每一直流系统的多馈入等效有效短路比和临界有效短路比，具体包括：

其中，MEESCR_i为第i个直流系统的多馈入等效有效短路比，CESCR_i为第i个直流系统的临界有效短路比，

为所述交流系统的阻抗矩阵

的第i行第i列元素，Z_ii1为

对应的幅值，θ_ii1为

对应的阻抗角；γ_i为第i个直流系统的关断角；μ_i为第i个直流系统的换相角。

6.如权利要求1-5所述的含同步调相机的多直流馈入系统电网强度评估方法，其特征在于，所述根据每一直流系统的多馈入等效有效短路比和临界有效短路比的比值大小，评估所述多直流馈入系统的交流系统电网强度，具体包括：

计算每一直流系统的所述多馈入等效有效短路比和所述临界有效短路比的比值，作为对应的直流系统的短路比比值；

根据预设的电网强度等级与短路比比值的映射关系，获取所述交流系统的电网强度等级；其中，所述电网强度等级与短路比比值的映射关系记录了所有直流系统的短路比比值的不同组合情况与电网强度等级之间的对应关系。

7.如权利要求6所述的含同步调相机的多直流馈入系统电网强度评估方法，其特征在于，所述电网强度等级包括交流电网强度较强、交流电网强度较弱和交流电网强度极弱三个等级。

8.如权利要求7所述的含同步调相机的多直流馈入系统电网强度评估方法，其特征在于，所述预设的电网强度等级与短路比比值的映射关系，具体包括：

当所有直流系统的所述短路比比值均大于等于2时，所述交流系统处于电网强度较强的电网强度等级；

当存在任一直流系统的所述短路比比值大于1，且小于2时，所述交流系统处于电网强度较弱的电网强度等级；

当存在任一直流系统的所述短路比比值小于等于1时，所述交流系统处于电网强度极弱的电网强度等级。

9.一种含同步调相机的多直流馈入系统电网强度评估装置，其特征在于，包括：

控制方式设置模块，用于将所述多直流馈入系统中的每一直流系统设置为定直流电流和关断角的控制方式，且每一同步调相机以各自的最大功率出力；

第一运行参数获取模块，用于在所述多直流馈入系统的当前运行状态下，分别获取每一直流系统的运行参数和每一同步调相机的运行参数；

第二运行参数获取模块，用于在获取每一直流系统的运行参数和每一同步调相机的运行参数之后，按照预设的电流指令调整步长，同步调整每一直流系统的电流指令；并在电流指令调整后获取每一直流系统的运行参数和每一同步调相机的运行参数；

等效导纳计算模块，用于根据电流指令调整前后的每一直流系统的运行参数计算每一直流系统的等效导纳；并根据电流指令调整前后的每一同步调相机的运行参数计算每一同步调相机的等效导纳；

阻抗矩阵获得模块，用于根据每一直流系统的等效导纳和每一同步调相机的等效导纳，对所述多直流馈入系统的交流系统的导纳矩阵进行修正，并根据修正后的所述交流系统的导纳矩阵，得到所述交流系统的阻抗矩阵；

短路比计算模块，用于根据电流指令调整前后的每一直流系统的运行参数和所述交流系统的阻抗矩阵，计算每一直流系统的多馈入等效有效短路比和临界有效短路比；

电网强度评估模块，用于根据每一直流系统的多馈入等效有效短路比和临界有效短路比的比值大小，评估所述多直流馈入系统的交流系统电网强度。

10.一种含同步调相机的多直流馈入系统电网强度评估装置，其特征在于，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8中任意一项所述的含同步调相机的多直流馈入系统电网强度评估方法。

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