CN112068027A - 一种柔性直流输电交流系统短路比的识别方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种柔性直流输电交流系统短路比的识别方法，首先在定有功功率及无功功率的柔性直流输电交流系统中，当系统处于稳定运行状态时，测量交流公共母线电压及电流值；然后对有功功率或无功功率指令施加扰动信号，当达到稳态后再进行第二次电气量测量，得到扰动后交流公共母线电压及电流值；根据两次测量所得到的电压、电流值以及施加扰动信号前后的有功功率、无功功率指令值，计算得到交流系统的等效电源电动势及等效阻抗；根据等效电源电动势和等效阻抗得到所述交流系统的短路比SCR。上述方法可以在交流系统等效阻抗及电动势均未知的前提下，主动识别柔性直流输电系统中交流侧的短路比，从而为电网的规划建设及稳定运行提供参考。

Description

一种柔性直流输电交流系统短路比的识别方法

技术领域

本发明涉及输配电技术领域，尤其涉及一种柔性直流输电交流系统短路比的识别方法。

背景技术

柔性直流输电系统具有结构灵活、可控性高、输出谐波小、不依赖电网换相等特点，在我国大容量、远距离的电力传输系统中应用广泛，然而对于柔性直流接入电网的情况，若受端电网过弱，电压支撑能力不足，系统同样存在振荡或失稳问题。短路比(ShortCircuit Ratio，SCR)衡量交直流系统中交流系统的强弱，常被用于分析交流系统与直流系统之间的相互关系和并网系统稳定性，因此对于柔性直流输电交流系统短路比的准确识别可以为实际电网的规划建设及稳定运行提供重要参考。

现有技术中对于交流侧短路比主动识别的研究较少，目前短路比识别方法大多根据已知电力电子设备容量和电网的短路容量进行计算，然而电力系统运行方式的变化使得电网阻抗处具有时变性，降低了以上短路比计算方法的合理性，一些学者通过电网阻抗的倒数来定义交流系统的短路比，并根据交流电网的电动势以及柔性直流发出的有功功率和无功功率计算系统的短路比，然而交流电网的电动势难以直接得到，降低了该方法在实际应用中的可行性。

发明内容

本发明的目的是提供一种柔性直流输电交流系统短路比的识别方法，该方法可以在交流系统等效阻抗及电动势均未知的前提下，主动识别柔性直流输电系统中交流侧的短路比，从而为电网的规划建设及稳定运行提供参考。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种柔性直流输电交流系统短路比的识别方法，所述方法包括：

步骤1、在定有功功率及无功功率的柔性直流输电交流系统中，当所述交流系统处于稳定运行状态时，进行第一次电气量测量，测量交流公共母线电压及电流值；

步骤2、然后对有功功率或无功功率指令施加扰动信号，当达到稳态后再进行第二次电气量测量，得到扰动后交流公共母线电压及电流值；

步骤3、根据步骤1和步骤2两次测量所得到的电压、电流值以及施加扰动信号前后的有功功率、无功功率指令值，按照所述交流系统与柔直换流站之间的功率传输方程及基尔霍夫电压定律，计算得到交流系统的等效电源电动势及等效阻抗；

步骤4、根据步骤3计算得到的等效电源电动势和等效阻抗按照如下公式得到所述交流系统的短路比SCR：

其中，P_dcN为柔性直流输电交流系统传输的额定功率；E为交流系统的等效电源电动势；Z为交流系统的等效阻抗。

由上述本发明提供的技术方案可以看出，上述方法可以在交流系统等效阻抗及电动势均未知的前提下，主动识别柔性直流输电系统中交流侧的短路比，从而为电网的规划建设及稳定运行提供参考。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。

图1为本发明实施例提供的柔性直流输电交流系统短路比的识别方法流程示意图。

具体实施方式

下面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。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。

下面将结合附图对本发明实施例作进一步地详细描述，如图1所示为本发明实施例提供的柔性直流输电交流系统短路比的识别方法流程示意图，所述方法包括：

步骤1、在定有功功率及无功功率的柔性直流输电交流系统中，当所述交流系统处于稳定运行状态时，进行第一次电气量测量，测量交流公共母线电压及电流值；

在该步骤中，在进行第一次电气量测量时，记录交流公共母线电压、电流的幅值和相位信息，并记录当前有功功率、无功功率指令值。

步骤2、然后对有功功率或无功功率指令施加扰动信号，当达到稳态后再进行第二次电气量测量，得到扰动后交流公共母线电压及电流值；

具体实现中，所施加的扰动信号可以是额定功率的5％。

在进行第二次电气量测量时，记录扰动后交流公共母线电压、电流的幅值和相位信息，并记录扰动后的有功功率、无功功率指令值。

步骤3、根据步骤1和步骤2两次测量所得到的电压、电流值以及施加扰动信号前后的有功功率、无功功率指令值，按照所述交流系统与柔直换流站之间的功率传输方程及基尔霍夫电压定律，计算得到交流系统的等效电源电动势及等效阻抗；

在该步骤中，假设在有功功率或无功功率指令施加扰动信号前后的较短时间内，所述交流系统的等效电源电动势幅值和等效阻抗不变，则按照如下公式得到交流系统的等效电源电动势E和等效阻抗Z：

U＝E+ZI

U'＝E'+ZI'

其中，

为施加扰动前后柔直换流站向所述交流系统传输的视在功率；E、E'为施加扰动前后所述交流系统等效电源电动势；Z为所述交流系统等效阻抗；U、I为施加扰动前的交流公共母线电压及电流值；P、Q为施加扰动前的有功及无功功率指令值；U'、I'为施加扰动后的交流公共母线电压及电流值及电流值；P'和Q'为施加扰动后的有功及无功功率指令值；

为施加扰动前后交流公共母线电流的共轭；j为虚数单位。

步骤4、根据步骤3计算得到的等效电源电动势和等效阻抗按照如下公式得到所述交流系统的短路比SCR：

其中，P_dcN为柔性直流输电交流系统传输的额定功率；E为交流系统的等效电源电动势幅值；Z为交流系统的等效阻抗。

值得注意的是，本发明实施例中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。

综上所述，本发明实施例所述方法在交流系统等效阻抗及电动势均未知的前提下，仅对换流站有功(无功)功率指令施加扰动，并测量扰动前后交流公共母线的电压电流，就可以准确主动识别柔性直流输电系统中交流侧短路比；从换流站角度来看，该方法无需获取换流站交流母线外部信息即可计算其所处电网的短路比，因此适用于交流系统电动势及阻抗具有时变性的场景，具有较高的工程应用价值。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。

Claims (4)

1.一种柔性直流输电交流系统短路比的识别方法，其特征在于，所述方法包括：

步骤1、在定有功功率及无功功率的柔性直流输电交流系统中，当所述交流系统处于稳定运行状态时，进行第一次电气量测量，测量交流公共母线电压及电流值；

步骤2、然后对有功功率或无功功率指令施加扰动信号，当达到稳态后再进行第二次电气量测量，得到扰动后交流公共母线电压及电流值；

步骤3、根据步骤1和步骤2两次测量所得到的电压、电流值以及施加扰动信号前后的有功功率、无功功率指令值，按照所述交流系统与柔直换流站之间的功率传输方程及基尔霍夫电压定律，计算得到交流系统的等效电源电动势及等效阻抗；

步骤4、根据步骤3计算得到的等效电源电动势和等效阻抗按照如下公式得到所述交流系统的短路比SCR：

其中，P_dcN为柔性直流输电交流系统传输的额定功率；E为交流系统的等效电源电动势；Z为交流系统的等效阻抗。

2.如权利要求1所述柔性直流输电交流系统短路比的识别方法，其特征在于，在步骤1中，在进行第一次电气量测量时，记录交流公共母线电压、电流的幅值和相位信息，并记录当前有功功率、无功功率指令值。

3.如权利要求1所述柔性直流输电交流系统短路比的识别方法，其特征在于，在步骤2中，在进行第二次电气量测量时，记录扰动后交流公共母线电压、电流的幅值和相位信息，并记录扰动后的有功功率、无功功率指令值。

4.如权利要求1所述柔性直流输电交流系统短路比的识别方法，其特征在于，在步骤3中，假设在有功功率或无功功率指令施加扰动信号前后的较短时间内，所述交流系统的等效电源电动势幅值和等效阻抗不变，则按照如下公式得到交流系统的等效电源电动势E和等效阻抗Z：

U＝E+ZI

U'＝E'+ZI'

其中，

为施加扰动前后柔直换流站向所述交流系统传输的视在功率；E、E'为施加扰动前后所述交流系统等效电源电动势；Z为所述交流系统等效阻抗；U、I为施加扰动前的交流公共母线电压及电流值；P、Q为施加扰动前的有功及无功功率指令值；U'、I'为施加扰动后的交流公共母线电压及电流值及电流值；P'和Q'为施加扰动后的有功及无功功率指令值；

为施加扰动前后交流公共母线电流的共轭；j为虚数单位。

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