CN112600219A - 一种交直流电网动态无功备用优化方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种交直流电网动态无功备用优化方法，包括以下步骤：将直流近区电网的严重交流故障、换流器闭锁和连续换相失败作为事故集条件，确定关键节点集合，并依次对节点进行排序；调整动态无功补偿设备的无功出力，并计算动态无功补偿设备的轨迹灵敏度；对m个动态无功补偿设备进行排序，并计算动态无功补偿设备的权重系数；选择权重系数大的n个动态无功补偿设备作为主要动态无功补偿设备；计算n个动态无功补偿设备备用容量，建立动态无功备用优化模型，并求解该动态无功备用优化模型。本方法，考虑了极端运行情况，确定主要动态无功补偿设备，实现了通过优化调节尽可能少的动态无功补偿设备满足极端条件下的动态无功备用调节。
Description
技术领域
本发明属于交直流电网技术领域，确切地说是涉及一种交直流电网动态无功备用优化方法。
背景技术
在特高压直流大容量多馈入背景下，当遇到电网直流闭锁或交流系统故障等扰动时，交直流系统无功功率将发生大规模交换和转移，如果动态电网的无功调节资源不足，将无法满足电网电压稳定性要求，另外，特高压直流换流站所配置的大量电容、电抗器，其控制策略仅满足换流站站内电压控制要求，难以与特高压直流近区电压控制相协调。为了保障电网的安全稳定运行，急需提升动态无功支撑能力以增强动态无功备用。
在现有技术中，往往强调协调全网的动态无功电源，在预想事故条件下，以动态无功备用容量最大为目标来确定动态无功电源的稳态出力与动态备用容量最优方案。没有考虑极端运行方式下的稳态运行边界，比如交流严重故障、直流闭锁等预想事故条件和其他极端运行方式。
影响暂态电压稳定性的因素有很多，直流传输功率及对应换流站的补偿无功过欠补状态、换流站耦合母线电压的稳态运行点、换流站近区厂站的稳态电压和无功出力及其动态备用等都是其中的影响因素，如果片面强调暂态电压支撑能力最强、动态无功备用容量最大，势必影响交直流电网稳态无功的可调范围，甚至导致稳态无功的分布不均，网损增大，电压合格率降低，离散调压设备的频繁动作。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的是提供一种交直流电网动态无功备用优化方法，能兼顾稳态和暂态无功调节的双重要求，提高动态无功支撑能力，增强动态无功备用。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案:
一种交直流电网动态无功备用优化方法，其特征在于，方法包括以下步骤：
S1:将直流近区电网的严重交流故障、换流器闭锁和连续换相失败作为事故集条件，确定关键节点集合，并依次对节点进行排序；
S2:调整动态无功补偿设备的无功出力，并计算动态无功补偿设备的轨迹灵敏度；
S3：对m个动态无功补偿设备进行排序，并计算动态无功补偿设备的权重系数；
S4：选择权重系数大的n个动态无功补偿设备作为主要动态无功补偿设备；
S5：计算n个动态无功补偿设备备用容量，建立动态无功备用优化模型，并求解该动态无功备用优化模型。
进一步的，直流近区电网的严重交流故障模拟条件包括：换流站所有进线的N-1三永故障、换流站同塔双回进线的N-2故障和交流系统最小开机方式。
进一步的，换流器闭锁故障模拟条件包括：额定直流功率运行、交流最小开机方式。
进一步的，连续换相失败故障模拟条件包括：最小开机方式、直流系统过补运行。
进一步的，步骤S1包括以下步骤：
S1.1：将直流近区电网的严重交流故障、换流器闭锁和连续换相失败作为事故集条件，根据故障期间各节点电压水平确定关键节点集合；
S1.2：根据故障严重情况依次对节点进行排序，优先排列发生电压暂态失稳的节点，根据节点最低电压和失稳速度排序；对于恢复稳定的故障，比较各节点的电压恢复到0.8pu以上的时间，由大到小进行排序；
S1.3：将每个节点在不同故障下的排序数值相加，再由小到大排列，从而得到节点排序，把排在前面的节点确定为关键节点。
进一步的，主要动态无功补偿设备的数量n不大于动态无功补偿设备的数量m。
进一步的，动态无功补偿设备包括连续调压设备和离散调压设备中的一种或多种。
进一步的，连续调压设备包括：发电机、调相机、SVC、SVG中的一种或多种。
进一步的，离散调压设备包括有载调压变压器、电容电抗无功补偿设备、换流变压器中的一种或多种。
在现有的动态无功备用优化方法中，一般采用仿真计算方法为所有的调压设备在其能力范围的优化，在满足电压幅值安全约束的条件下使系统的动态无功备用容量最大。也就是说，该方法虽然在从理论上可以实现薄弱节点的暂态电压支撑能力最强，但要求所有调压设备参与优化，不符合实际，不具有可操作性。
本发明结合电力实际运行情况，以直流近区电网的严重交流故障、换流器闭锁和连续换相失败作为事故集条件，通过仿真确定关键节点集合，并依次对节点进行排序；计算各无功补偿设备的灵敏度，计算各无功补偿设备的权重系数，根据权重确定主要动态无功补偿设备，计算主要动态无功补偿设备备用容量，建立动态无功备用优化模型，并求解该模型。考虑了极端运行情况，如交流严重故障、直流闭锁等。确定了主要动态无功补偿设备，强调主要动态无功补偿设备的暂态电压支撑作用而不是所有动态无功补偿设备的综合协调作用。实现了通过尽可能少的动态无功补偿设备的优化调节来满足极端条件下暂态电压的安全要求。且避免了因片面强调暂态电压支撑能力最强、动态无功备用容量最大，带来的影响交直流电网稳态无功的可调范围，甚至导致稳态无功的分布不均，网损增大，电压合格率降低，离散调压设备的频繁动作等后果，兼顾了稳态和暂态无功调节的双重要求，提高动态无功支撑能力，增强动态无功备用。
附图说明
下面结合附图对本发明做进一步的详细说明。
图1为本发明一个实施例提供的动态无功备用优化方法的流程流程图；
图2为本发明另一实施例提供的动态无功备用优化方法的流程流程图；
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步说明。显然，所描述的实施例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。
请参考图1，图1为本发明一个实施例提供的动态无功备用优化方法的流程示意图，本发明公开了一种交直流电网动态无功备用优化方法，该方法包括以下步骤：
S1:将直流近区电网的严重交流故障、换流器闭锁和连续换相失败作为事故集条件，确定关键节点集合，并依次对节点进行排序；
S2:调整动态无功补偿设备的无功出力，并计算动态无功补偿设备的轨迹灵敏度；
S3：对m个动态无功补偿设备进行排序，并计算动态无功补偿设备的权重系数；
S4：选择权重系数大的n个动态无功补偿设备作为主要动态无功补偿设备；
S5：计算n个动态无功补偿设备备用容量，建立动态无功备用优化模型，并求解该动态无功备用优化模型。
在一些优选的实施例中，直流近区电网的严重交流故障模拟条件包括：换流站所有进线的N-1三永故障、换流站同塔双回进线的N-2故障和交流系统最小开机方式。换流器闭锁故障模拟条件包括：额定直流功率运行、交流最小开机方式。连续换相失败故障模拟条件包括：最小开机方式、直流系统过补运行。
请参考图2，图2是本发明另一实施例提供的动态无功备用优化方法的流程流程图。在本实施例中，步骤S1包括以下步骤：
S1.1：将直流近区电网的严重交流故障、换流器闭锁和连续换相失败作为事故集条件，根据故障期间各节点电压水平确定关键节点集合；
S1.2：根据故障严重情况依次对节点进行排序，优先排列发生电压暂态失稳的节点，根据节点最低电压和失稳速度排序；对于恢复稳定的故障，比较各节点的电压恢复到0.8pu以上的时间，由大到小进行排序；
S1.3：将每个节点在不同故障下的排序数值相加，再由小到大排列，从而得到节点排序，把排在前面的节点确定为关键节点。
为了通过尽可能少的主要动态无功补偿设备的优化调节来满足电压调节要求，主要动态无功补偿设备的数量n不大于动态无功补偿设备的数量m，且可以根据电力运行实际需求设定n和m的大小关系或者n个主要动态无功补偿设备权重之和与m个动态无功补偿设备权重之和的比例关系。
进一步的，动态无功补偿设备包括连续调压设备和离散调压设备中的一种或多种。其中，连续调压设备包括：发电机、调相机、SVC、SVG中的一种或多种，离散调压设备包括有载调压变压器、电容电抗无功补偿设备、换流变压器中的一种或多种。
本发明提供的交直流电网动态无功备用优化方法，考虑了极端运行情况，如交流严重故障、直流闭锁等。确定了主要动态无功补偿设备，强调主要动态无功补偿设备的暂态电压支撑作用而不是所有动态无功补偿设备的综合协调作用。实现了通过尽可能少的动态无功补偿设备的优化调节来满足极端条件下暂态电压的安全要求。且避免了因片面强调暂态电压支撑能力最强、动态无功备用容量最大，带来的影响交直流电网稳态无功的可调范围，甚至导致稳态无功的分布不均，网损增大，电压合格率降低，离散调压设备的频繁动作等后果，兼顾了稳态和暂态无功调节的双重要求，提高动态无功支撑能力，增强动态无功备用。
至此，本领域技术人员应认识到，虽然本文已详尽示出和描述了本发明的多个示例性实施例，但是，在不脱离本发明精神和范围的情况下，仍可根据本发明公开的内容直接确定或推导出符合本发明原理的许多其他变型或修改。因此，本发明的范围应被理解和认定为覆盖了所有这些其他变型或修改。
Claims (9)
1.一种交直流电网动态无功备用优化方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
S1:将直流近区电网的严重交流故障、换流器闭锁和连续换相失败作为事故集条件，确定关键节点集合，并依次对节点进行排序；
S2:调整动态无功补偿设备的无功出力，并计算动态无功补偿设备的轨迹灵敏度；
S3：对m个动态无功补偿设备进行排序，并计算动态无功补偿设备的权重系数；
S4：选择权重系数大的n个动态无功补偿设备作为主要动态无功补偿设备；
S5：计算n个动态无功补偿设备备用容量，建立动态无功备用优化模型，并求解该动态无功备用优化模型。
2.根据权利要求1所述的一种交直流电网动态无功备用优化方法，其特征在于，直流近区电网的严重交流故障模拟条件包括：换流站所有进线的N-1三永故障、换流站同塔双回进线的N-2故障和交流系统最小开机方式。
3.根据权利要求1所述的一种交直流电网动态无功备用优化方法，其特征在于，换流器闭锁故障模拟条件包括：额定直流功率运行、交流最小开机方式。
4.根据权利要求1所述的一种交直流电网动态无功备用优化方法，其特征在于，连续换相失败故障模拟条件包括：最小开机方式、直流系统过补运行。
5.根据权利要求1所述的一种交直流电网动态无功备用优化方法，其特征在于，所述S1包括以下步骤：
S1.1：将直流近区电网的严重交流故障、换流器闭锁和连续换相失败作为事故集条件，根据故障期间各节点电压水平确定关键节点集合；
S1.2：根据故障严重情况依次对节点进行排序，优先排列发生电压暂态失稳的节点，根据节点最低电压和失稳速度排序；对于恢复稳定的故障，比较各节点的电压恢复到0.8pu以上的时间，由大到小进行排序；
S1.3：将每个节点在不同故障下的排序数值相加，再由小到大排列，从而得到节点排序，把排在前面的节点确定为关键节点。
6.根据权利要求1所述的一种交直流电网动态无功备用优化方法，其特征在于，主要动态无功补偿设备的数量n不大于动态无功补偿设备的数量m。
7.根据权利要求1所述的一种交直流电网动态无功备用优化方法，其特征在于，所述动态无功补偿设备包括连续调压设备和离散调压设备中的一种或多种。
8.根据权利要求7所述的一种交直流电网动态无功备用优化方法，其特征在于，所述连续调压设备包括：发电机、调相机、SVC、SVG中的一种或多种。
9.根据权利要求7所述的一种交直流电网动态无功备用优化方法，其特征在于，所述离散调压设备包括有载调压变压器、电容电抗无功补偿设备、换流变压器中的一种或多种。
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