CN113890078B - 一种基于vdcol参数优化的多直流协调恢复方法 - Google Patents

一种基于vdcol参数优化的多直流协调恢复方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于电力系统及其自动化技术领域，尤其涉及一种基于VDCOL参数优化的多直流协调恢复方法，基于直流的有效短路比、直流的动态无功支撑以及直流承受的最大换相失败次数来确定直流恢复迫切性指标；并根据直流恢复迫切性指标对直流进行排序，再分别针对每一条需要恢复的直流计算其VDCOL启动电压；因此本发明根据直流恢复紧迫性、直流自身恢复能力及恢复过程中对其它直流的影响不同来差异化直流VDCOL环节启动电压的参数，调整不同直流的恢复迫切性，提高直流恢复效率，减小同送同受直流同时换相对电网功率的冲击。进而避免了同送同受多直流同时或连续换相失败下可能引发的送端电网过电压、高频等风险的技术问题。

Description

一种基于VDCOL参数优化的多直流协调恢复方法
技术领域
本发明属于电力系统及其自动化技术领域，尤其涉及一种基于VDCOL参数优化的多直流协调恢复方法。
背景技术
我国一次能源与负荷呈逆向分布，为满足西南水电等大规模清洁能源送出、负荷中心电力供应、节能减排等方面的迫切需求，国家电网大力发展适用于远距离、大容量输电的特高压交、直流技术，电网大范围优化配置资源能力显著提升。与此同时，电网一体化特征不断加强，电网送受端、交直流之间耦合日趋紧密，电网运行呈现许多新特点。
目前在同送同受多直流同时或连续换相失败下可能引发的送端电网过电压、高频等风险是制约同送同受直流承载能力的主要因素。
发明内容
本发明提供了一种基于VDCOL参数优化的多直流协调恢复方法，拟解决同送同受多直流同时或连续换相失败下可能引发送端电网过电压、高频等风险的技术问题。
解决上述技术问题，本发明采用了如下技术方案；
一种基于VDCOL参数优化的多直流协调恢复方法，包括以下步骤：
步骤1：计算多馈入有效短路比；
直流换相失败后恢复能力与交流系统支撑能力密切相关，交流系统支撑能力越强，越有利于直流快速恢复，多馈入有效短路比是评估直流落点交流系统强度的指标，反应落点交流系统强度的指标，反应了落点交流系统对该直流的支撑能力，因此有效短路比指标越大，直流抵抗换相失败的能力越强、换相失败后恢复越迅速。
步骤2：计算直流动态无功支撑指标；
直流运行需要消耗一定量的无功功率，直流系统额定运行时消耗无功为传输功率的 40％-60％，换流站内会布置配套滤波器用以支撑直流运行。当交流故障引发换相失败时，站内的无功储备对电压恢复尤为重要，充足的无功能显著提高电压恢复稳定性，降低后继换相失败风险，因此，除滤波器外，直流换流站近区还配置有静止无功补偿器SVC、静止同步补偿器STATCOM、调相机等动态无功补偿装置。
步骤3：确定直流最大换向失败承受次数；
当直流输送功率较大时，多直流同时换相失败的功率冲击可能威胁送受端电网安全稳定运行，同时换相失败会造成送端电网出现严重的高频问题。因此，受直流送受端系统安全稳定性的不同约束，各直流恢复紧迫性也不同。通过各直流送受端稳定约束下能够承受的最大换向失败次数来表征直流恢复的迫切程度。直流承受最大换相失败的次数越小，表示该直流恢复的迫切程度越高，需要越快恢复。
步骤4：确定直流恢复迫切性指标；
基于上述步骤中的相关分析可知，(1)直流的有效短路比越小，其换相失败后的恢复能力越弱，在避免其发生后继换相失败的同时需要电网内其他资源的协调支撑，其恢复的迫切性越高；即直流的有效短路比越小，则直流恢复的迫切性就越高；
(2)直流的动态无功支撑越强，则换相失败后自身恢复能力越强，直流恢复的迫切性就越低；
(3)直流承受的最大换相失败次数越小，该直流恢复的优先级越高。
因此本发明的步骤4中通过直流的有效短路比、直流的动态无功支撑以及直流承受的最大换相失败次数来确定直流恢复迫切性指标。
步骤5：基于直流恢复迫切性指标，对多直流协调恢复进行排序；
步骤6：计算各直流VDCOL启动电压。
优选的，步骤1中用于计算多馈入有效短路比的计算公式如下：
Figure GDA0003737377620000021
式中MESCRi为第i回直流的有效短路比；Saci为第i回直流交流侧短路容量；Qci为第i 回直流交流侧换流母线上并联的无功补偿；Pdeqi为考虑其他直流影响后的等值直流功率；Zeqii为第i回直流交流侧等值阻抗；Zci为第i回直流并联无功补偿的等值阻抗；Zeqij为第i回直流与第j回直流交流侧之间的等值转移阻抗；Pdj为第j回直流的直流功率。
优选的，所述步骤2包括以下步骤：
步骤2.1：采用多馈入交互作用因子MIIF衡量多馈入直流系统不同直流间相互作用强度的指标；采用如下公式计算同送同受直流中第j回直流对i回直流的动态无功支撑的影响程度：
Aij＝MiIFij*Qsj
式中，MIIFij为j回直流与i回直流间的交互作用因子，Qsj为第j回直流受端环流站近区的动态无功补偿总容量；
步骤2.2：计算同送同受的其余直流对第i回直流总的动态无功支撑的影响程度，公式如下：
Figure GDA0003737377620000031
步骤2.3：将步骤2.1和步骤2.3中的公式标幺化得到如下公式：
Figure GDA0003737377620000032
优选的，步骤4中基于直流的有效短路比、直流的动态无功支撑以及直流承受的最大换相失败次数确定直流恢复迫切性指标；具体计算公式如下：
Figure GDA0003737377620000033
Figure GDA0003737377620000034
式中，Ni为第i回直流能够承受的最大换相失败次数；Ki表征第i回直流的权重因子；Pdci为第i回直流的输送功率；
Figure GDA0003737377620000035
为n条同送同受直流输送的功率总和；MESCRi为第i回直流的有效短路比；Ai为第i回直流的动态无功支撑指标；
优选的，所述步骤5基于步骤4中计算的所有i回直流的直流恢复迫切性指标按计算结果从小到大进行排序；优先恢复直流恢复迫切性指标小的直流。
优选的，步骤6中所述各直流VDCOL启动电压按照如下公式计算：
Figure GDA0003737377620000036
式中，n表示有n条直流参与协调，每条直流的启动电压Umax取值按照ΔY进行分档；
Umaxi＝Umax-ΔY*(k-1)
式中k表示第i直流在步骤5中的排序位置；Umaxi表示第i条直流的启动电压。
所述Umax的取值范围为0.5pu～0.9pu。
与现有技术相比本发明的有益效果是：本发明基于直流的有效短路比、直流的动态无功支撑以及直流承受的最大换相失败次数来确定直流恢复迫切性指标；并根据直流恢复迫切性指标对直流进行排序，再分别针对每一条需要恢复的直流计算其VDCOL启动电压；因此本发明根据直流恢复紧迫性、直流自身恢复能力及恢复过程中对其它直流的影响不同来差异化直流VDCOL环节启动电压的参数，调整不同直流的恢复迫切性，提高直流恢复效率，减小同送同受直流同时换相对电网功率的冲击。进而避免了同送同受多直流同时或连续换相失败下可能引发的送端电网过电压、高频等风险的技术问题。
附图说明
图1是本发明处理流程示意图；
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，都属于本发明保护的范围。
参见附图1所示，一种基于VDCOL参数优化的多直流协调恢复方法，包括以下步骤：
步骤1：计算多馈入有效短路比；用于计算多馈入有效短路比的计算公式如下：
Figure GDA0003737377620000041
式中MESCRi为第i回直流的有效短路比；Saci为第i回直流交流侧短路容量；Qci为第i 回直流交流侧换流母线上并联的无功补偿；Pdeqi为考虑其他直流影响后的等值直流功率；Zeqii为第i回直流交流侧等值阻抗；Zci为第i回直流并联无功补偿的等值阻抗；Zeqij为第i回直流与第j回直流交流侧之间的等值转移阻抗；Pdj为第j回直流的直流功率。
直流换相失败后恢复能力与交流系统支撑能力密切相关，交流系统支撑能力越强，越有利于直流快速恢复，多馈入有效短路比是评估直流落点交流系统强度的指标，反应落点交流系统强度的指标，反应了落点交流系统对该直流的支撑能力，因此有效短路比指标越大，直流抵抗换相失败的能力越强、换相失败后恢复越迅速。
步骤2：计算直流动态无功支撑指标；
直流运行需要消耗一定量的无功功率，直流系统额定运行时消耗无功为传输功率的 40％-60％，换流站内会布置配套滤波器用以支撑直流运行。当交流故障引发换相失败时，站内的无功储备对电压恢复尤为重要，充足的无功能显著提高电压恢复稳定性，降低后继换相失败风险，因此，除滤波器外，直流换流站近区还配置有静止无功补偿器SVC、静止同步补偿器STATCOM、调相机等动态无功补偿装置。
多馈入交互作用因子MIIF是衡量多馈入直流系统不同直流间相互作用强度的指标，能够反映各直流间相互耦合的紧密程度，MIIF越大表明直流间的相互作用越强。
因此，所述步骤2包括以下步骤：
步骤2.1：采用多馈入交互作用因子MIIF衡量多馈入直流系统不同直流间相互作用强度的指标；采用如下公式计算同送同受直流中第j回直流对i回直流的动态无功支撑的影响程度：
Aij＝MIIFij*Qsj
式中，MIIFij为j回直流与i回直流间的交互作用因子，Qsj为第j回直流受端环流站近区的动态无功补偿总容量；
步骤2.2：计算同送同受的其余直流对第i回直流总的动态无功支撑的影响程度，公式如下：
Figure GDA0003737377620000051
步骤2.3：将步骤2.1和步骤2.3中的公式标幺化得到如下公式：
Figure GDA0003737377620000052
步骤3：确定直流最大换向失败承受次数；
当直流输送功率较大时，多直流同时换相失败的功率冲击可能威胁送受端电网安全稳定运行，同时换相失败会造成送端电网出现严重的高频问题。因此，受直流送受端系统安全稳定性的不同约束，各直流恢复紧迫性也不同。通过各直流送受端稳定约束下能够承受的最大换向失败次数来表征直流恢复的迫切程度。直流承受最大换相失败的次数越小，表示该直流恢复的迫切程度越高，需要越快恢复。
步骤4：确定直流恢复迫切性指标；
基于上述步骤中的相关分析可知，(1)直流的有效短路比越小，其换相失败后的恢复能力越弱，在避免其发生后继换相失败的同时需要电网内其他资源的协调支撑，其恢复的迫切性越高；即直流的有效短路比越小，则直流恢复的迫切性就越高；
(2)直流的动态无功支撑越强，则换相失败后自身恢复能力越强，直流恢复的迫切性就越低；
(3)直流承受的最大换相失败次数越小，该直流恢复的优先级越高。
因此本发明的步骤4中通过直流的有效短路比、直流的动态无功支撑以及直流承受的最大换相失败次数来确定直流恢复迫切性指标。
步骤4中基于直流的有效短路比、直流的动态无功支撑以及直流承受的最大换相失败次数确定直流恢复迫切性指标；具体计算公式如下：
Figure GDA0003737377620000053
Figure GDA0003737377620000054
式中，Ni 为第i回直流能够承受的最大换相失败次数；Ki 表征第i回直流的权重因子；Pdci 为第i回直流的输送功率；
Figure GDA0003737377620000061
为n条同送同受直流输送的功率总和；MESCRi为第i回直流的有效短路比；Ai为第i回直流的动态无功支撑指标；
其中DCRPIi指标越大，表明第i回直流的自身恢复能力越强；DCRPIi指标越小，第i回直流恢复能力弱，则DCRPIi指标小的相对于DCRPIi指标大的优先恢复。
步骤5：基于直流恢复迫切性指标，对多直流协调恢复进行排序；
步骤6：计算各直流VDCOL启动电压。
优选的，所述步骤5基于步骤4中计算的所有i回直流的直流恢复迫切性指标按计算结果从小到大进行排序；优先恢复直流恢复迫切性指标小的直流。
步骤6中所述各直流VDCOL启动电压按照如下公式计算：
Figure GDA0003737377620000062
式中，n表示有n条直流参与协调，每条直流的启动电压Umax取值按照ΔY进行分档；
Umaxi＝Umax-ΔY*(k-1)
式中k表示第i直流在步骤5中的排序位置；Umaxi表示第i条直流的启动电压。
所述Umax的取值范围为0.5pu～0.9pu。
所述VDCOL为低压限流环节。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (5)

1.一种基于VDCOL参数优化的多直流协调恢复方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：计算多馈入有效短路比：
Figure FDA0003737377610000011
式中MESCRi为第i回直流的有效短路比；Saci为第i回直流交流侧短路容量；Qci为第i回直流交流侧换流母线上并联的无功补偿；Pdeqi为考虑其他直流影响后的等值直流功率；Zeqii为第i回直流交流侧等值阻抗；Zci为第i回直流并联无功补偿的等值阻抗；Zeqij为第i回直流与第j回直流交流侧之间的等值转移阻抗；Pdj为第j回直流的直流功率；Pdi 为第 i 回直流的直流功率；
步骤2：计算直流动态无功支撑指标；
步骤3：确定直流最大换向失败承受次数；
步骤4：确定直流恢复迫切性指标：
基于直流的有效短路比、直流的动态无功支撑以及直流承受的最大换相失败次数确定直流恢复迫切性指标；具体计算公式如下：
Figure FDA0003737377610000012
Figure FDA0003737377610000013
式中，Ni为第i回直流能够承受的最大换相失败次数；Ki表征第i回直流的权重因子；Pdci为第i回直流的输送功率；
Figure FDA0003737377610000014
为n条同送同受直流输送的功率总和； Ai为第i回直流的动态无功支撑指标；
步骤5：基于直流恢复迫切性指标，对多直流协调恢复进行排序；
步骤6：计算各直流VDCOL启动电压。
2.根据权利要求1所述的一种基于VDCOL参数优化的多直流协调恢复方法，其特征在于，所述步骤2包括以下步骤：
步骤2.1：采用多馈入交互作用因子MIIF衡量多馈入直流系统不同直流间相互作用强度的指标；采用如下公式计算同送同受直流中第j回直流对i回直流的动态无功支撑的影响程度：
Aij＝MIIFij*Qsj
式中，MIIFij为j回直流与i回直流间的交互作用因子，Qsj为第j回直流受端环流站近区的动态无功补偿总容量；
步骤2.2：计算同送同受的其余直流对第i回直流总的动态无功支撑的影响程度，公式如下：
Figure 248394DEST_PATH_FDA0003737377610000021
步骤2.3：将步骤2.1和步骤2.3中的公式标幺化得到如下公式：
Figure 165535DEST_PATH_FDA0003737377610000022
。
3.根据权利要求1所述的一种基于VDCOL参数优化的多直流协调恢复方法，其特征在于，所述步骤5基于步骤4中计算的所有i回直流的直流恢复迫切性指标按计算结果从小到大进行排序；优先恢复直流恢复迫切性指标小的直流。
4.根据权利要求3所述的一种基于VDCOL参数优化的多直流协调恢复方法，其特征在于，步骤6中所述各直流VDCOL启动电压按照如下公式计算：
Figure FDA0003737377610000023
式中，n表示有n条直流参与协调，每条直流的启动电压Umax取值按照ΔY进行分档；
Umaxi＝Umax-ΔY*(k-1)
式中k表示第i直流在步骤5中的排序位置；Umaxi表示第i条直流的启动电压。
5.根据权利要求4所述的一种基于VDCOL参数优化的多直流协调恢复方法，其特征在于，所述Umax的取值范围为0.5pu～0.9pu。
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