CN114844130A - 一种提升电网电压强度的调相机优化配置方法及系统 - Google Patents

一种提升电网电压强度的调相机优化配置方法及系统 Download PDF

Info

Publication number
CN114844130A
CN114844130A CN202111175177.1A CN202111175177A CN114844130A CN 114844130 A CN114844130 A CN 114844130A CN 202111175177 A CN202111175177 A CN 202111175177A CN 114844130 A CN114844130 A CN 114844130A
Authority
CN
China
Prior art keywords
circuit ratio
short
new energy
grid
connected point
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202111175177.1A
Other languages
English (en)
Inventor
孙华东
周莹坤
贺静波
徐式蕴
张怡
郭强
赵兵
刘新元
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
State Grid Corp of China SGCC
China Electric Power Research Institute Co Ltd CEPRI
State Grid Shanxi Electric Power Co Ltd
Original Assignee
State Grid Corp of China SGCC
China Electric Power Research Institute Co Ltd CEPRI
State Grid Shanxi Electric Power Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by State Grid Corp of China SGCC, China Electric Power Research Institute Co Ltd CEPRI, State Grid Shanxi Electric Power Co Ltd filed Critical State Grid Corp of China SGCC
Priority to CN202111175177.1A priority Critical patent/CN114844130A/zh
Publication of CN114844130A publication Critical patent/CN114844130A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J5/00—Circuit arrangements for transfer of electric power between ac networks and dc networks
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
    • H02J3/002—Flicker reduction, e.g. compensation of flicker introduced by non-linear load
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
    • H02J3/007—Arrangements for selectively connecting the load or loads to one or several among a plurality of power lines or power sources
    • H02J3/0075—Arrangements for selectively connecting the load or loads to one or several among a plurality of power lines or power sources for providing alternative feeding paths between load and source according to economic or energy efficiency considerations, e.g. economic dispatch
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
    • H02J3/12—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks for adjusting voltage in ac networks by changing a characteristic of the network load
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
    • H02J3/38—Arrangements for parallely feeding a single network by two or more generators, converters or transformers
    • H02J3/381—Dispersed generators
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
    • H02J3/38—Arrangements for parallely feeding a single network by two or more generators, converters or transformers
    • H02J3/40—Synchronising a generator for connection to a network or to another generator
    • H02J3/44—Synchronising a generator for connection to a network or to another generator with means for ensuring correct phase sequence
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J2300/00—Systems for supplying or distributing electric power characterised by decentralized, dispersed, or local generation
    • H02J2300/20—The dispersed energy generation being of renewable origin
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E40/00—Technologies for an efficient electrical power generation, transmission or distribution
    • Y02E40/30—Reactive power compensation

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Nonlinear Science (AREA)
  • Supply And Distribution Of Alternating Current (AREA)

Abstract

本发明公开了一种提升电网电压强度的调相机优化配置方法及系统，方法包括：所述方法包括：确定多个目标新能源场站接入交直流混联电网时，使得电网系统稳定运行的多个目标新能源场站的短路比临界值；计算多个目标新能源场站中每个新能源场站短路比；依次将每个新能源场站短路比与所述短路比临界值进行比较；当存在新能源场站短路比小于所述短路比临界值时，基于预先确定的调相机优化配置目标确定调相机的配置数量，使得多个目标新能源场站中每个新能源场站短路比大于所述短路比临界值。

Description

一种提升电网电压强度的调相机优化配置方法及系统
技术领域
本发明涉及多新能源场站接入交直流混联电网规划及运行控制技术领域，更具体地，涉及一种提提升电网电压强度的调相机优化配置方法及系统。
背景技术
大容量特高压交直流远距离输电是解决大型新能源基地外送和防治大气污染的重要举措，但是新能源发电设备自身的脆弱性和弱支撑性特性也给电网的安全稳定运行带来了一系列的挑战，如新能源发电机组大规模接入弱电网引发的机组自身振荡及过电压问题，严重制约了电网的安全以及新能源的送出。
随着电网中传统同步机被大规模新能源逐步取代，电网强度逐渐减弱，对于新能源的接纳能力也逐步降低。具体体现在稳态运行时，无功平衡调节困难；在电网发生扰动时，新能源机端电压波动范围大，易触发高低穿故障控制切换，引发连锁故障；在网架强度较弱时，由于电网电压存在较大波动，新能源锁相环难以跟随电网频率和相位，造成振荡，这些都会对电网安全稳定运行造成极大挑战。
调相机作为同步电机的一种，可以有效提升系统短路容量，增强电网强度，提高电网发生扰动时的电压支撑能力。由于调相机是旋转元件，受限于一次投资，维护成本，场地选取等因素，在规划阶段需要考虑详细的调相机的配置方案；在运行阶段，为保障系统的安全稳定运行，也需要考虑加装调相机作为提升系统强度的有效措施。
在交直流混联电网中，调相机一般采用集中接入直流换流母线的配置方式，为电网故障扰动后的安全稳定运行提供必要的无功电压支撑。随着交直流混联电网中多新能源场站接入，为增强多新能源场站接入系统强度，除了在换流站配置集中式调相机之外，在新能源场站不同电压等级并网点或汇集站母线也需要相应的配置分布式调相机。然而现阶段尚无工程实用的调相机配置流程，亟需开展新能源场站的调相机优化配置研究。
因此，需要一种技术，以实现提升电网电压强度的调相机优化配置方案。
发明内容
本发明技术方案提供一种提升电网电压强度的调相机优化配置方法及系统，以解决如何对提升电网电压强度的调相机优化配置的问题。
为了解决上述问题，本发明提供了一种提升电网电压强度的调相机优化配置方法，所述方法包括：
确定多个目标新能源场站接入交直流混联电网时，使得电网系统稳定运行的多个目标新能源场站的短路比临界值；
计算多个目标新能源场站中每个新能源场站短路比；
依次将每个新能源场站短路比与所述短路比临界值进行比较；
当存在新能源场站短路比小于所述短路比临界值时，基于预先确定的调相机优化配置目标确定调相机的配置数量，使得多个目标新能源场站中每个新能源场站短路比大于所述短路比临界值。
优选地，所述多个目标新能源场站的短路比临界值包括：多个目标新能源场站的机端短路比临界值和多个目标新能源场站的并网点短路比临界值；
所述多个目标新能源场站中每个新能源场站短路比包括：多个目标新能源场站中每个新能源场站的机端短路比和每个新能源场站的并网点短路比。
优选地，所述方法包括：
依次将每个新能源场站的机端短路比与所述机端短路比临界值进行比较，以及依次将每个新能源场站的并网点短路比与所述并网点短路比临界值进行比较；
当存在机端短路比小于所述机端短路比临界值，和/或，并网点短路比小于所述并网点短路比临界值时，基于预先确定的调相机优化配置目标确定调相机的配置数量，使得多个目标新能源场站中每个机端短路比大于所述机端短路比临界值，以及每个并网点短路比大于所述并网点短路比临界值。
优选地，多个目标新能源场站中每个新能源场站的机端短路比和每个新能源场站的并网点短路比，计算公式为：
Figure BDA0003295164690000031
其中：
MRSCRm为第m个新能源场站的机端短路比和第m个新能源场站的并网点短路比；n是指新能源发电单元的总数；
Figure BDA0003295164690000032
为新能源场站与发电单元i的并网点电压；
Figure BDA0003295164690000033
为新能源场站与发电单元i的并网点标称电压；
Figure BDA0003295164690000034
分别为新能源场站发电单元j自并网点注入电网的电流；
Figure BDA0003295164690000041
为新能源场站与发电单元i的自并网点注入电网的电流；
Figure BDA0003295164690000042
为新能源并网点母线的交流电网等值阻抗矩阵Zeq的第a行、a列元素；
Figure BDA0003295164690000043
为新能源并网点母线的交流电网等值阻抗矩阵Zeq的第a行、b列元素。
优选地，所述基于预先确定的调相机优化配置目标确定调相机的配置数量，包括：
确定仅在换流站交流母线上集中配置的调相机的最小集中配置数量；
分别在换流站交流母线上集中配置最小集中配置数量范围内的不同数量调相机，基于预先确定的调相机优化配置目标确定分布式调相机的配置数量，使得多个目标新能源场站中每个新能源场站短路比大于所述短路比临界值。
优选地，所述调相机优化配置目标为：为使得多个目标新能源场站中每个新能源场站的机端短路比大于所述机端短路比临界值，以及每个新能源场站的并网点短路比大于所述并网点短路比临界值时，基于调相机优化目标函数确定调相机优化配置方案；所述调相机优化目标函数为：
minS＝min(SC+SG+SS)
其中，S为调相机总配置数量，SC为换流站交流母线上集中配置的调相机数量，SG为新能源并网点低压侧母线上分布式调相机配置数量，SS为新能源站交流母线上分布式调相机配置数量。
优选地，所述基于调相机优化目标函数确定调相机优化配置方案，还包括确定短路比判断公式：
Figure BDA0003295164690000044
其中，MRSCRG为机端短路比，MRSCRGmin为机端短路比临界值，MRSCRS为并网点短路比，MRSCRSmin为并网点短路比临界值；
当新能源多场站的机端短路比或并网点短路比不满足所述短路比判断公式时，基于所述机端短路比临界值以及所述并网点短路比临界值，确定仅在换流站交流母线上集中配置的调相机数量；重新计算换流站交流母线上集中配置的调相机后的新能源多场站的机端短路比和并网点短路比，判断计算出的新能源多场站的机端短路比或并网点短路比是否满足所述短路比判断公式；当计算出的换流站交流母线上集中配置的调相机后新能源多场站的机端短路比和并网点短路比满足所述短路比判断公式时，换流站交流母线上集中配置的调相机数量即为集中式调相机最小配置数量；
分别在换流站交流母线上集中配置最小集中配置数量范围内的不同数量调相机后，当计算出的换流站交流母线上集中配置的调相机后新能源多场站的所述并网点短路比大于所述并网点短路比临界值、所述机端短路比不大于所述机端短路比临界值时，在机端短路比的计算结果最低的新能源并网点低压侧母线上配置分布式调相机，直至重新计算出的配置分布式调相机后的新能源多场站的所述机端短路比大于所述机端短路比临界值时，停止在新能源并网点低压侧母线上配置分布式调相机；或者
分别在换流站交流母线上集中配置最小集中配置数量范围内的不同数量调相机后，当计算出的换流站交流母线上集中配置调相机后新能源多场站的所述并网点短路比不大于所述并网点短路比临界值、所述机端短路比大于所述机端短路比临界值时，在并网点短路比的计算结果最低的汇集母线配置分布式调相机，直至重新计算出的新能源多场站的所述并网点短路比大于所述并网点短路比临界值时，停止在并网点短路比的计算结果最低的汇集母线配置分布式调相机；或者
分别在换流站交流母线上集中配置最小集中配置数量范围内的不同数量调相机后，当计算出的换流站交流母线上集中配置的调相机后新能源多场站的所述并网点短路比不大于所述并网点短路比临界值、所述机端短路比不大于所述机端短路比临界值时，在机端短路比的计算结果最低的新能源并网点低压侧母线上配置分布式调相机，直至重新计算出的配置分布式调相机后的新能源多场站的所述机端短路比大于所述机端短路比临界值时，停止在机端短路比的计算结果最低的节点配置分布式调相机；重新计算配置分布式调相机后的新能源多场站的并网点短路比，判断计算出的配置分布式调相机后的新能源多场站的并网点短路比是否大于所述并网点短路比临界值；
当计算出的配置分布式调相机后的新能源多场站的并网点短路比不大于所述并网点短路比临界值时，在并网点短路比的计算结果最低的汇集母线配置分布式调相机，直至重新计算出的新能源多场站的所述并网点短路比大于所述并网点短路比临界值时，停止在并网点短路比的计算结果最低的汇集母线配置分布式调相机。
基于本发明的另一方面，本发明提供一种提升电网电压强度的调相机优化配置系统，所述系统包括：
初始单元，用于确定多个目标新能源场站接入交直流混联电网时，使得电网系统稳定运行的多个目标新能源场站的短路比临界值；
计算单元，用于计算多个目标新能源场站中每个新能源场站短路比；
比较单元，用于依次将每个新能源场站短路比与所述短路比临界值进行比较；
结果单元，用于当存在新能源场站短路比小于所述短路比临界值时，基于预先确定的调相机优化配置目标确定调相机的配置数量，使得多个目标新能源场站中每个新能源场站短路比大于所述短路比临界值。
优选地，所述多个目标新能源场站的短路比临界值包括：多个目标新能源场站的机端短路比临界值和多个目标新能源场站的并网点短路比临界值；
所述多个目标新能源场站中每个新能源场站短路比包括：多个目标新能源场站中每个新能源场站的机端短路比和每个新能源场站的并网点短路比。
优选地，其中，所述比较单元还用于，依次将每个新能源场站的机端短路比与所述机端短路比临界值进行比较，以及依次将每个新能源场站的并网点短路比与所述并网点短路比临界值进行比较；
所述结果单元还用于，当存在机端短路比小于所述，端短路比临界值，和/或，并网点短路比小于所述并网点短路比临界值时，基于预先确定的调相机优化配置目标确定调相机的配置数量，使得多个目标新能源场站中每个机端短路比大于所述机端短路比临界值，以及每个并网点短路比大于所述并网点短路比临界值。
优选地，其中，多个目标新能源场站中每个新能源场站的机端短路比和每个新能源场站的并网点短路比，计算公式为：
Figure BDA0003295164690000071
其中：
MRSCRm为第m个新能源场站的机端短路比和第m个新能源场站的并网点短路比；n是指新能源发电单元的总数；
Figure BDA0003295164690000072
为新能源场站与发电单元i的并网点电压；
Figure BDA0003295164690000073
为新能源场站与发电单元i的并网点标称电压；
Figure BDA0003295164690000074
分别为新能源场站发电单元j自并网点注入电网的电流；
Figure BDA0003295164690000075
为新能源场站与发电单元i的自并网点注入电网的电流；
Figure BDA0003295164690000081
为新能源并网母线点的交流电网等值阻抗矩阵Zeq的第a行、a列元素；
Figure BDA0003295164690000082
为新能源并网母线点的交流电网等值阻抗矩阵Zeq的第a行、b列元素。
优选地，所述结果单元用于，基于预先确定的调相机优化配置目标确定调相机的配置数量，还用于：
确定仅在换流站交流母线上集中配置的调相机的最小集中配置数量；
分别在换流站交流母线上集中配置最小集中配置数量范围内的不同数量调相机，基于预先确定的调相机优化配置目标确定分布式调相机的配置数量，使得多个目标新能源场站中每个新能源场站短路比大于所述短路比临界值。
优选地，所述调相机优化配置目标为：为使得多个目标新能源场站中每个新能源场站的机端短路比大于所述机端短路比临界值，以及每个新能源场站的并网点短路比大于所述并网点短路比临界值时，基于调相机优化目标函数确定调相机优化配置方案；所述调相机优化目标函数为：
minS＝min(SC+SG+SS)
其中，S为调相机总配置数量，SC为换流站交流母线上集中配置的调相机数量，SG为新能源并网点低压侧母线上分布式调相机配置数量，SS为新能源站交流母线上分布式调相机配置数量。
优选地，所述基于调相机优化目标函数确定调相机优化配置方案，还包括确定短路比判断公式：
Figure BDA0003295164690000083
其中，MRSCRG为机端短路比，MRSCRGmin为机端短路比临界值，MRSCRS为并网点短路比，MRSCRSmin为并网点短路比临界值；
当新能源多场站的机端短路比或并网点短路比不满足所述短路比判断公式时，基于所述机端短路比临界值以及所述并网点短路比临界值，确定仅在换流站交流母线上集中配置的调相机数量；重新计算换流站交流母线上集中配置的调相机后的新能源多场站的机端短路比和并网点短路比，判断计算出的新能源多场站的机端短路比或并网点短路比是否满足所述短路比判断公式；当计算出的换流站交流母线上集中配置的调相机后新能源多场站的机端短路比和并网点短路比满足所述短路比判断公式时，换流站交流母线上集中配置的调相机数量即为集中式调相机最小配置数量；
分别在换流站交流母线上集中配置最小集中配置数量范围内的不同数量调相机后，当计算出的换流站交流母线上集中配置的调相机后新能源多场站的所述并网点短路比大于所述并网点短路比临界值、所述机端短路比不大于所述机端短路比临界值时，在机端短路比的计算结果最低的新能源并网点低压侧母线上配置分布式调相机，直至重新计算出的配置分布式调相机后的新能源多场站的所述机端短路比大于所述机端短路比临界值时，停止在新能源并网点低压侧母线上配置分布式调相机；或者
分别在换流站交流母线上集中配置最小集中配置数量范围内的不同数量调相机后，当计算出的换流站交流母线上集中配置调相机后新能源多场站的所述并网点短路比不大于所述并网点短路比临界值、所述机端短路比大于所述机端短路比临界值时，在并网点短路比的计算结果最低的汇集母线配置分布式调相机，直至重新计算出的新能源多场站的所述并网点短路比大于所述并网点短路比临界值时，停止在并网点短路比的计算结果最低的汇集母线配置分布式调相机；或者
分别在换流站交流母线上集中配置最小集中配置数量范围内的不同数量调相机后，当计算出的换流站交流母线上集中配置的调相机后新能源多场站的所述并网点短路比不大于所述并网点短路比临界值、所述机端短路比不大于所述机端短路比临界值时，在机端短路比的计算结果最低的新能源并网点低压侧母线上配置分布式调相机，直至重新计算出的配置分布式调相机后的新能源多场站的所述机端短路比大于所述机端短路比临界值时，停止在机端短路比的计算结果最低的节点配置分布式调相机；重新计算配置分布式调相机后的新能源多场站的并网点短路比，判断计算出的配置分布式调相机后的新能源多场站的并网点短路比是否大于所述并网点短路比临界值；
当计算出的配置分布式调相机后的新能源多场站的并网点短路比不大于所述并网点短路比临界值时，在并网点短路比的计算结果最低的汇集母线配置分布式调相机，直至重新计算出的新能源多场站的所述并网点短路比大于所述并网点短路比临界值时，停止在并网点短路比的计算结果最低的汇集母线配置分布式调相机。
基于本发明的另一方面，本发明提供一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序用于执行上述提升电网电压强度的调相机优化配置方法。
基于本发明的另一方面，本发明提供一种电子设备，其特征在于，所述电子设备包括：
处理器；
用于存储所述处理器可执行指令的存储器；
所述处理器，用于从所述存储器中读取所述可执行指令，并执行上述提升电网电压强度的调相机优化配置方法。
本发明技术方案提供一种提升电网电压强度的调相机优化配置方法及系统，其中方法包括：方法包括：确定多个目标新能源场站接入交直流混联电网时，使得电网系统稳定运行的多个目标新能源场站的短路比临界值；计算多个目标新能源场站中每个新能源场站短路比；依次将每个新能源场站短路比与短路比临界值进行比较；当存在新能源场站短路比小于短路比临界值时，基于预先确定的调相机优化配置目标确定调相机的配置数量，使得多个目标新能源场站中每个新能源场站短路比大于短路比临界值。
本发明技术方案提出了一种提升电网电压强度的调相机优化配置方法及系统，是基于新能源多场站短路比的计算结果，得到大规模新能源接入交直流混联电网的薄弱点，在系统薄弱点配置适当容量的集中式或分布式调相机，最大化同步调相机配置效果的同时使同步调相机配置容量最小，即获得更优的经济性，确保新能源安全并网，提升电网电压强度，防止新能源发电设备振荡引起的新能源场站大面积脱网。
附图说明
通过参考下面的附图，可以更为完整地理解本发明的示例性实施方式：
图1为根据本发明优选实施方式的一种提升电网电压强度的调相机优化配置方法流程图；
图2为根据本发明优选实施方式的包含n个新能源场站的多新能源场站接入系统简化示意图；
图3为根据本发明优选实施方式的基于短路比计算结果的调相机配置流程图；
图4为根据本发明优选实施方式的分布式调相机具体配置方法的流程图；
图5为根据本发明优选实施方式的调相机配置测试电网机构图；
图6为根据本发明优选实施方式的算例选取的系统新能源大发工况下发生三相短路故障后的仿真波形图；
图7为根据本发明优选实施方式的算例选取的系统新能源大发工况下，在配置调相机后，发生三相短路故障后的仿真波形图；以及
图8为根据本发明优选实施方式的一种提升电网电压强度的调相机优化配置系统结构图。
具体实施方式
现在参考附图介绍本发明的示例性实施方式，然而，本发明可以用许多不同的形式来实施，并且不局限于此处描述的实施例，提供这些实施例是为了详尽地且完全地公开本发明，并且向所属技术领域的技术人员充分传达本发明的范围。对于表示在附图中的示例性实施方式中的术语并不是对本发明的限定。在附图中，相同的单元/元件使用相同的附图标记。
除非另有说明，此处使用的术语(包括科技术语)对所属技术领域的技术人员具有通常的理解含义。另外，可以理解的是，以通常使用的词典限定的术语，应当被理解为与其相关领域的语境具有一致的含义，而不应该被理解为理想化的或过于正式的意义。
图1为根据本发明优选实施方式的一种提升电网电压强度的调相机优化配置方法流程图。本发明基于新能源多场站短路比的计算结果，获取大规模新能源接入交直流混联电网的薄弱点，在系统薄弱点配置适当容量的集中式或分布式调相机，最大化同步调相机配置效果的同时使同步调相机配置容量最小。
如图1所示，本发明提供一种提升电网电压强度的调相机优化配置方法，方法包括：
步骤101：确定多个目标新能源场站接入交直流混联电网时，使得电网系统稳定运行的多个目标新能源场站的短路比临界值。优选地，包括，确定多个目标新能源场站接入交直流混联电网时，使得电网系统稳定运行的多个目标新能源场站的机端短路比临界值和多个目标新能源场站的并网点短路比临界值。
步骤102：计算多个目标新能源场站中每个新能源场站短路比。优选地，包括计算多个目标新能源场站中每个新能源场站机端短路比和每个新能源场站并网点短路比。多个目标新能源场站中每个新能源场站短路比包括：多个目标新能源场站中每个新能源场站的机端短路比和每个新能源场站的并网点短路比。
步骤103：依次将每个新能源场站的短路比与所述短路比临界值进行比较。优选地，包括依次将每个新能源场站机端短路比与机端短路比临界值进行比较，以及依次将每个新能源场站并网点短路比与并网点短路比临界值进行比较。优选地，多个目标新能源场站中每个新能源场站的机端短路比和每个新能源场站的并网点短路比，计算公式为：
Figure BDA0003295164690000131
其中：
MRSCRm为第m个新能源场站的机端短路比和第m个新能源场站的并网点短路比；n是指新能源发电单元的总数；
Figure BDA0003295164690000132
为新能源场站与发电单元i的并网点电压；
Figure BDA0003295164690000133
为新能源场站与发电单元i的并网点标称电压；
Figure BDA0003295164690000134
分别为新能源场站发电单元j自并网点注入电网的电流；
Figure BDA0003295164690000135
为新能源场站与发电单元i的自并网点注入电网的电流；
Figure BDA0003295164690000136
为新能源并网点母线的交流电网等值阻抗矩阵Zeq的第a行、a列元素；
Figure BDA0003295164690000141
为新能源并网点母线的交流电网等值阻抗矩阵Zeq的第a行、b列元素。本发明首先确定电网中调相机配置需求。本发明根据需要选取多新能源场站接入交直流混联电网作为目标电网。对于图2所示包含n个新能源场站的多新能源场站接入系统，新能源多场站短路比(MRSCR)定义符合式(1)。
图2为根据本发明优选实施方式的包含n个新能源场站的多新能源场站接入系统简化示意图。如图2所示，n个新能源场站同时接入电网，各个场站之间有阻抗互联。
本发明分别确定所选取的多新能源场站接入交直流混联电网中，能够保证系统稳定的新能源多场站的机端短路比和新能源多场站的并网点短路比的临界值MRSCRGmin和MRSCRSmin。
本发明在所选取的多新能源场站接入交直流混联电网，分别通过(1)式计算新能源场站机端短路比MRSCRG和新能源场站并网点短路比MRSCRS，若MRSCRG和MRSCRS满足式(2)，则该电网中无需配置调相机；若MRSCRG和MRSCRS不满足式(2)，则需要在该系统中配置调相机以提升短路比。
Figure BDA0003295164690000142
其中，MRSCRG和MRSCRS为每一个新能源机组或场站的新能源多场站短路比计算结果。
步骤104：当存在新能源场站短路比小于短路比临界值时，基于预先确定的调相机优化配置目标确定调相机的配置数量，使得多个目标新能源场站中每个新能源场站短路比大于短路比临界值。
优选地，依次将每个新能源场站的机端短路比与机端短路比临界值进行比较，以及依次将每个新能源场站的并网点短路比与并网点短路比临界值进行比较；
当存在机端短，比小于机端短路比临界值，和/或,并网点短路比小于并网点短路比临界值时，基于预先确定的调相机优化配置目标确定调相机的配置数量，使得多个目标新能源场站中每个机端短路比大于机端短路比临界值，以及每个并网点短路比大于并网点短路比临界值。
优选地，基于预先确定的调相机优化配置目标确定调相机的配置数量，包括：
确定仅在换流站交流母线上集中配置的调相机的最小集中配置数量；
分别在换流站交流母线上集中配置最小集中配置数量范围内的不同数量调相机，基于预先确定的调相机优化配置目标确定分布式调相机的配置数量，使得多个目标新能源场站中每个新能源场站短路比大于短路比临界值。
新能源并网点母线，指新能源场站当中，主变压器高压侧节点，通常采用当地电网中配网最高电压等级，对于西北电网750kV/330kV系统，则这里的并网点指330kV母线，对于东部地区500kV/220kV系统，则这里的并网点指220kV母线；换流站交流母线指特高压直流换流站中，换流阀交流侧母线，通常与主网电压等级一致，即750kV或500kV。这里认为换流站交流母线上的调相机是集中式接入，新能源场站并网点和机端的调相机是分布式接入。优选地，调相机优化配置目标为：为使得多个目标新能源场站中每个新能源场站的机端短路比大于机端短路比临界值，以及每个新能源场站的并网点短路比大于并网点短路比临界值时，基于调相机优化目标函数确定调相机优化配置方案；调相机优化目标函数为：
minS＝min(SC+SG+SS)
其中，S为调相机总配置数量，SC为换流站交流母线上集中配置的调相机数量，SG为新能源并网点低压侧母线上分布式调相机配置数量，SS为新能源站交流母线上分布式调相机配置数量。
本发明确定调相机优化目标，调相机与其他同步电机类似，利用同步电机定转子之间的电磁耦合关系，可以在电网发生故障时，提供短路电流，进而增加短路容量。通过配置调相机，增加同步机数量，可以有效提升新能源并网节点的短路比。优化配置同步调相机的目标是最大化同步调相机配置效果的同时使同步调相机配置容量最小，即获得更优的经济性。
基于调相机优化目标函数确定调相机优化配置方案，还包括确定短路比判断公式：
Figure BDA0003295164690000161
其中，MRSCRG为机端短路比，MRSCRGmin为机端短路比临界值，MRSCRS为并网点短路比，MRSCRSmin为并网点短路比临界值；
当新能源多场站的机端短路比或并网点短路比不满足短路比判断公式时，基于机端短路比临界值以及并网点短路比临界值，确定仅在换流站交流母线上集中配置的调相机数量；重新计算换流站交流母线上集中配置的调相机后的新能源多场站的机端短路比和并网点短路比，判断计算出的新能源多场站的机端短路比或并网点短路比是否满足短路比判断公式；当计算出的换流站交流母线上集中配置的调相机后新能源多场站的机端短路比和并网点短路比满足短路比判断公式时，换流站交流母线上集中配置的调相机数量即为集中式调相机最小配置数量；
分别在换流站交流母线上集中配置最小集中配置数量范围内的不同数量调相机后，当计算出的换流站交流母线上集中配置的调相机后新能源多场站的并网点短路比大于并网点短路比临界值、机端短路比不大于机端短路比临界值时，在机端短路比的计算结果最低的新能源并网点低压侧母线上配置分布式调相机，直至重新计算出的配置分布式调相机后的新能源多场站的机端短路比大于机端短路比临界值时，停止在新能源并网点低压侧母线上配置分布式调相机；或者
分别在换流站交流母线上集中配置最小集中配置数量范围内的不同数量调相机后，当计算出的换流站交流母线上集中配置调相机后新能源多场站的并网点短路比不大于并网点短路比临界值、机端短路比大于机端短路比临界值时，在并网点短路比的计算结果最低的汇集母线配置分布式调相机，直至重新计算出的新能源多场站的并网点短路比大于并网点短路比临界值时，停止在并网点短路比的计算结果最低的汇集母线配置分布式调相机；或者
分别在换流站交流母线上集中配置最小集中配置数量范围内的不同数量调相机后，当计算出的换流站交流母线上集中配置的调相机后新能源多场站的并网点短路比不大于并网点短路比临界值、机端短路比不大于机端短路比临界值时，在机端短路比的计算结果最低的新能源并网点低压侧母线上配置分布式调相机，直至重新计算出的配置分布式调相机后的新能源多场站的机端短路比大于机端短路比临界值时，停止在机端短路比的计算结果最低的节点配置分布式调相机；重新计算配置分布式调相机后的新能源多场站的并网点短路比，判断计算出的配置分布式调相机后的新能源多场站的并网点短路比是否大于并网点短路比临界值；
当计算出的配置分布式调相机后的新能源多场站的并网点短路比不大于并网点短路比临界值时，在并网点短路比的计算结果最低的汇集母线配置分布式调相机，直至重新计算出的新能源多场站的并网点短路比大于并网点短路比临界值时，停止在并网点短路比的计算结果最低的汇集母线配置分布式调相机。
调相机配置需在满足约束条件式(2)的前提下，以minS为目标进行优化配置。
本发明确定调相机配置流程，包括确定集中式调相机配置方案：
若所选取的多新能源场站接入交直流混联电网中，新能源多场站短路比计算结果不满足式(2)，存在新能源多场站短路比低于最低指标的节点，则需要选择在直流换流站交流侧集中配置集中式调相机，具体配置数量可以根据式(2)中的短路比最低指标要求来选择，且集中式调相机通常为成对配置，即其台数为2的倍数。通过短路比计算，比较不同集中式调相机数量下的MRSCRG和MRSCRS，若仅通过配置集中式调相机即可满足式(2)，则此时的集中式调相机组数Ncmin即为集中式调相机组数最小值，表示系统中需要接入2Ncmin台集中式调相机即可满足式(2)，由此可得集中式调相机的Ncmin种配置方案，其中NCi(NCi＝1,2,…,Ncmin)为集中投入的调相机组数。
在每种集中式调相机配置方案下，分别计算MRSCRG和MRSCRS，若所选取的多新能源场站接入交直流混联电网中所有节点的短路比计算结果均满足式(2)，则该系统无需配置调相机；若不满足式(2)，则需要考虑除集中式调相机之外，在新能源场站配置分布式调相机的综合配置方案。对比各个综合配置方案中，调相机配置总容量，进行总体对比得到最终方案。
本发明选择综合配置方案，在不同的集中式调相机配置条件下，对分布式调相机进行优化配置。首先需要确定所选取的多新能源场站接入系统中新能源多场站短路比最低的节点；
a)若MRSCRG不满足式(2)，而MRSCRS满足式(2)：
在MRSCRG最低的节点配置分布式调相机1台；
重新计算MRSCRG，确定此时MRSCRG的最小值，若MRSCRG最低的节点已满足式(2)，则停止配置调相机；若MRSCRG最低的节点依旧不满足式(2)，则继续在MRSCRG最低的节点配置分布式调相机1台，直到所选取的多新能源场站接入交直流混联电网中所有MRSCRG均满足式(2)。
此时所得到的调相机配置方案即为该集中式调相机配置方案下，能够提升电网电压强度的分布式调相机配置方案；
b)若MRSCRG满足式(2)，而MRSCRS不满足式(2)：
在MRSCRS最低的节点配置分布式调相机1台；
重新计算MRSCRS，确定此时MRSCRS的最小值，若MRSCRS的最小值已满足式(2)，则停止配置调相机；若MRSCRS最低的节点依旧不满足式(2)，则继续在MRSCRS最低的节点配置分布式调相机1台，直到所选取的多新能源场站接入系统中所有MRSCRS均满足式(2)。
此时所得到的调相机配置方案即为该集中式调相机配置方案下，能够提升电网电压强度的分布式调相机配置方案；
c)若MRSCRG和MRSCRS均不满足式(2)：
在MRSCRG最低的节点配置分布式调相机1台；
重新计算MRSCRG，确定此时MRSCRG的最小值，若MRSCRG的最小值已满足式(2)，则停止配置调相机；若MRSCRG最低的节点依旧不满足式(2)，则继续在MRSCRG最低的节点配置分布式调相机1台，直到所选取的多新能源场站接入系统中所有MRSCRG均满足式(2)。
计算此时的MRSCRS：
若此时所选取的多新能源场站接入系统中所有MRSCRS均满足式(2)，则此时所得到的调相机配置方案即为该集中式调相机配置方案下，能够提升电网电压强度的分布式调相机配置方案；
若所选取的多新能源场站接入系统SPS中存在MRSCRS不满足式(2)，在MRSCRS最低的节点配置分布式调相机1台；
重新计算MRSCRS，确定此时MRSCRS的最小值，若MRSCRS最低的节点已满足式(2)，则停止配置调相机；若MRSCRS最低的节点依旧不满足式(2)，则继续在MRSCRS最低的节点配置分布式调相机1台，直到所选取的多新能源场站接入系统中所有MRSCRS均满足式(2)。
此时所得到的调相机配置方案即为选定的集中式调相机配置方案下，能够提升电网电压强度的分布式调相机配置方案。
本发明对最优配置方案进行对比选择。通过上述计算，得到针对不同集中式调相机配置方案NCi(NCi＝1,2,…,Ncmin)所需分布式调相机配置方案，对比各个方案中所有调相机配置容量的总和，基于调相机优化目标函数minS＝min(SC+SG+SS)选择其中调相机配置容量最少的方案，即为调相机最优配置方案。
具体注意事项为：
(1)对交流网架较强的电网，新能源接入不会引发大的稳定问题，则无需配置新能源场站内的调相机；
(2)针对交流网架较弱的电网，基于机电暂态仿真结果得到的新能源多场站短路比结果配置调相机后，需要对系统进行全电磁仿真验证，确保调相机可以使系统保持稳定；
本发明针对大规模新能源接入交直流混联电网后造成的新能源发电设备或集群振荡脱网问题，在确保一定新能源接入规模的情况下，所需要加装的调相机总容量最少的配置方案，在防止新能源大面积振荡脱网的同时，大幅提升电网的电网电压强度；可应用于各类风电场和光伏电站等新能源场站，覆盖范围广，实现方便、效果显著。
图3为根据本发明优选实施方式的基于短路比计算结果的调相机配置流程图。本发明首先确定多个新能源场站接入交直流混联的电网时，使得电网系统稳定运行的多个目标新能源场站的机端短路比临界值和多个目标新能源场站的并网点短路比临界值。本发明分别计算每个新能源场站的机端短路比和并网点短路比。本发明依次将每个新能源场站机端短路比与机端短路比临界值进行比较，以及依次将每个新能源场站并网点短路比与并网点短路比临界值进行比较，当存在新能源场站短路比小于短路比临界值时，确定仅在换流站交流母线上集中配置的调相机的最小集中配置数量，集中式调相机的Ncmin种配置方案，其中NCi(NCi＝1,2,…,Ncmin)为集中投入的调相机组数。当集中配置的调相机后仍然存在短路比低于最低指标的节点时，通过分布式调相机配置方案配置调相机。当不存在新能源场站短路比小于短路比临界值时，系统无需新增配置调相机。
图4为根据本发明优选实施方式的分布式调相机具体配置方法的流程图。如图4所示，当完成集中配置的调相机后仍然存在短路比低于最低指标的节点时，当仅存在MRSCR-I即MRSCRS低于最低指标，在MRSCRS最低的节点配置分布式调相机1台；重新计算MRSCRS，确定此时MRSCRS的最小值，若MRSCRS的最小值已满足式(2)，则停止配置调相机；若MRSCRS最低的节点依旧不满足式(2)，则继续在MRSCRS最低的节点配置分布式调相机1台，直到所选取的多新能源场站接入系统中所有MRSCRS均满足式(2)。此时所得到的调相机配置方案即为该集中式调相机配置方案下，能够提升电网电压强度的分布式调相机配置方案。
当仅存在MRSCR-P即MRSCRG低于最低指标，在MRSCRG最低的节点配置分布式调相机1台；重新计算MRSCRG，确定此时MRSCRG的最小值，若MRSCRG最低的节点已满足式(2)，则停止配置调相机；若MRSCRG最低的节点依旧不满足式(2)，则继续在MRSCRG最低的节点配置分布式调相机1台，直到所选取的多新能源场站接入交直流混联电网中所有MRSCRG均满足式(2)。此时所得到的调相机配置方案即为该集中式调相机配置方案下，能够提升电网电压强度的分布式调相机配置方案。
当存在MRSCR-P和MRSCR-I均低于最低指标时，在MRSCRG最低的节点配置分布式调相机1台；
重新计算MRSCRG，确定此时MRSCRG的最小值，若MRSCRG的最小值已满足式(2)，则停止配置调相机；若MRSCRG最低的节点依旧不满足式(2)，则继续在MRSCRG最低的节点配置分布式调相机1台，直到所选取的多新能源场站接入系统中所有MRSCRG均满足式(2)。计算此时的MRSCRS：
若此时所选取的多新能源场站接入系统中所有MRSCRS均满足式(2)，则此时所得到的调相机配置方案即为该集中式调相机配置方案下，能够提升电网电压强度的分布式调相机配置方案；
若所选取的多新能源场站接入系统SPS中存在MRSCRS不满足式(2)，在MRSCRS最低的节点配置分布式调相机1台；
重新计算MRSCRS，确定此时MRSCRS的最小值，若MRSCRS最低的节点已满足式(2)，则停止配置调相机；若MRSCRS最低的节点依旧不满足式(2)，则继续在MRSCRS最低的节点配置分布式调相机1台，直到所选取的多新能源场站接入系统中所有MRSCRS均满足式(2)。此时所得到的调相机配置方案即为选定的集中式调相机配置方案下，能够提升电网电压强度的分布式调相机配置方案。
图5是根据本发明实施方式的调相机配置测试电网机构图。如图5所示，该系统为我国西部地区某省级电网，主网电压等级为750kV，包含2个主要新能源基地，即省内新能源基地和直流近区新能源基地；该电网通过2个交流通道与主网连接；该省级电网通过特高压直流通道与其他区域电网连接。该电网内主要常规机组距离新能源基地较远，超过300公里。图5所示系统中，在新能源大发工况下，全网新能源机端短路比最低为1.117，并网点短路比最低为1.392。该系统的机端短路比最低指标为1.5，并网点短路比最低指标为2.5。显然该系统机端短路比和并网点短路比均低于最低指标。需要配置调相机。
图6是算例选取的系统新能源大发工况下发生三相短路故障后的仿真波形图。由仿真结果可知，虽然该系统可以在无扰动的情况下稳定运行，但是在发生扰动后，系统会发生振荡，因此该系统存在较大的稳定问题，需要配置调相机。
图7是算例选取的系统新能源大发工况下，在配置调相机后，发生三相短路故障后的仿真波形图。对算例选取的系统，基于图3和图4所示调相机配置流程，配置调相机后，在2个新能源基地总计配置10台300Mvar调相机(其中汇集站A下新能源场站330kV母线配置6台，汇集站B下新能源场站330kV母线配置2台，换流站750kV母线集中配置2台，)以及25台50Mvar调相机后，可以使机端短路比最低为1.561，并网点短路比最低为2.669，均高于最低指标。此时在算例选取的系统新能源大发工况下发生三相短路故障后，系统可以恢复稳定，证明了基于短路比的调相机配置方法的实用性。
图8为根据本发明优选实施方式的一种提升电网电压强度的调相机优化配置结构图，系统包括：
初始单元801，用于确定多个目标新能源场站接入交直流混联电网时，使得电网系统稳定运行的多个目标新能源场站的短路比临界值。优选地，用于确定多个目标新能源场站接入交直流混联电网时，使得电网系统稳定运行的多个目标新能源场站的机端短路比临界值和多个目标新能源场站的并网点短路比临界值。
计算单元802，用于计算多个目标新能源场站中每个新能源场站短路比。优选地，用于计算多个目标新能源场站中每个新能源场站机端短路比和每个新能源场站并网点短路比。优选地，其中多个目标新能源场站中每个新能源场站的机端短路比和每个新能源场站的并网点短路比，计算公式为：
Figure BDA0003295164690000241
其中：
MRSCRm为第m个新能源场站的机端短路比和第m个新能源场站的并网点短路比；n是指新能源发电单元的总数；
Figure BDA0003295164690000242
为新能源场站与发电单元i的并网点电压；
Figure BDA0003295164690000243
为新能源场站与发电单元i的并网点标称电压；
Figure BDA0003295164690000244
分别为新能源场站发电单元j自并网点注入电网的电流；
Figure BDA0003295164690000245
为新能源场站与发电单元i的自并网点注入电网的电流；
Figure BDA0003295164690000246
为新能源并网母线点的交流电网等值阻抗矩阵Zeq的第a行、a列元素；
Figure BDA0003295164690000247
为新能源并网母线点的交流电网等值阻抗矩阵Zeq的第a行、b列元素。
比较单元803，用于依次将每个新能源场站短路比与短路比临界值进行比。优选地，用于依次将每个新能源场站的机端短路比与机端短路比临界值进行比较，以及依次将每个新能源场站的并网点短路比与并网点短路比临界值进行比较。
结果单元804，用于当存在新能源场站短路比小于短路比临界值时，基于预先确定的调相机优化配置目标确定调相机的配置数量，使得多个目标新能源场站中每个新能源场站短路比大于，路比临界值。优选地，用于当存在新能源场站的机端短路比小于机端短路比临界值，和/或，新能源场站的并网点短路比小于并网点短路比临界值时，基于预先确定的调相机优化配置目标确定调相机的配置数量，使得多个目标新能源场站中每个新能源场站机端短路比大于机端短路比临界值，以及每个新能源场站并网点短路比大于并网点短路比临界值。
优选地，结果单元604用于，基于预先确定的调相机优化配置目标确定调相机的配置数量，还用于：确定仅在换流站交流母线上集中配置的调相机的最小集中配置数量；分别在换流站交流母线上集中配置最小集中配置数量范围内的不同数量调相机，基于预先确定的调相机优化配置目标确定分布式调相机的配置数量，使得多个目标新能源场站中每个新能源场站短路比大于短路比临界值。
优选地，
调相机优化配置目标为：为使得多个目标新能源场站中每个新能源场站的机端短路比大于机端短路比临界值，以及每个新能源场站的并网点短路比大于并网点短路比临界值时，基于调相机优化目标函数确定调相机优化配置方案；调相机优化目标函数为：
minS＝min(SC+SG+SS)
其中，S为调相机总配置数量，SC为换流站交流母线上集中配置的调相机数量，SG为新能源并网点低压侧母线上分布式调相机配置数量，SS为新能源站交流母线上分布式调相机配置数量。
优选地，基于调相机优化目标函数确定调相机优化配置方案，还包括确定短路比判断公式：
Figure BDA0003295164690000261
其中，MRSCRG为机端短路比，MRSCRGmin为机端短路比临界值，MRSCRS为并网点短路比，MRSCRSmin为并网点短路比临界值；
当新能源多场站的机端短路比或并网点短路比不满足短路比判断公式时，基于机端短路比临界值以及并网点短路比临界值，确定仅在换流站交流母线上集中配置的调相机数量；重新计算换流站交流母线上集中配置的调相机后的新能源多场站的机端短路比和并网点短路比，判断计算出的新能源多场站的机端短路比或并网点短路比是否满足短路比判断公式；当计算出的换流站交流母线上集中配置的调相机后新能源多场站的机端短路比和并网点短路比满足短路比判断公式时，换流站交流母线上集中配置的调相机数量即为集中式调相机最小配置数量；
分别在换流站交流母线上集中配置最小集中配置数量范围内的不同数量调相机后，当计算出的换流站交流母线上集中配置的调相机后新能源多场站的并网点短路比大于并网点短路比临界值、机端短路比不大于机端短路比临界值时，在机端短路比的计算结果最低的新能源并网点低压侧母线上配置分布式调相机，直至重新计算出的配置分布式调相机后的新能源多场站的机端短路比大于机端短路比临界值时，停止在新能源并网点低压侧母线上配置分布式调相机；或者
分别在换流站交流母线上集中配置最小集中配置数量范围内的不同数量调相机后，当计算出的换流站交流母线上集中配置调相机后新能源多场站的并网点短路比不大于并网点短路比临界值、机端短路比大于机端短路比临界值时，在并网点短路比的计算结果最低的汇集母线配置分布式调相机，直至重新计算出的新能源多场站的并网点短路比大于并网点短路比临界值时，停止在并网点短路比的计算结果最低的汇集母线配置分布式调相机；或者
分别在换流站交流母线上集中配置最小集中配置数量范围内的不同数量调相机后，当计算出的换流站交流母线上集中配置的调相机后新能源多场站的并网点短路比不大于并网点短路比临界值、机端短路比不大于机端短路比临界值时，在机端短路比的计算结果最低的新能源并网点低压侧母线上配置分布式调相机，直至重新计算出的配置分布式调相机后的新能源多场站的机端短路比大于机端短路比临界值时，停止在机端短路比的计算结果最低的节点配置分布式调相机；重新计算配置分布式调相机后的新能源多场站的并网点短路比，判断计算出的配置分布式调相机后的新能源多场站的并网点短路比是否大于并网点短路比临界值；
当计算出的配置分布式调相机后的新能源多场站的并网点短路比不大于并网点短路比临界值时，在并网点短路比的计算结果最低的汇集母线配置分布式调相机，直至重新计算出的新能源多场站的并网点短路比大于并网点短路比临界值时，停止在并网点短路比的计算结果最低的汇集母线配置分布式调相机。
本发明优选实施方式的一种提升电网电压强度的调相机优化配置系统800与本发明优选实施方式的一种提升电网电压强度的调相机优化配置方法100相对应，在此不再进行赘述。
本发明实施方式提供一种计算机可读存储介质，存储介质存储有计算机程序，计算机程序用于执行上述一种提升电网电压强度的调相机优化配置方法。
本发明实施方式提供一种电子设备，电子设备包括：处理器；用于存储所述处理器可执行指令的存储器；处理器，用于从存储器中读取可执行指令，并执行指令以实现上述一种提升电网电压强度的调相机优化配置方法。本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
最后应当说明的是:以上实施例仅用于说明本发明的技术方案而非对其保护范围的限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解:本领域技术人员阅读本发明后依然可对发明的具体实施方式进行种种变更、修改或者等同替换，但这些变更、修改或者等同替换，均在发明待批的权利要求保护范围之内。
已经通过参考少量实施方式描述了本发明。然而，本领域技术人员所公知的，正如附带的专利权利要求所限定的，除了本发明以上公开的其他的实施例等同地落在本发明的范围内。
通常地，在权利要求中使用的所有术语都根据他们在技术领域的通常含义被解释，除非在其中被另外明确地定义。所有的参考“一个//该[装置、组件等]”都被开放地解释为装置、组件等中的至少一个实例，除非另外明确地说明。这里公开的任何方法的步骤都没必要以公开的准确的顺序运行，除非明确地说明。

Claims (16)

1.一种提升电网电压强度的调相机优化配置方法，所述方法包括：确定多个目标新能源场站接入交直流混联电网时，使得电网系统稳定运行的多个目标新能源场站的短路比临界值；
计算多个目标新能源场站中每个新能源场站短路比；
依次将每个新能源场站短路比与所述短路比临界值进行比较；
当存在新能源场站短路比小于所述短路比临界值时，基于预先确定的调相机优化配置目标确定调相机的配置数量，使得多个目标新能源场站中每个新能源场站短路比大于所述短路比临界值。
2.根据权利要求1所述的方法，所述多个目标新能源场站的短路比临界值包括：多个目标新能源场站的机端短路比临界值和多个目标新能源场站的并网点短路比临界值；
所述多个目标新能源场站中每个新能源场站短路比包括：多个目标新能源场站中每个新能源场站的机端短路比和每个新能源场站的并网点短路比。
3.根据权利要求2所述的方法，所述方法包括：
依次将每个新能源场站的机端短路比与所述机端短路比临界值进行比较，以及依次将每个新能源场站的并网点短路比与所述并网点短路比临界值进行比较；
当存在机端短路比小于所述机端短路比临界值，和/或，并网点短路比小于所述并网点短路比临界值时，基于预先确定的调相机优化配置目标确定调相机的配置数量，使得多个目标新能源场站中每个机端短路比大于所述机端短路比临界值，以及每个并网点短路比大于所述并网点短路比临界值。
4.根据权利要求2所述的方法，多个目标新能源场站中每个新能源场站的机端短路比和每个新能源场站的并网点短路比，计算公式为：
Figure FDA0003295164680000021
其中：
MRSCRm为第m个新能源场站的机端短路比和第m个新能源场站的并网点短路比；n是指新能源发电单元的总数；
Figure FDA0003295164680000022
为新能源场站与发电单元i的并网点电压；
Figure FDA0003295164680000023
为新能源场站与发电单元i的并网点标称电压；
Figure FDA0003295164680000024
分别为新能源场站发电单元j自并网点注入电网的电流；
Figure FDA0003295164680000025
为新能源场站与发电单元i的自并网点注入电网的电流；
Figure FDA0003295164680000026
为新能源并网点母线的交流电网等值阻抗矩阵Zeq的第a行、a列元素；
Figure FDA0003295164680000027
为新能源并网点母线的交流电网等值阻抗矩阵Zeq的第a行、b列元素。
5.根据权利要求3所述的方法，所述基于预先确定的调相机优化配置目标确定调相机的配置数量，包括：
确定仅在换流站交流母线上集中配置的调相机的最小集中配置数量；
分别在换流站交流母线上集中配置最小集中配置数量范围内的不同数量调相机，基于预先确定的调相机优化配置目标确定分布式调相机的配置数量，使得多个目标新能源场站中每个新能源场站短路比大于所述短路比临界值。
6.根据权利要求3所述的方法，所述调相机优化配置目标为：为使得多个目标新能源场站中每个新能源场站的机端短路比大于所述机端短路比临界值，以及每个新能源场站的并网点短路比大于所述并网点短路比临界值时，基于调相机优化目标函数确定调相机优化配置方案；所述调相机优化目标函数为：
minS＝min(SC+SG+SS)
其中，S为调相机总配置数量，SC为换流站交流母线上集中配置的调相机数量，SG为新能源并网点低压侧母线上分布式调相机配置数量，SS为新能源站交流母线上分布式调相机配置数量。
7.根据权利要求6所述的方法，所述基于调相机优化目标函数确定调相机优化配置方案，还包括确定短路比判断公式：
Figure FDA0003295164680000031
其中，MRSCRG为机端短路比，MRSCRGmin为机端短路比临界值，MRSCRS为并网点短路比，MRSCRSmin为并网点短路比临界值；
当新能源多场站的机端短路比或并网点短路比不满足所述短路比判断公式时，基于所述机端短路比临界值以及所述并网点短路比临界值，确定仅在换流站交流母线上集中配置的调相机数量；重新计算换流站交流母线上集中配置的调相机后的新能源多场站的机端短路比和并网点短路比，判断计算出的新能源多场站的机端短路比或并网点短路比是否满足所述短路比判断公式；当计算出的换流站交流母线上集中配置的调相机后新能源多场站的机端短路比和并网点短路比满足所述短路比判断公式时，换流站交流母线上集中配置的调相机数量即为集中式调相机最小配置数量；
分别在换流站交流母线上集中配置最小集中配置数量范围内的不同数量调相机后，当计算出的换流站交流母线上集中配置的调相机后新能源多场站的所述并网点短路比大于所述并网点短路比临界值、所述机端短路比不大于所述机端短路比临界值时，在机端短路比的计算结果最低的新能源并网点低压侧母线上配置分布式调相机，直至重新计算出的配置分布式调相机后的新能源多场站的所述机端短路比大于所述机端短路比临界值时，停止在新能源并网点低压侧母线上配置分布式调相机；或者
分别在换流站交流母线上集中配置最小集中配置数量范围内的不同数量调相机后，当计算出的换流站交流母线上集中配置调相机后新能源多场站的所述并网点短路比不大于所述并网点短路比临界值、所述机端短路比大于所述机端短路比临界值时，在并网点短路比的计算结果最低的汇集母线配置分布式调相机，直至重新计算出的新能源多场站的所述并网点短路比大于所述并网点短路比临界值时，停止在并网点短路比的计算结果最低的汇集母线配置分布式调相机；或者
分别在换流站交流母线上集中配置最小集中配置数量范围内的不同数量调相机后，当计算出的换流站交流母线上集中配置的调相机后新能源多场站的所述并网点短路比不大于所述并网点短路比临界值、所述机端短路比不大于所述机端短路比临界值时，在机端短路比的计算结果最低的新能源并网点低压侧母线上配置分布式调相机，直至重新计算出的配置分布式调相机后的新能源多场站的所述机端短路比大于所述机端短路比临界值时，停止在机端短路比的计算结果最低的节点配置分布式调相机；重新计算配置分布式调相机后的新能源多场站的并网点短路比，判断计算出的配置分布式调相机后的新能源多场站的并网点短路比是否大于所述并网点短路比临界值；
当计算出的配置分布式调相机后的新能源多场站的并网点短路比不大于所述并网点短路比临界值时，在并网点短路比的计算结果最低的汇集母线配置分布式调相机，直至重新计算出的新能源多场站的所述并网点短路比大于所述并网点短路比临界值时，停止在并网点短路比的计算结果最低的汇集母线配置分布式调相机。
8.一种提升电网电压强度的调相机优化配置系统，所述系统包括：
初始单元，用于确定多个目标新能源场站接入交直流混联电网时，使得电网系统稳定运行的多个目标新能源场站的短路比临界值；
计算单元，用于计算多个目标新能源场站中每个新能源场站短路比；
比较单元，用于依次将每个新能源场站短路比与所述短路比临界值进行比较；
结果单元，用于当存在新能源场站短路比小于所述短路比临界值时，基于预先确定的调相机优化配置目标确定调相机的配置数量，使得多个目标新能源场站中每个新能源场站短路比大于所述短路比临界值。
9.根据权利要求8所述的系统，所述多个目标新能源场站的短路比临界值包括：多个目标新能源场站的机端短路比临界值和多个目标新能源场站的并网点短路比临界值；
所述多个目标新能源场站中每个新能源场站短路比包括：多个目标新能源场站中每个新能源场站的机端短路比和每个新能源场站的并网点短路比。
10.根据权利要求8所述的系统，其中，
所述比较单元还用于，依次将每个新能源场站的机端短路比与所述机端短路比临界值进行比较，以及依次将每个新能源场站的并网点短路比与所述并网点短路比临界值进行比较；
所述结果单元还用于，当存在机端短路比小于所述机端短路比临界值，和/或，并网点短路比小于所述并网点短路比临界值时，基于预先确定的调相机优化配置目标确定调相机的配置数量，使得多个目标新能源场站中每个机端短路比大于所述机端短路比临界值，以及每个并网点短路比大于所述并网点短路比临界值。
11.根据权利要求9所述的系统，其中，多个目标新能源场站中每个新能源场站的机端短路比和每个新能源场站的并网点短路比，计算公式为：
Figure FDA0003295164680000061
其中：
MRSCRm为第m个新能源场站的机端短路比和第m个新能源场站的并网点短路比；n是指新能源发电单元的总数；
Figure FDA0003295164680000062
为新能源场站与发电单元i的并网点电压；
Figure FDA0003295164680000063
为新能源场站与发电单元i的并网点标称电压；
Figure FDA0003295164680000064
分别为新能源场站发电单元j自并网点注入电网的电流；
Figure FDA0003295164680000065
为新能源场站与发电单元i的自并网点注入电网的电流；
Figure FDA0003295164680000066
为新能源并网母线点的交流电网等值阻抗矩阵Zeq的第a行、a列元素；
Figure FDA0003295164680000067
为新能源并网母线点的交流电网等值阻抗矩阵Zeq的第a行、b列元素。
12.根据权利要求10所述的系统，所述结果单元用于，基于预先确定的调相机优化配置目标确定调相机的配置数量，还用于：
确定仅在换流站交流母线上集中配置的调相机的最小集中配置数量；
分别在换流站交流母线上集中配置最小集中配置数量范围内的不同数量调相机，基于预先确定的调相机优化配置目标确定分布式调相机的配置数量，使得多个目标新能源场站中每个新能源场站短路比大于所述短路比临界值。
13.根据权利要求10所述的系统，所述调相机优化配置目标为：为使得多个目标新能源场站中每个新能源场站的机端短路比大于所述机端短路比临界值，以及每个新能源场站的并网点短路比大于所述并网点短路比临界值时，基于调相机优化目标函数确定调相机优化配置方案；所述调相机优化目标函数为：
minS＝min(SC+SG+SS)
其中，S为调相机总配置数量，SC为换流站交流母线上集中配置的调相机数量，SG为新能源并网点低压侧母线上分布式调相机配置数量，SS为新能源站交流母线上分布式调相机配置数量。
14.根据权利要求13所述的系统，所述基于调相机优化目标函数确定调相机优化配置方案，还包括确定短路比判断公式：
Figure FDA0003295164680000071
其中，MRSCRG为机端短路比，MRSCRGmin为机端短路比临界值，MRSCRS为并网点短路比，MRSCRSmin为并网点短路比临界值；
当新能源多场站的机端短路比或并网点短路比不满足所述短路比判断公式时，基于所述机端短路比临界值以及所述并网点短路比临界值，确定仅在换流站交流母线上集中配置的调相机数量；重新计算换流站交流母线上集中配置的调相机后的新能源多场站的机端短路比和并网点短路比，判断计算出的新能源多场站的机端短路比或并网点短路比是否满足所述短路比判断公式；当计算出的换流站交流母线上集中配置的调相机后新能源多场站的机端短路比和并网点短路比满足所述短路比判断公式时，换流站交流母线上集中配置的调相机数量即为集中式调相机最小配置数量；
分别在换流站交流母线上集中配置最小集中配置数量范围内的不同数量调相机后，当计算出的换流站交流母线上集中配置的调相机后新能源多场站的所述并网点短路比大于所述并网点短路比临界值、所述机端短路比不大于所述机端短路比临界值时，在机端短路比的计算结果最低的新能源并网点低压侧母线上配置分布式调相机，直至重新计算出的配置分布式调相机后的新能源多场站的所述机端短路比大于所述机端短路比临界值时，停止在新能源并网点低压侧母线上配置分布式调相机；或者
分别在换流站交流母线上集中配置最小集中配置数量范围内的不同数量调相机后，当计算出的换流站交流母线上集中配置调相机后新能源多场站的所述并网点短路比不大于所述并网点短路比临界值、所述机端短路比大于所述机端短路比临界值时，在并网点短路比的计算结果最低的汇集母线配置分布式调相机，直至重新计算出的新能源多场站的所述并网点短路比大于所述并网点短路比临界值时，停止在并网点短路比的计算结果最低的汇集母线配置分布式调相机；或者
分别在换流站交流母线上集中配置最小集中配置数量范围内的不同数量调相机后，当计算出的换流站交流母线上集中配置的调相机后新能源多场站的所述并网点短路比不大于所述并网点短路比临界值、所述机端短路比不大于所述机端短路比临界值时，在机端短路比的计算结果最低的新能源并网点低压侧母线上配置分布式调相机，直至重新计算出的配置分布式调相机后的新能源多场站的所述机端短路比大于所述机端短路比临界值时，停止在机端短路比的计算结果最低的节点配置分布式调相机；重新计算配置分布式调相机后的新能源多场站的并网点短路比，判断计算出的配置分布式调相机后的新能源多场站的并网点短路比是否大于所述并网点短路比临界值；
当计算出的配置分布式调相机后的新能源多场站的并网点短路比不大于所述并网点短路比临界值时，在并网点短路比的计算结果最低的汇集母线配置分布式调相机，直至重新计算出的新能源多场站的所述并网点短路比大于所述并网点短路比临界值时，停止在并网点短路比的计算结果最低的汇集母线配置分布式调相机。
15.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序用于执行上述权利要求1-7任一所述的方法。
16.一种电子设备，其特征在于，所述电子设备包括：
处理器；
用于存储所述处理器可执行指令的存储器；
所述处理器，用于从所述存储器中读取所述可执行指令，并执行所述指令以实现上述权利要求1-7任一所述的方法。
CN202111175177.1A 2021-10-09 2021-10-09 一种提升电网电压强度的调相机优化配置方法及系统 Pending CN114844130A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202111175177.1A CN114844130A (zh) 2021-10-09 2021-10-09 一种提升电网电压强度的调相机优化配置方法及系统

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202111175177.1A CN114844130A (zh) 2021-10-09 2021-10-09 一种提升电网电压强度的调相机优化配置方法及系统

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN114844130A true CN114844130A (zh) 2022-08-02

Family

ID=82562808

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202111175177.1A Pending CN114844130A (zh) 2021-10-09 2021-10-09 一种提升电网电压强度的调相机优化配置方法及系统

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN114844130A (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115441513A (zh) * 2022-08-05 2022-12-06 国网冀北电力有限公司电力科学研究院 适用于新能源场站的调相机确定方法及装置

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115441513A (zh) * 2022-08-05 2022-12-06 国网冀北电力有限公司电力科学研究院 适用于新能源场站的调相机确定方法及装置

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN108418255B (zh) 一种适用于含高渗透率新能源的特高压直流外送电网规划方法及系统
Peng et al. Coordinated control strategy of PMSG and cascaded H-bridge STATCOM in dispersed wind farm for suppressing unbalanced grid voltage
CN112564175B (zh) 新能源多场站短路比计算方法、装置及存储介质
CN113381445B (zh) 一种抑制新能源暂态过电压的调相机优化配置方法及系统
CN204030631U (zh) 风力发电机组的变流器控制装置
WO2021253368A1 (en) Coordinated control system and method of wind turbine and statcom for suppressing unbalanced voltage in dispersed wind farm
Barragan et al. Operational benefits of multiterminal DC-links in active distribution networks
CN115733133A (zh) 一种基于分布式电化学储能的负荷模型的模拟方法及系统
CN102542355A (zh) 一种运行规划分负荷方法
Gordon et al. Implications of reduced fault level and its relationship to system strength: A Scotland case study
Kongtrakul et al. Comprehensive review and a novel technique on voltage unbalance compensation
CN114844130A (zh) 一种提升电网电压强度的调相机优化配置方法及系统
Kanellos et al. Wind farms modeling for short-circuit level calculations in large power systems
CN107069747B (zh) 一种基于地区电压稳定的最小开机方式确定方法
CN113191675A (zh) 多直流送端电网规划方案适应性评估方法及系统
CN111435788B (zh) 一种提高配电网接纳分布式电源能力的方法和装置
Abdalla et al. Multifunction battery energy storage system for distribution networks
Rong et al. Methods for transient AC overvoltage reduction at wind farm terminal
Bowman et al. SPP grid strength study with high inverter-based resource penetration
CN107785921B (zh) 基于柔性直流输电技术的城市电网分区互联运行调度方法
CN112595932A (zh) 一种适用于中压直流配电网的单极故障选线方法
Ma et al. Renewable Energy Integrated HVDC Power System Modeling for Transient Frequency Stability Online Assessment
Ahmad et al. Optimal placement of unified power flow controller by dynamic implementation of system-variable-based voltage-stability indices to enhance voltage stability
TWI610508B (zh) 配電變壓器接線三相平衡相位調整方法
CN116054279B (zh) 含可变速抽蓄机机组的多节点电力网络暂态稳定方法及系统

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination