一种计及STATCOM的受端换流站容性无功补偿配置方法及系统技术方案

本发明专利技术公开的一种计及STATCOM的受端换流站容性无功补偿配置方法，包括：输入交流电网、直流受端换流站和STATCOM装置相关参数，计算换流站所需配置的容性无功补偿的总容量；计算STATCOM稳态输出的容性无功功率和STATCOM端电流；获得STATCOM在切除单组无功后的暂态最大输出无功出力与稳态出力关系；建立计及STATCOM的受端换流站无功小组容量优化模型；根据所述的计及STATCOM的受端换流站无功小组容量优化模型，确定投切无功小组的最大值，以确定最大的投切无功大组容量；在所述投切无功大组引起暂态电压变化率满足预设阈值时，确定换流站容性无功补偿配置。通过建立可重复使用的计及STATCOM的受端换流站无功小组容量优化模型，及通过建立优化模型求解无功小组最大值，提高计算速度及准确性。

【技术实现步骤摘要】
一种计及STATCOM的受端换流站容性无功补偿配置方法及系统
本专利技术涉及电力
，特别是涉及一种计及STATCOM的受端换流站容性无功补偿配置方法、计及STATCOM的受端换流站容性无功补偿配置系统及计算机终端设备。
技术介绍
换流站容性无功补偿配置是常规直流输变电工程前期研究和设计的关键内容之一，具体方案应满足总的容性无功补偿需求，并充分考虑电容器或录波器的设备分组问题。一般采用两级分组形式，包括n个无功大组，每个无功大组中再细分为m个无功小组，所分配的各个大组容量或小组容量较为平均。单组容量大小受投切时交流母线电压波动约束，按照《高压直流换流站无功补偿与配置技术导则》(GB/T31460-2015)规定，投切无功小组引起的换流站母线暂态电压波动应不大于2％，稳态电压波动不宜大于1％；投切无功大组引起的换流母线暂态电压变化率不宜大于6％。在弱交流系统中，由于受端换流站接入点的短路容量偏小，系统提供的电压支撑能力不足，录波器或电容器小组投切时引起换流站交流侧母线暂态、稳态电压波动较大，容易超出导则所规定范围。为了限制电压波动，在设计中一般采用减小无功单组容量方法，但拟定无功配置方案需进行大量仿真计算以确定无功小组容量，耗时较长，且在增加考虑不同动态无功补偿配置方案情况下，计算次数将成倍增加，计算过程将更为繁琐。
技术实现思路
本专利技术提供一种计及STATCOM的受端换流站容性无功补偿配置方法、计及STATCOM的受端换流站容性无功补偿配置系统及计算机终端设备，提高了计算速度。r>本专利技术实施例提供一种计及STATCOM的受端换流站容性无功补偿配置方法，包括：输入交流电网、直流受端换流站和STATCOM装置相关参数，所述交流电网、直流受端换流站和STATCOM装置相关参数，包括：受端交流电网与换流站的有功交换功率、受端交流电网与换流站的无功交换功率、正常电压下最大交流滤波器分组或并联电容器分组的无功容量、换流站损耗无功功率、换流站输出的有功功率、换流站输出的无功功率、备用无功补偿设备组数、受端系统等值电势幅值、逆变器受端母线电压幅值和相角、受端戴维南等值阻抗模值和阻抗角、受端换流站接入点的短路容量；根据所述相关参数，计算换流站所需配置的容性无功补偿的总容量；输入STATCOM的相关参数，计算STATCOM稳态输出的容性无功功率和STATCOM端电流；其中，STATCOM的相关参数包括：STATCOM输出电压、被控母线参考电压、斜率电抗、最大感性输出电流和最大容性输出电流；通过线性拟合方法获得STATCOM在切除单组无功后的暂态最大输出无功出力与稳态出力关系；根据所述STATCOM稳态输出的容性无功功率、STATCOM端电流以及所述暂态最大输出无功出力与稳态出力关系，建立计及STATCOM的受端换流站无功小组容量优化模型；根据所述的计及STATCOM的受端换流站无功小组容量优化模型，确定投切无功小组的最大值，以确定最大的投切无功大组容量；在所述投切无功大组引起暂态电压变化率满足预设阈值时，确定换流站容性无功补偿配置。进一步地，所述换流站所需配置的容性无功补偿的总容量由以下公式确定：其中，Qtotal为在正常电压下无功补偿装置所提供的总无功容量，Qsb为所述正常电压下由最大的交流滤波器分组或并联电容器分组所提供的无功容量，N为所述备用无功补偿设备组数，Qdc为所述换流站损耗无功功率，Qac为受端交流电网与换流站的无功交换功率，U为逆变器受端母线电压幅值。进一步地，所述STATCOM稳态输出的容性无功功率由以下公式确定：其中，Qs为所述STATCOM稳态输出的容性无功功率，V为所述STATCOM输出电压，VREF为所述被控母线参考电压，XSL为所述斜率电抗，IS为所述STATCOM的端电流；所述STATCOM端电流由以下公式确定：ILmax≤IS≤ICmax(3)其中，IS为所述STATCOM端电流、ILmax为所述最大感性输出电流、ICmax为所述最大容性输出电流。进一步地，所述暂态最大输出无功出力与稳态出力关系，通过以下公式确定：Q′S＝AQS+B(4)；Q′S≤Q′Smax(5)；其中，Qs’为STATCOM暂态输出的容性无功功率，Q′Smax为STATCOM暂态容性无功输出最大能力，Qs为所述STATCOM稳态输出的容性无功功率；A、B分别为与STATCOM安装规模和切除容性无功相关的参数。进一步地，所述建立计及STATCOM的受端换流站无功小组容量优化模型，包括：在整流侧定电流且逆变侧定电压的控制方式下，maxΔQ＝Q1-Q2(6)；Q′S≤Q′Smax(13)；其中，ΔQ为所述无功小组的最大值，Q1、Q2分别为投切无功小组前后容性无功补偿规模，U1、U2分别为投切无功小组前后的逆变侧交流母线电压幅值，δ1、δ2分别为投切无功小组前后逆变侧交流母线电压相角，E为受端系统等值电势幅值，Pd为所述换流站输出的有功功率，Z为受端戴维南等值阻抗模值，θ为受端戴维南等值阻抗角，kt为换流变变比，Id为直流侧电流，Sd为受端换流站接入点的短路容量。进一步地，所述建立计及STATCOM的受端换流站无功小组容量优化模型，还包括：在整流侧定电流且逆变侧定熄弧角的控制方式下，maxΔQ＝Q1-Q2(6)；Q′S≤Q′Smax(13)其中，ΔQ为所述无功小组的最大值，Q1、Q2分别为投切无功小组前后容性无功补偿规模，U1、U2分别为投切无功小组前后的逆变侧交流母线电压幅值，δ1、δ2分别为投切无功小组前后逆变侧交流母线电压相角，Pd为所述换流站输出的有功功率，Z为受端戴维南等值阻抗模值，θ为受端戴维南等值阻抗角，E为受端系统等值电势幅值，kt为换流变变比，Id为直流侧电流，rs为逆变器熄弧角，Xc为换流变的漏抗，Sd为受端换流站接入点的短路容量。进一步地，所述确定换流站容性无功补偿配置之前，还包括：在所述投切无功大组引起暂态电压变化率不满足所述预设阈值时，重新设定kmΔQ为投切无功大组容量，其中k为容量折扣系数，且满足0<k<1。进一步地，所述最大的投切无功大组容量，通过以下公式确定：nmΔQ≥Qtotal其中，ΔQ为所述无功小组的最大值、Qtotal为所述在正常电压下无功补偿装置所提供的总无功容量、m、n分别为投切无功小组数和投切无功大组数。本专利技术实施例还提供一种计及STATCOM的受端换流站容性无功补偿配置装置，包括：输入单元，用于输入交流电网、直流受端换流站和STATCOM装置相关参数，所述交流电网、直流受端换流站和STATCOM装置相关参数，包括：受端交流电网与换流站的有功交换功率、受端交流电网与换流本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种计及STATCOM的受端换流站容性无功补偿配置方法，其特征在于，包括：/n输入交流电网、直流受端换流站和STATCOM装置相关参数，所述交流电网、直流受端换流站和STATCOM装置相关参数，包括：受端交流电网与换流站的有功交换功率、受端交流电网与换流站的无功交换功率、正常电压下最大交流滤波器分组或并联电容器分组的无功容量、换流站损耗无功功率、换流站输出的有功功率、换流站输出的无功功率、备用无功补偿设备组数、受端系统等值电势幅值、逆变器受端母线电压幅值和相角、受端戴维南等值阻抗模值和阻抗角、受端换流站接入点的短路容量；/n根据所述相关参数，计算换流站所需配置的容性无功补偿的总容量；/n输入STATCOM的相关参数，计算STATCOM稳态输出的容性无功功率和STATCOM端电流；其中，STATCOM的相关参数包括：STATCOM输出电压、被控母线参考电压、斜率电抗、最大感性输出电流和最大容性输出电流；/n通过线性拟合方法获得STATCOM在切除单组无功后的暂态最大输出无功出力与稳态出力关系；/n根据所述STATCOM稳态输出的容性无功功率、STATCOM端电流以及所述暂态最大输出无功出力与稳态出力关系，建立计及STATCOM的受端换流站无功小组容量优化模型；/n根据所述的计及STATCOM的受端换流站无功小组容量优化模型，确定投切无功小组的最大值，以确定最大的投切无功大组容量；/n在所述投切无功大组引起暂态电压变化率满足预设阈值时，确定换流站容性无功补偿配置。/n...

【技术特征摘要】
1.一种计及STATCOM的受端换流站容性无功补偿配置方法，其特征在于，包括：
输入交流电网、直流受端换流站和STATCOM装置相关参数，所述交流电网、直流受端换流站和STATCOM装置相关参数，包括：受端交流电网与换流站的有功交换功率、受端交流电网与换流站的无功交换功率、正常电压下最大交流滤波器分组或并联电容器分组的无功容量、换流站损耗无功功率、换流站输出的有功功率、换流站输出的无功功率、备用无功补偿设备组数、受端系统等值电势幅值、逆变器受端母线电压幅值和相角、受端戴维南等值阻抗模值和阻抗角、受端换流站接入点的短路容量；
根据所述相关参数，计算换流站所需配置的容性无功补偿的总容量；
输入STATCOM的相关参数，计算STATCOM稳态输出的容性无功功率和STATCOM端电流；其中，STATCOM的相关参数包括：STATCOM输出电压、被控母线参考电压、斜率电抗、最大感性输出电流和最大容性输出电流；
通过线性拟合方法获得STATCOM在切除单组无功后的暂态最大输出无功出力与稳态出力关系；
根据所述STATCOM稳态输出的容性无功功率、STATCOM端电流以及所述暂态最大输出无功出力与稳态出力关系，建立计及STATCOM的受端换流站无功小组容量优化模型；
根据所述的计及STATCOM的受端换流站无功小组容量优化模型，确定投切无功小组的最大值，以确定最大的投切无功大组容量；
在所述投切无功大组引起暂态电压变化率满足预设阈值时，确定换流站容性无功补偿配置。


2.如权利要求1所述的一种计及STATCOM的受端换流站容性无功补偿配置方法，其特征在于，所述换流站所需配置的容性无功补偿的总容量由以下公式确定：



其中，Qtotal为在正常电压下无功补偿装置所提供的总无功容量，Qsb为所述正常电压下由最大的交流滤波器分组或并联电容器分组所提供的无功容量，N为所述备用无功补偿设备组数，Qdc为所述换流站损耗无功功率，Qac为受端交流电网与换流站的无功交换功率，U为逆变器受端母线电压幅值。


3.如权利要求1所述的一种计及STATCOM的受端换流站容性无功补偿配置方法，其特征在于，所述STATCOM稳态输出的容性无功功率由以下公式确定：



其中，Qs为所述STATCOM稳态输出的容性无功功率，V为所述STATCOM输出电压，VREF为所述被控母线参考电压，XSL为所述斜率电抗，IS为所述STATCOM的端电流；
所述STATCOM端电流由以下公式确定：
ILmax≤IS≤ICmax(3)
其中，IS为所述STATCOM端电流、ILmax为所述最大感性输出电流、ICmax为所述最大容性输出电流。


4.如权利要求1所述的一种计及STATCOM的受端换流站容性无功补偿配置方法，其特征在于，所述暂态最大输出无功出力与稳态出力关系，通过以下公式确定：
Q′S＝AQS+B(4)；
Q′S≤Q′Smax(5)；
其中，Qs’为STATCOM暂态输出的容性无功功率，Q′Smax为STATCOM暂态容性无功输出最大能力，Qs为所述STATCOM稳态输出的容性无功功率；A、B分别为与STATCOM安装规模和切除容性无功相关的参数。


5.如权利要求1所述的一种计及STATCOM的受端换流站容性无功补偿配置方法，其特征在于，所述建立计及STATCOM的受端换流站无功小组容量优化模型，包括：在整流侧定电流且逆变侧定电压的控制方式下，
maxΔQ＝Q1-Q2(6)；


















Q′S≤Q′Smax(13)；
其中，ΔQ为所述无功小组的最大值，Q1、Q2分别为投切无功小组前后容性无功补偿规模，U1、U2分别为投切无功小组前后的逆变侧交流母线电压幅值，δ1、δ2分别为投切无功小组前后逆变侧交流母线电压相角，E为受端...

【专利技术属性】
技术研发人员：袁康龙，黄豫，聂金峰，潘旭东，覃芸，邵冲，雷成，刘平，李岩，陈泽兴，
申请(专利权)人：南方电网能源发展研究院有限责任公司，
类型：发明
国别省市：广东;44