一种LCC-HVDC受端电网静态电压稳定性分析方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种LCC

【技术实现步骤摘要】
一种LCC
‑
HVDC受端电网静态电压稳定性分析方法及系统


[0001]本专利技术属于受端电网静态电压
，具体涉及一种非同步机电源接入的LCC
‑
HVDC受端电网静态电压稳定性分析方法及系统。

技术介绍

[0002]高压直流(HVDC)输电技术已成为中国长距离大容量输电的重要组成部分。然而，它的可靠运行需要一个强大的接收端交流电网来支持电压。
[0003]对于LCC
‑
HVDC，换流母线的电压水平是联系和反映交直流系统相互作用的纽带。因此，换流母线的短路比(SCR)和有效短路比(ESCR)被广泛用作衡量受端交流电网电压支撑能力和接收能力的重要指标,在受端电网结构设计和评估中被广泛采用。有效短路比(CSCR)是描述系统临界稳态的短路比，用于区分弱系统和极弱系统。SCR和CSCR的相对大小可以用来判断系统在额定运行条件下的稳定裕度。
[0004]随着以新能源为核心的新型电力系统建设的推进，非同步机电源在电力系统中的比重将会增加。非同步机电源的同步方法和动态特性与同步机的完全不同，因此，非同步电源在电压支撑贡献方面与同步机存在显着差异，这对电力系统维持电压稳定和评估电压支撑强度提出了巨大的挑战。
[0005]目前，国内外的学者已经对电压支撑强度进行了大量研究。电压支撑强度可以用静态电压稳定性指标来表示，例如交流电压对无功功率变化的敏感性。文献[田宝烨、袁志昌、余昕越、饶宏、周保荣、李鸿鑫、聂金峰.混合双馈入系统中VSC
‑
HVDC对LCC
‑
HVDC受端电网强度的影响[J].中国电机工程学报,2019,39(12):3443
‑
3454.]研究了VSC
‑
HVDC对LCC
‑
HVDC受端电网强度的影响,并提出了混合双馈入系统中临界等效有效短路比；文献[倪晓军,赵成勇,郭春义,刘羽超.混合双馈入直流系统中VSC
‑
HVDC对LCC
‑
HVDC受端系统强度的影响[J].中国电机工程学报,2015,35(16):4052
‑
4061.]定义了VSC
‑
HVDC的运行阻抗，并在此基础上得到了系统的有效短路比。然而，非同步发电源和VSC
‑
HVDC的控制机制是不同的。非同步电源可以进行动态无功功率调节，但其调节能力取决于其工作点和控制模式。研究非同步机电源接入对LCC
‑
HVDC受端电网静态电压稳定性的影响对建立新型电力系统是至关重要的。

技术实现思路

[0006]鉴于上述，本专利技术提供一种非同步机电源接入的LCC
‑
HVDC受端电网静态电压稳定性分析方法及系统，以更加准确地描述非同步机电源接入后LCC
‑
HVDC受端交流电网的电压支撑强度。
[0007]本专利技术采用如下的技术方案：一种LCC
‑
HVDC受端电网静态电压稳定性分析方法，其包括以下步骤：
[0008]1)基于交直流系统的准稳态数学模型，联立功率平衡方程和交流系统潮流方程得到功率
‑
电压的关系方程；
[0009]2)用功率
‑
电压的关系方程分别对电压和无功求偏导，得到电压对无功变化的灵敏度，即电压稳定性指标VSI；
[0010]3)为描述系统临界稳态时的电压稳定性，令直流功率随直流电流变化的曲线处于最高点，定义此时的有效短路比为广义临界有效短路比GCESCR；
[0011]4)基于广义临界有效短路比GCESCR分析非同步机电源的不同控制模式对静态电压稳定性的影响。
[0012]进一步地，所述步骤1)中准稳态数学模型，满足以下关系式：
[0013]P
dLCC
＝CU2[cos2γ
‑
cos(2γ+2μ)]，
[0014]Q
dLCC
＝CU2[2μ+sin2γ
‑
sin(2γ+2μ)]，
[0015]I
dLCC
＝KU[cosγ
‑
cos(γ+μ)]，
[0016]U
dLCC
＝P
dLCC
/I
dLCC
，
[0017][0018][0019]P
dLCC
+P
dVSC
‑
P
eq
＝0，
[0020]Q
dLCC
+Q
eq
‑
Q
dVSC
＝0，
[0021]其中，P
dLCC
、Q
dLCC
分别是LCC
‑
HVDC发出的有功功率和消耗的无功功率；I
dLCC
、U
dLCC
分别是LCC
‑
HVDC的直流电流和直流电压；γ、μ分别是LCC
‑
HVDC的关断角和换相角；P
eq
、Q
eq
分别为向受端交流电网传输的有功功率和无功功率；E
eq
是受端交流电网的等值电动势幅值；U、δ是LCC
‑
HVDC换流站交流母线电压的幅值和相角；Z
eq
、θ
eq
是受端交流系统等值阻抗的幅值和相角；P
dVSC
、Q
dVSC
分别是非同步机电源发出的有功功率和无功功率；C和K是和LCC换流器有关的参数。
[0022]更进一步地，C和K由下式计算得到：
[0023][0024][0025]式中，S
T
、τ和u
k
％分别表示LCC
‑
HVDC换流变压器的容量、变比和漏抗；P
dNLCC
代表LCC的额定直流功率。
[0026]进一步地，所述步骤(2)中的VSI具体为：
[0027][0028]其中，
[0029][0030]Q0＝Q
dLCC
‑
Q
dVSC
，
[0031]式中，Q0表示LCC换流器交流母线的无功；ΔQ0表示LCC换流器交流母线的无功变化量；ΔU表示LCC换流器交流母线的电压变化量；θ为阻抗角；Q
eq
表示向受端交流电网传输的无功功率。
[0032]进一步地，设定阻抗角θ为90
°
；当LCC
‑
HVDC整流侧采用定有功功率控制、逆变侧采用定关断角控制或者整流侧采用定直流电流控制、逆变侧采用定直流电压控制时，P
dLCC
对换流母线交流电压U的偏导为0；非同步机电源无论是采用定直流电压
‑
无功功率控制、定有功功率
‑
无功功率控制或者本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种LCC
‑
HVDC受端电网静态电压稳定性分析方法，其特征在于，包括以下步骤：1)基于交直流系统的准稳态数学模型，联立功率平衡方程和交流系统潮流方程得到功率
‑
电压的关系方程；2)用功率
‑
电压的关系方程分别对电压和无功求偏导，得到电压对无功变化的灵敏度，即电压稳定性指标VSI；3)为描述系统临界稳态时的电压稳定性，令直流功率随直流电流变化的曲线处于最高点，定义此时的有效短路比为广义临界有效短路比GCESCR；4)基于广义临界有效短路比GCESCR分析非同步机电源的不同控制模式对静态电压稳定性的影响。2.根据权利要求1所述的LCC
‑
HVDC受端电网静态电压稳定性分析方法，其特征在于，所述步骤1)中准稳态数学模型，满足以下关系式：P
dLCC
＝CU2[cos2γ
‑
cos(2γ+2μ)]，Q
dLCC
＝CU2[2μ+sin2γ
‑
sin(2γ+2μ)]，I
dLCC
＝KU[cosγ
‑
cos(γ+μ)]，U
dLCC
＝P
dLCC
/I
dLCC
，，P
dLCC
+P
dVSC
‑
P
eq
＝0，Q
dLCC
+Q
eq
‑
Q
dVSC
＝0，其中，P
dLCC
、Q
dLCC
分别是LCC
‑
HVDC发出的有功功率和消耗的无功功率；I
dLCC
、U
dLCC
分别是LCC
‑
HVDC的直流电流和直流电压；γ、μ分别是LCC
‑
HVDC的关断角和换相角；P
eq
、Q
eq
分别为向受端交流电网传输的有功功率和无功功率；E
eq
是受端交流电网的等值电动势幅值；U、δ是LCC
‑
HVDC换流站交流母线电压的幅值和相角；Z
eq
、θ
eq
是受端交流系统等值阻抗的幅值和相角；P
dVSC
、Q
dVSC
分别是非同步机电源发出的有功功率和无功功率；C和K是和LCC换流器有关的参数。3.根据权利要求2所述的LCC
‑
HVDC受端电网静态电压稳定性分析方法，其特征在于，C和K由下式计算得到：和K由下式计算得到：式中，S
T
、τ和u
k
％分别表示LCC
‑
HVDC换流变压器的容量、变比和漏抗；P
dNLCC
代表LCC的额定直流功率。4.根据权利要求1所述的LCC
‑
HVDC受端电网静态电压稳定性分析方法，其特征在于，所述步骤2)中的VSI具体为：
其中，Q0＝Q
dLCC
‑
Q
dVSC
，式中，Q0表示LCC换流器交流母线的无功；ΔQ0表示LCC换流器交流母线的无功变化量；ΔU表示LCC换流器交流母线的电压变化量；U表示LCC
‑
HVDC换流站交流母线电压的幅值；θ表示阻抗角；Z
eq
表示受端交流系统等值阻抗的幅值；Q
eq
表示向受端交流电网传输的无功功率；P
dLCC
、Q...

【专利技术属性】
技术研发人员：董炜，华文，倪秋龙，楼伯良，杨滢，王博文，周靖皓，王龙飞，奚洪磊，申屠磊璇，孙景钌，张楠，张建承，张哲任，徐政，
申请(专利权)人：国网浙江省电力有限公司电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：