一种确定综合短路比的方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种确定综合短路比的方法及系统。其中，该方法包括：确定送端换流器吸收的无功；确定交流主网馈入换流母线的无功功率；确定光伏发电交流汇集线路馈入送端换流母线的无功功率；根据送端换流器吸收的无功、交流主网馈入换流母线的无功功率以及光伏发电交流汇集线路馈入送端换流母线的无功功率，确定送端换流站需投入的无功补偿设备容量，并对无功补偿设备容量求导；根据有效短路比对求导公式进行变形，确定改进有效短路比和整流侧电压补偿因子；根据改进有效短路比和整流侧电压补偿因子，确定送端综合短路比。从而，送端综合短路比指标与送端换流母线静态电压稳定性有较好的相关性，可以很好地反映弱交流系统对送端换流站的支撑强度。端换流站的支撑强度。端换流站的支撑强度。

【技术实现步骤摘要】
一种确定综合短路比的方法及系统


[0001]本专利技术涉及电力系统的
，并且更具体地，涉及一种确定综合短路比的方法及系统。

技术介绍

[0002]由于我国的新能源富集区域与负荷中心呈逆向分布特征，导致新能源发电并网后本地电网难以消纳，远端的负荷中心又难以接收，这在一定程度上成为制约新能源发电产业进一步发展的因素。为了提高电网新能源消纳能力，缓解弃风弃光现象，把大规模的新能源电力通过直流线路远距离送至负荷中心的方式成为了解决这一问题的关键。目前，我国已建成十条特高压直流线路，在促进新能源发展、提升电网安全水平等方面意义重大。然而高比例新能源汇集的送端系统又存在以下问题：
[0003](1)新能源基地多建设在较为偏远，电网基础建设较不完善的区域，与交流主网联系弱，汇集线路电压稳定性差。
[0004](2)送端常规能源占比少，交流系统强度低，难以为高压直流输电系统提供足够的支撑。
[0005](3)电网换相换流器无功需求大，换流母线电压易于波动，甚至发生电压崩溃。
[0006]目前对于高压直流输电系统电压稳定性的研究多关注于受端系统，而随着新能源装机容量的不断提高，弱送端系统的电压稳定性问题同样不容忽视。在新能源场站方面，目前多关注于交流系统对场站自身安全运行的影响，考虑新能源场站对交流系统强度贡献的研究较少，尚缺乏相应的系统强度描述指标。

技术实现思路

[0007]根据本专利技术，提供了一种确定综合短路比的方法及系统，以解决目前对于高压直流输电系统电压稳定性的研究多关注于受端系统，而随着新能源装机容量的不断提高，弱送端系统的电压稳定性问题同样不容忽视。在新能源场站方面，目前多关注于交流系统对场站自身安全运行的影响，考虑新能源场站对交流系统强度贡献的研究较少，尚缺乏相应的系统强度描述指标的技术问题。
[0008]根据本专利技术的第一个方面，提供了一种确定综合短路比的方法，包括：送端控制器根据功率给定值使送端吸收有功P
dR
保持恒定，受端控制器保持送端直流电压U
dR
为定值，确定送端换流器吸收的无功Q
dR
；
[0009]根据交流主网等值阻抗X
s
，确定交流主网馈入换流母线的无功功率Q
ac
；
[0010]根据汇集线路的功率损耗和光伏电站馈入并网母线的功率确定光伏发电交流汇集线路馈入送端换流母线的无功功率Q
i
；
[0011]根据所述送端换流器吸收的无功Q
dR
、交流主网馈入换流母线的无功功率Q
ac
以及光伏发电交流汇集线路馈入送端换流母线的无功功率Q
i
，确定送端换流站需投入的无功补偿设备容量，并对无功补偿设备容量求导，确定求导公式；
[0012]根据有效短路比E
SCR
对所述求导公式进行变形，确定改进有效短路比M
ESCR
和整流侧电压补偿因子R
VCF
；
[0013]根据所述改进有效短路比M
ESCR
和整流侧电压补偿因子R
VCF
，确定送端综合短路比S
CSCR
。
[0014]可选地，送端控制器根据功率给定值使送端吸收有功P
dR
保持恒定，受端控制器保持送端直流电压U
dR
为定值，确定送端换流器吸收的无功Q
dR
，包括：
[0015]根据以下公式，确定送端换流器吸收的无功Q
dR
：
[0016][0017]其中，φ
R
为送端功率因数角，N为换流器的串联个数，T
R
为换流变压器变比。
[0018]可选地，根据交流主网等值阻抗X
s
，确定交流主网馈入换流母线的无功功率Q
ac
，包括：
[0019]设置交流主网等值阻抗Z
s
为纯感性电路，记为X
s
，根据以下公式，确定弱交流系统馈入换流母线的功率：
[0020][0021]消去母线相位差角，可以得出
[0022][0023]其中，P
ac
为交流主网馈入换流母线的有功功率，U
R
为换流母线电压，U
ac
为交流主网母线电压，δ
ac
为交流主网母线相位角，δ
R
为换流母线相位角。可选地，根据汇集线路的功率损耗和光伏电站馈入并网母线的功率确定光伏发电交流汇集线路馈入送端换流母线的无功功率Q
i
，包括：
[0024]确定汇集线路的功率损耗
[0025][0026]其中，为第i条光伏交流汇集线路的损耗功率，R
gi
、X
gi
分别为第i条交流线路的电阻、电抗；
[0027]确定光伏电站馈入并网母线的功率
[0028][0029]根据汇集线路的功率损耗和光伏电站馈入并网母线的功率确定光伏发电
交流汇集线路馈入送端换流母线的无功功率Q
i
：
[0030][0031]可选地，根据所述送端换流器吸收的无功Q
dR
、交流主网馈入换流母线的无功功率Q
ac
以及光伏发电交流汇集线路馈入送端换流母线的无功功率Q
i
，确定送端换流站需投入的无功补偿设备容量，并对无功补偿设备容量求导，确定求导公式，包括：
[0032]根据以下公式，确定无功补偿设备容量的求导公式：
[0033][0034]可选地，根据有效短路比E
SCR
对所述求导公式进行变形，确定改进有效短路比M
ESCR
和整流侧电压补偿因子R
VCF
：
[0035]确定有效短路比E
SCR
：
[0036][0037]其中，S
scN
为换流母线处的短路容量，P
dN
为直流系统额定输送容量，U
RN
为换流母线额定电压，I
f
为三相短路电流，Z为交流系统等值阻抗。
[0038]根据有效短路比E
SCR
对所述求导公式进行变形，确定变形公式：
[0039]其中，
[0040][0041]将所述变形公式进行简化，确定简化公式为：
[0042][0043]根据所述简化公式，确定改进有效短路比M
ESCR
和整流侧电压补偿因子R
VCF
：
[0044][0045][0046]可选地，根据所述改进有效短路比M
ESCR
和整流侧电压补偿因子R
VCF
，确定送端综合短路比S
CSCR
，包括：
[0047]根据以下公式，确定送端综合短路比S...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种确定综合短路比的方法，其特征在于，包括：送端控制器根据功率给定值使送端吸收有功P
dR
保持恒定，受端控制器保持送端直流电压U
dR
为定值，确定送端换流器吸收的无功Q
dR
；根据交流主网等值阻抗X
s
，确定交流主网馈入换流母线的无功功率Q
ac
；根据汇集线路的功率损耗和光伏电站馈入并网母线的功率确定光伏发电交流汇集线路馈入送端换流母线的无功功率Q
i
；根据所述送端换流器吸收的无功Q
dR
、交流主网馈入换流母线的无功功率Q
ac
以及光伏发电交流汇集线路馈入送端换流母线的无功功率Q
i
，确定送端换流站需投入的无功补偿设备容量，并对无功补偿设备容量求导，确定求导公式；根据有效短路比E
SCR
对所述求导公式进行变形，确定改进有效短路比M
ESCR
和整流侧电压补偿因子R
VCF
；根据所述改进有效短路比M
ESCR
和整流侧电压补偿因子R
VCF
，确定送端综合短路比S
CSCR
。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，送端控制器根据功率给定值使送端吸收有功P
dR
保持恒定，受端控制器保持送端直流电压U
dR
为定值，确定送端换流器吸收的无功Q
dR
，包括：根据以下公式，确定送端换流器吸收的无功Q
dR
：其中，φ
R
为送端功率因数角，N为换流器的串联个数，T
R
为换流变压器变比。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据交流主网等值阻抗X
s
，确定交流主网馈入换流母线的无功功率Q
ac
，包括：设置交流主网等值阻抗Z
s
为纯感性电路，记为X
s
，根据以下公式，确定弱交流系统馈入换流母线的功率：消去母线相位差角，可以得出其中，P
ac
为交流主网馈入换流母线的有功功率，U
R
为换流母线电压，U
ac
为交流主网母线电压，δ
ac
为交流主网母线相位角，δ
R
为换流母线相位角。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据汇集线路的功率损耗和光伏电站馈入并网母线的功率确定光伏发电交流汇集线路馈入送端换流母线的无功功率Q
i
，包
括：确定汇集线路的功率损耗确定汇集线路的功率损耗其中，为第i条光伏交流汇集线路的损耗功率，R
gi
、X
gi
分别为第i条交流线路的电阻、电抗；确定光伏电站馈入并网母线的功率确定光伏电站馈入并网母线的功率根据汇集线路的功率损耗和光伏电站馈入并网母线的功率确定光伏发电交流汇集线路馈入送端换流母线的无功功率Q
i
：5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述送端换流器吸收的无功Q
dR
、交流主网馈入换流母线的无功功率Q
ac
以及光伏发电交流汇集线路馈入送端换流母线的无功功率Q
i
，确定送端换流站需投入的无功补偿设备容量，并对无功补偿设备容量求导，确定求导公式，包括：根据以下公式，确定无功补偿设备容量的求导公式：6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据有效短路比E
SCR
对所述求导公式进行变形，确定改进有效短路比M
ESCR
和整流侧电压补偿因子R
VCF
：确定有效短路比E
SCR
：其中，S
scN
为换流母线处的短路容量，P
dN
为直流系统额定输送容量，U
RN
为换流母线额定电压，I
f
为三相短路电流，Z为交流系统等值阻抗。根据有效短路比E
SCR
对所述求导公式进行变形，确定变形公式：其中，
将所述变形公式进行简化，确定简化公式为：根据所述简化公式，确定改进有效短路比M
ESCR
和整流侧电压补偿因子R
VCF
：：7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述改进有效短路比M
ESCR
和整流侧电压补偿因子R
VCF
，确定送端综合短路比S
CSCR
，包括：根据以下公式，确定送端综合短路比S
CSCR
：S
CSCR
＝M
ESCR
/R
VCF
。8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：当送端综合短路比S
CSCR
取...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋云亭，王亦婷，王子琪，陈春萌，朱劭璇，卢国强，李立新，高宝荣，张鑫，赵东宁，丁亚飞，张启雁，曹昊，李延和，李媛媛，胡国雄，程林，王哲浩，
申请(专利权)人：国网青海省电力公司清华大学无锡应用技术研究院，
类型：发明
国别省市：