一種考慮多約束的受端電網(wǎng)直流接入能力計(jì)算方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于電力系統(tǒng)及其自動(dòng)化技術(shù)領(lǐng)域，更準(zhǔn)確地說，本發(fā)明涉及一種考慮多 約束的受端電網(wǎng)直流接入能力計(jì)算方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 高壓直流（HVDC)輸電以其獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)已成為國內(nèi)大區(qū)互聯(lián)和遠(yuǎn)距離大容量輸電 的重要形式，為我國大范圍的資源優(yōu)化配置發(fā)揮了重要作用。隨著電網(wǎng)的不斷發(fā)展建設(shè)，多 回直流輸電線路落點(diǎn)同一交流受端電網(wǎng)不可避免，南方電網(wǎng)和華東電網(wǎng)均已發(fā)展成為典型 的直流多饋入受端電網(wǎng)，直流饋入容量不斷增長。
[0003] 為了更好地指導(dǎo)電網(wǎng)建設(shè)和維護(hù)受端電網(wǎng)安全穩(wěn)定，必須研究解決一個(gè)關(guān)鍵問 題，即如何評估受端電網(wǎng)接受直流饋入功率的能力，包括電網(wǎng)允許饋入的功率總量和允許 的最大單回饋入容量如何確定，應(yīng)遵循什么原則選擇直流落點(diǎn)才能有效提高受端電網(wǎng)的直 流受電能力等。這些問題已經(jīng)成為大電網(wǎng)規(guī)劃和設(shè)計(jì)中亟待解決的關(guān)鍵技術(shù)問題。影響電 網(wǎng)直流受電能力的因素很多，在實(shí)際電力的生產(chǎn)運(yùn)行中，電網(wǎng)的低谷調(diào)峰能力、直流近區(qū)的 潮流疏散能力、局部電網(wǎng)的電壓穩(wěn)定、系統(tǒng)頻率安全、電網(wǎng)的暫態(tài)動(dòng)態(tài)穩(wěn)定特性、多直流交 直流交互影響特性等等，均會(huì)對電網(wǎng)的直流接入能力造成限制。
[0004] 目前有關(guān)受端電網(wǎng)直流最大受電規(guī)模的研究較少，相關(guān)專利多是關(guān)于直流落點(diǎn)的 優(yōu)化選擇，且考慮約束因素相對較少。專利《一種受端電網(wǎng)直流落點(diǎn)的選擇方法》（申請?zhí)?CN201410239756. 1)公開了一種直流落點(diǎn)選擇方法，主要考慮短路比和暫穩(wěn)特性兩個(gè)穩(wěn)定 性指標(biāo)及電網(wǎng)建設(shè)成本和網(wǎng)絡(luò)損耗成本兩個(gè)經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)。專利《一種優(yōu)化直流集中饋入受 端系統(tǒng)直流落點(diǎn)的方法》（申請?zhí)朇N201310545965.4)提出的優(yōu)化直流落點(diǎn)方法中考慮了 不同直流接入方案對直流換相失敗區(qū)域的影響。專利《一種基于多饋入短路比的多直流落 點(diǎn)選擇方法》（已授權(quán)，CN201210081310. 1)通過對不同直流落點(diǎn)方案多饋入短路比的計(jì)算、 處理、分析選擇較優(yōu)的直流落點(diǎn)方案。專利《一種交流受端電網(wǎng)直流受電規(guī)模的計(jì)算方法》 (申請?zhí)朇N 201410104305. 7)提出了一種交流受端電網(wǎng)直流受電規(guī)模的計(jì)算方法，該方法 僅考慮直流多饋入短路比約束，不能完全滿足電網(wǎng)運(yùn)行控制要求。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0005] 本發(fā)明的目的是：為了評估受端電網(wǎng)接受直流饋入的能力，提高交直流混聯(lián)大電 網(wǎng)運(yùn)行管理水平，給出一種考慮多約束的受端電網(wǎng)直流接入能力計(jì)算方法。該方法根據(jù)變 電站站址條件、電力平衡等確定備選的直流落點(diǎn)集合，根據(jù)典型方式下各備選直流落點(diǎn)的 短路容量及各直流間的交互作用程度，確定新增直流接入落點(diǎn)，綜合考慮直流多饋入短路 比、電網(wǎng)低谷調(diào)峰能力、相對轉(zhuǎn)動(dòng)慣量指標(biāo)、N-I暫態(tài)穩(wěn)定性等多約束條件，迭代給出受端電 網(wǎng)的直流接入能力。
[0006] 具體地說，本發(fā)明是采用以下的技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的，包括下列步驟：
[0007] 1、一種考慮多約束的受端電網(wǎng)直流接入能力計(jì)算方法，包括如下步驟：
[0008] 1-1)基于某一確定網(wǎng)架，記其中已接入M條直流，每條直流的容量分別為Pdil(i = 1，2,…，Μ)，形成典型運(yùn)行方式，其中接入的M條直流均滿容量送電，根據(jù)變電站站址條件、 電力平衡等確定備選的直流落點(diǎn)集合，假設(shè)共有N個(gè)可供選擇的直流落點(diǎn)；
[0009] 1-2)根據(jù)典型方式下各備選直流落點(diǎn)的短路容量及各直流間的交互作用程度，確 定新增直流接入落點(diǎn)，新接入直流的初始容量記為P_(P nJ^直流電壓等級有關(guān)，±500kV 一般為3000MW，±800kV -般為8000MW，± 1000 kV -般為10000MW，本步驟中默認(rèn)初始接入 容量為8000MW)。
[0010] 1-3)利用1-2)中得到有直流落點(diǎn)，建立新的電網(wǎng)運(yùn)行方式數(shù)據(jù)，原有接入直流輸 送功率保持不變，新增直流容量Ρ_;
[0011] 1-4)計(jì)算所有1+1條直流的多饋入有效短路比1^30?1(丨=1，2，*"，+1)，若所 有直流的多饋入有效短路比均大于某一閾值R raf (根據(jù)相關(guān)文獻(xiàn)，Rraf-般取2-2. 5)，進(jìn)行 1-5)，否則進(jìn)行1-6);
[0012] 1-5)校核電網(wǎng)低谷調(diào)峰能力、相對轉(zhuǎn)動(dòng)慣量指標(biāo)、N-I暫態(tài)穩(wěn)定性，若全部滿足條 件則令M = Μ+1，返回1-1)，否則進(jìn)行1-8);
[0013] 1-6)降低新接入的直流輸送功率Pad (Pad為根據(jù)可接受的誤差設(shè)定的直流功率調(diào) 整步長，如可取100MW)，令P_= P _-Pad，形成新的運(yùn)行方式，計(jì)算所有直流的多饋入有效 短路比，若仍存在直流的多饋入有效短路比小于R raf，返回1-6)，否則進(jìn)行1-7);
[0014] 1-7)校核電網(wǎng)低谷調(diào)峰能力、相對轉(zhuǎn)動(dòng)慣量指標(biāo)、N-I暫態(tài)穩(wěn)定性，若滿足所有約 束，則進(jìn)行1-9)，否則進(jìn)行1-8)
[0015] 1-8)降低新接入的直流輸送功率Pad，令P_= P_-Pad，形成新的運(yùn)行方式，校核電 網(wǎng)低谷調(diào)峰能力、相對轉(zhuǎn)動(dòng)慣量指標(biāo)、N-I暫態(tài)穩(wěn)定性，若滿足所有約束，進(jìn)行1-9)，否則返 回 1-8);
[0016] 1-9)計(jì)算受端電網(wǎng)的直流接入能力為
[0017] 上述技術(shù)方案的進(jìn)一步特征在于，所述步驟1-2)中根據(jù)典型方式下各備選直流 落點(diǎn)的短路容量及各直流間的交互作用程度，確定新增直流接入落點(diǎn)，其具體方法及步驟 如下：
[0018] 2-1)計(jì)算典型方式下已接入的M條直流的多饋入有效短路比MSCR1Q = 1，2,…，M)，記多饋入有效短路比最小的直流編號為NUM ;
[0019] 2-2)計(jì)算典型方式下N個(gè)備選直流落點(diǎn)的短路容量Say(j = 1，2，···，Ν)，記其中 短路容量最大值為Saaiiax，短路容量最小值為Saailin，得到第j個(gè)備選直流落點(diǎn)的短路容量指 標(biāo)S j,
[0020]
[0021] 2-3)對第j個(gè)備選直流落點(diǎn)，計(jì)算其與原有接入直流的落點(diǎn)間的等值阻抗 Z^nn (m，η = 1，2,…，M，M+1 ;M+1表示在第j個(gè)直流落點(diǎn)新接入的直流編號），根據(jù)等值阻 抗及直流接入容量計(jì)算新接入直流對原有接入直流的影響程度指標(biāo)Aj,新接入直流對最薄 弱直流的影響程度指標(biāo)^，所有已接入直流對新接入直流的影響程度指標(biāo)C,，其計(jì)算如下 所示， 產(chǎn)
[0029] 2-4)計(jì)算獲得選擇第j個(gè)備選直流落點(diǎn)時(shí)，新接入直流與原有接入各直流間相互 影響程度指標(biāo)
[0030]
[0031] 2-5)采用線性加權(quán)求和方法獲得第j個(gè)備選直流落點(diǎn)下的直流落點(diǎn)選擇指標(biāo)，
[0032] LDj= λ jSj+ λ 2I j (5)
[0033] 其中加權(quán)系數(shù)滿足λ 1+λ 2= I的約束，可以采用相對比較法、排序法等方法獲取， 簡單起見，可以令A(yù)1= λ 2=0. 5,選擇指標(biāo)值最大的落點(diǎn)作為新增直流落點(diǎn)。
[0034] 上述技術(shù)方案的進(jìn)一步特征在于，所述步驟1-5)中校核電網(wǎng)低谷調(diào)峰能力、相對 轉(zhuǎn)動(dòng)慣量指標(biāo)、N-I暫態(tài)穩(wěn)定性，其具體方法及步驟如下：
[0035] 5-1)校核電網(wǎng)低谷調(diào)峰能力采用如下指標(biāo)，
[0036] n tr= P Ltr-Panin-PGfc+PGps-PDtr -PGrn (6)
[0037] 其中為電網(wǎng)低谷調(diào)峰裕度，若η 〇說明電網(wǎng)低谷調(diào)峰能力滿足約束，η & < 〇說明電網(wǎng)低谷調(diào)峰能力不滿足約束，Pm為電網(wǎng)的低谷負(fù)荷，PtolA全網(wǎng)常規(guī)火電、水 電考慮調(diào)峰能力的最小開機(jī)出力，P ef。為全網(wǎng)的強(qiáng)迫出力情況（主要包括不參與調(diào)峰的核 電、水電等出力），PtipsS抽水蓄能電站能提供的調(diào)峰支撐，P Dtl^j低谷方式下直流的送電功 率（考慮目前電網(wǎng)直流的實(shí)際運(yùn)行情況，可令j
[0038] 5-2)校核相對轉(zhuǎn)動(dòng)慣量指標(biāo)如下，
[0039]
[0040] 其中Hatltotal表示交流系統(tǒng)的總轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，P <^31表示所有直流的總的傳輸容量，即
I Hd。彡C H認(rèn)為相對轉(zhuǎn)動(dòng)慣量滿足約束，H C H認(rèn)為相對轉(zhuǎn)動(dòng)慣 量不滿足約束，Ch是根據(jù)系統(tǒng)頻率安全給出的閾值，一般取2_3s。
[0041] 本發(fā)明的有益效果如下：隨著電網(wǎng)規(guī)模的不斷發(fā)展，受端電網(wǎng)饋入直流的容量越 來越大，直流在為電網(wǎng)輸送電力、解決用電緊張局面的同時(shí)，也給電網(wǎng)運(yùn)行控制帶來的新的 挑戰(zhàn)。電力生產(chǎn)運(yùn)行單位越來越關(guān)注電網(wǎng)最大能接納直流的能力有多大，電網(wǎng)接納多少直 流運(yùn)行較為經(jīng)濟(jì)，本發(fā)明綜合考慮電網(wǎng)運(yùn)行中的多個(gè)約束，為該問題的解決提供了一種方 法，有助于充分認(rèn)識(shí)直流接入對電網(wǎng)造成的影響，合理規(guī)劃，減少直流盲目建設(shè)，提高電網(wǎng) 運(yùn)行經(jīng)濟(jì)效益，降低運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)。
【附圖說明】
[0042] 圖1是本發(fā)明方法的流程圖；
[0043] 圖2是圖1中步驟2選擇直流落點(diǎn)的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0044] 下面參照附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述。
[0045] 圖1中步驟1描述的是基于某一確定網(wǎng)架，記其中已接入M條直流，每條直流的容 量分別為Pua = 1，2, "·，Μ)，形成典型運(yùn)行方式，其中接入的M條直流均滿容量送電，根據(jù) 變電站站址條件、電力平衡等確定備選的直流落點(diǎn)集合，假設(shè)共有N個(gè)可供選擇的直流落 占 .
[0046] 圖1中步驟2描述的是根據(jù)典型方式下各備選直流落點(diǎn)的短路容量及各直流間的 交互作用程度，確定新增直流接入落點(diǎn)，新接入直流的初始容量記為Ρ_ (Ρ_與直流電壓等 級有關(guān)，±500kV-般為 3000MW，±800kV-般為 8