[发明专利]一种送端交直流混联系统故障后动态电压恢复能力的评估方法

说明书

技术领域

本发明涉及交直流混联电网系统，具体涉及一种送端交直流混联系统故障后动态电压恢复能力的评估方法。

背景技术

随着我国西部大开发和电力能源战略的推进，集中于四川金沙江、雅砻江流域的多条特高压和超高压直流输电工程已开工建设，相应的水电送端交直流混联系统亦逐步建成。然而交直流混联系统的建成又会在电网运行方面带来引起诸多问题。

为了评估交直流系统之间的相互影响，往往需要利用多种指标以评估混联系统的强弱。在传统的方法中，短路比和有效惯性时间常数往往是衡量交直流混联系统强弱的两大指标。其中短路比主要反映了交流电网对直流系统的静态电压支撑，而有效惯性时间常数则主要反映了直流功率对交流电网频率波动的影响。

近年来，有很多学者对这两个指标的意义、影响因素等方面做了大量的研究，例如利用短路比指标分析了直流功率丢失后受端电网稳态电压跌路的情况或者则利用惯性时间常数与短路比对交直流暂态性能的影响进行分析。

同时，很多文献也根据实际情况对短路比等指标进行了修正与分析。例如针对同一地区多条直流线路馈入的情况，很多文献定义了多馈入短路比指标，并利用该指标对系统的动态特性进行了分析，并探讨了该指标的影响因素。此外，有学者还在考虑换流站的无功消耗的基础上，推广定义了多馈入无功有效短路比，并给出利用其判断系统强弱的标准。

然而研究表明，传统的指标更多的只是反映了混联系统的静态性能，在评估直流送端系统的故障后动态电压恢复能力时，尤其是在直流整流站近区装设有大型发电厂的情况下，却具有一定的局限性。例如，有部分学者认为在交直流并联电网中,短路比指标并不能有效地指示出直流功率丢失对受端电网电压跌落的影响程度。

交直流混联电网：当交流电网含有直流工程的换流站时，能够实现交流电网与直流电网混合输电模式的电网。

动态电压恢复能力：当交流系统发生故障时，直流换流站交流侧母线电压会出现明显的下降；而当故障消失时，由于直流近区发电机的功角摆动，直流换流站交流侧母线电压并不能迅速的恢复，而需要经过一个动态过程，该过程与直流外送功率的恢复能力直接相关。动态电压恢复能力则是反映了故障后直流母线电压的恢复速度。

发明内容

本发明的目的在于提供一种送端交直流混联系统故障后动态电压恢复能力的评估方法，解决了现有的评估方法反映了混联系统的静态性能，不能直流送端系统的故障后动态电压恢复能力的问题。

为解决上述的技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种送端交直流混联系统故障后动态电压恢复能力的评估方法，包括：

步骤一，将实际系统静态等值为等值系统：

等值系统包括以下五个变量，等值发电机的电动势V₁、等值发电机与直流母线之间的电抗X₁、等值发电机的惯性时间常数T_j、无穷大系统的电动势V₃、无穷大系统与直流母线之间的电抗X₂，并且形成三个节点，三个节点分别为直流近区等值发电机节点、无穷大系统节点以及直流换流站交流母线节点，其中将直流线路近区的机组等值为一台发电机G，而将外围的系统等值为无穷大系统S，获取直流线路与发电机之间的电抗X₁、直流线路与无穷大系统之间的电抗X₂，忽略直流线路与发电机、直流线路与无穷大系统之间的电阻和电容；

步骤二，求取系统发电机的功角与输出功率之间的关系，以及电压与功角之间的关系：

设P_G、P_S分别是等值发电机与无穷大系统注入系统的有功，Q_G、Q_S分别是等值发电机与无穷大系统注入系统的无功，V₂是等值直流换流站交流母线的电压，θ₁₂是等值发电机节点与直流换流站交流母线节点的功角差，θ₂₃是直流换流站交流母线节点与无穷大系统之间的功角差，B₁₁、B₂₂、B₃₃分别是直流近区等值发电机节点、直流换流站交流母线节点以及无穷大系统节点的自导纳，B₁₂、B₂₃分别是直流近区等值发电机节点、无穷大系统节点与直流换流站交流母线节点之间的互导纳，P_D、Q_D分别是直流系统的外送有功与无功，由此可以得到系统潮流方程为