[发明专利]特高压直流分层接入输电系统的建模方法

说明书

技术领域

本发明属于交直流输电技术领域，特别涉及了特高压直流分层接入输电系统的建模方法。

背景技术

随着我国经济的发展，土地资源越发匮乏和宝贵，电网发展与建设受到走廊资源、站址资源的制约越发明显。因此，电力系统在我国的国民经济中占据着主要地位。而高压直流输电作为目前电力电子技术在电力系统中的一种最为全面而且复杂的系统应用技术，引起了广泛的关注。特高压直流不仅输送容量大、损耗小、送电距离远，而且可以节约宝贵的输电走廊资源，提高输电通道走廊的利用率。特别是对于受端电网，换流站站址、接地极与接地线线路走廊的选择非常困难，特高压直流输电技术不仅降低了工程实施的难度，而且更重要的是符合国家可持续发展战略要求。因此特高压直流输电技术是我国电力跨区域大规模输送的必然选择。

两端特高压直流输电系统主要的工作原理就是通过输送端的整流器将交流电转变为特高压直流电后，将直流电输送到接受端的逆变器，再经由受端整流器将直流电转变为交流电送入受端交流系统。当系统逆变端采用分层接入方式时，可以根据用户端或者受端的交流系统的不同需求，形成不同电压等级的输电，完成合理的功率分配。一般特高压直流输电系统主要是由交直流网络、换流变压器、换流器(整流器和逆变器)、交直流滤波器、无功补偿装置、直流输电线路组成。其中换流器主要功能是使交流-直流和直流-交流，分别称为整流器和逆变器。由于变压器阀侧不接地，通常会将换流器的正端或者负端接地。直流输电工程中主要采用的6脉波或12脉波的换流器。平波电抗器主要功能是用来降低直流输电线路上的谐波电压和电流；当直流输电线路发生短路故障时，可以使得短路期间的幅值电流不至于太高；防止逆变器换相失败。谐波滤波器装在换流器两侧。因为在换流器交流和直流两侧均会产生谐波，而这些谐波会使得附近电机以及电容过热，影响到远动通信系统。由于换流器在运行时需要大量的无功功率，所以必须在换流器附近提供无功功率补偿装置。常用的无功功率补偿装置有静止无功补偿器(SVC)、同步调相机以及静止同步补偿器(STATCOM)等装置。直流输电线可以是电缆，也可以是架空线。直流输电线与交流输电线相比，只在间距和导体数方面要求差异，其余方面二者很相似。

特高压直流输电系统的建模实质上就是基于系统稳定运行时，经过公式的推导和各个模块等值电路的连接最后所搭建的数学模型。一直以来，诸多建模方法尝试和仿真技术探究已经被一次次的尝试加入到高压直流输电系统中去，进行运行观察。随着特高压直流工程的建设，我国华东电网和南方电网出现了多馈入交直流系统，但多馈入直流系统存在对所接受端电网电压支撑能力要求较高，不能根据需求引导功率合理分配等问题。与多馈入直流输电方式相比，特高压直流分层接入方式即逆变侧分别接入1000kV和500kV电压等级电网，具有工程造价低、提升电网安全稳定运行等特点；提升受端电网电压支撑能力；通过引导输送的直流功率在不同受端回路进行合理分配，能够充分发挥两级电网的输电能力等优点。特高压直流接入方式作为一种创新型的接入方式，目前国内外尚没有实例，因此需对这种接入方式进行研究。鉴于系统建模是进行研究的基础，从而建立出准确而高效的简单特高压分层接入的直流输电系统的数学模型及其特性分析的重要性变得尤为突出。

发明内容

为了解决上述背景技术提出的技术问题，本发明旨在提供特高压直流分层接入输电系统的建模方法，对特高压分层接入方式下的直流输电系统建立出准确而高效的数学模型，在描述不同运行方式下的输电系统时，更具有普遍性。

为了实现上述技术目的，本发明的技术方案为：

特高压直流分层接入输电系统的建模方法，所述输电系统包括依次连接的整流侧电路、直流输电线路和逆变侧电路，所述逆变侧电路分别接入两条不同电压等级电网，包括以下步骤：