[发明专利]降低特高压直流换流站近区电压波动的电网电压控制方法

权利要求书

1.一种降低特高压直流换流站近区电压波动的电网电压控制方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

(1)从电网调度中心获取电网网络结构数据，设定特高压直流近区含有I条母线、J台当前投入运行的换流极和L台高压滤波/补偿电容器；

(2)记当前控制时刻为t₀，从电网调度中心获取特高压直流换流站的当日有功功率输送计划值S_p,n，n＝1,...,N，N为特高压直流换流站的交流侧每日向特高压直流换流站的直流侧输送有功功率计划值的序号，以v为输送计划值的时间间隔；

(3)计算当前控制时刻t₀至f时段内的I条母线中的第i条母线的电压预测值V_P,i，具体步骤如下：

(3-1)从电网调度中心获取当前电网潮流计算模型，设定当前计算时标x为1，设定计算间隔为k，在当前控制时刻t₀，对控制时刻t₀+x*k进行判断，若t₀+x*k与n*v相等，则使特高压直流换流站的有功功率输送值P_DC.x等于步骤(2)的当日有功功率输送计划值S_p,n，若t₀+x*k与n*v不相等，则，求解满足不等式n*v＝t₀+x*kn*(v+1)的n，从步骤(2)的N个有功功率计划值中得到与n和n+1相应的两个有功功率计划值S_p,n和S_p,n+1，对S_p,n、S_p,n+1进行线性插值计算，得到一个差分值，并使特高压直流换流站的有功功率输送值P_DC.x等于该差分值；若t₀+x*k小于f，则使x＝x+1，重复本步骤，得到所有特高压直流换流站的有功功率输送值，其中n为特高压直流换流站的交流侧每日向特高压直流换流站的直流侧输送有功功率计划值的序号，v为输送计划值的时间间隔；

(3-2)根据步骤(3-1)得到的特高压直流换流站的有功功率输送值P_DC.x，利用下式，P_DC.x,j＝P_DC.x/J，得到特高压直流换流站内各直流换流极有功负荷值P_DC.x,j，其中，J为当前投入运行的换流极台数，将各直流换流极有功负荷值P_DC.x,j作为电网潮流计算模型中各换流极的有功负荷值；

(3-3)求解步骤(3-2)的电网潮流计算模型，得到与P_DC.x相应的未来第x分钟的特高压直流换流站的直流总无功功率Q_DC.x，并将Q_DC.x分配到当前运行的直流换流极上，即Q_DC.x,j＝Q_DC.x/J，将Q_DC.x,j作为电网潮流计算模型中各换流极的无功功率；

(3-4)从电网调度中心获取特高压直流换流站投入的高压滤波/补偿电容器总容量Q_filter.sum，根据步骤(3-3)中的电网潮流计算模型中各换流极的无功功率Q_DC.x，计算特高压直流换流站需要投入或切除的高压滤波/补偿电容器，包括以下步骤：

(3-4-1)利用下式，计算特高压直流换流站交流系统向直流系统输送的无功功率ΔQ_x：

ΔQ_x＝Q_DC.x-Q_filter.sum,x；

(3-4-2)设定一个特高压直流换流站的无功功率控制阈值Q_maxdoor，对特高压直流换流站交流系统向直流系统输送的无功功率ΔQ_x进行判断，若ΔQ_x大于Q_maxdoor，且特高压直流换流站仍有未投入的滤波/补偿电容器，则使电网潮流计算模型中的滤波/补偿电容器所连接的开关刀闸为合位，并将特高压直流换流站中的相应滤波/补偿电容器的状态记为投入，使当前计算时标x时，特高压直流换流站投入的高压滤波/补偿电容器总容量Q_filter.sum,x为：

Q_filter.sum,x＝Q_filter.sum,x+Q_filter,l

其中，Q_filter,l为特高压直流换流站投入的滤波/补偿电容器的有效容量，Q_filter,l的计算方式为：

其中，U_ac为当前特高压直流换流站交流母线电压值，U_acN,l为投入的第l组滤波补偿电容器的额定电压，Q_filter,l,N为投入的第l组滤波补偿电容器的额定容量，U_ac、U_acN,l、Q_filter,l,N为电网潮流计算模型中的已知量，若ΔQ_x小于或等于Q_maxdoor，则返回(3-4-1)；

(3-4-3)设定一个特高压直流换流站的无功功率控制阈值Q_mindoor，对特高压直流换流站交流系统向直流系统输送的无功功率ΔQ_x进行判断，若交流系统向直流系统输送功率ΔQ_x小于或等于特高压直流换流站自动控制系统中设置的门槛值Q_mindoor，并且当前投入的滤波/补偿电容器数量大于规定的最小投入容量，则退出入1组滤波/补偿电容器C_F,l，并将Q_filter.sum,x修正为：Q_filter.sum,x＝Q_filter.sum,x-Q_filter,l，其中Q_filter,l为切除的第l组滤波/补偿电容器C_F,l的当前无功功率量测值，同时，在电网潮流计算模型中，将切除的滤波/补偿电容器所连接的开关刀闸置为分位，并标记设备状态为已经退出；

(3-4-4)根据步骤(3-4-3)的电网潮流计算模型进行潮流计算，得到当前潮流计算结果中特高压直流换流站近区电网母线i的电压幅值V_i,flow，遍历特高压直流近区的I条母线，得到特高压直流换流站近区所有电网母线电压值V_P,i：

{V_P,i,x＝V_i,flow,i＝1,...,I}

(3-5)使当前计算时标x为x＝x+1，对x进行判断，若x≤T_f，则返回步骤(3-1)，若xT_f，则进行步骤(4)；

(4)根据上述步骤(3)得到的电压预测值V_P,i，计算特高压直流换流站近区母线i的电压安全域上限和电压安全区域下限包括以下步骤：

(4-1)根据步骤(3)得到的特高压直流换流站母线的电压预测值V_P,i，计算特高压直流换流站近区母线i电压发生增加的最大幅值ΔV_t.inc,i，步骤如下：

(4-1-1)对第t时刻，设定x初值为t，设定ΔV_t.inc,i＝0；

(4-1-2)使计算时标x为x＝x+1，对x进行判断，若xT_f，则进入步骤(4-1-3)结束计算，若x≤T_f，从V_P,i获取x时刻特高压直流换流站近区母线i的电压预测值V_P,i,x，x-1时刻特高压直流换流站近区母线i的电压预测值V_P,i,x-1,通过ΔV_P,i,x＝V_P,i,x-V_P,i,x-1计算电压变化量ΔV_P,i,x，对ΔV_P,i,x进行判断，若ΔV_P,i,xΔV_t.inc,i，则ΔV_t.inc,i＝ΔV_P,i,x并返回步骤(4-1-2),若ΔV_P,i,x≤ΔV_t.inc,i，得到从第t时刻开始特高压直流换流站近区母线i的最大电压增加幅值ΔV_t.inc,i；

(4-2)根据步骤(3)得到的特高压直流换流站母线的电压预测值V_P,i，计算特高压直流换流站近区母线i电压发生的最大减少幅值ΔV_t.dec,i，步骤如下：

(4-2-1)对第t时刻，设定x初值为t，设定ΔV_t.inc,i＝0；

(4-2-2)计算x＝x+1，对x进行判断，如果xT_f则执行步骤(4-2-3)结束计算，若x≤T_f，从V_P,i获取x时刻特高压直流换流站近区母线i的电压预测值V_P,i,x，x-1时刻特高压直流换流站近区母线i的电压预测值V_P,i,x-1,通过ΔV_P,i,x＝V_P,i,x-V_P,i,x-1计算电压变化量ΔV_P,i,x；对ΔV_P,i,x进行判断，若ΔV_P,i,xΔV_t.dec,j，则ΔV_t.dec,i＝ΔV_P,i,x并返回步骤(4-2-2),若ΔV_P,i,x≥ΔV_t.inc,i，得到从第t时刻开始特高压直流换流站近区母线i的最大电压减少幅值ΔV_t.dec,i；

(4-3)根据步骤(4-1)的从第t时刻开始特高压直流换流站近区母线i的最大电压增加幅值ΔV_t.inc,i和步骤(4-2)的从第t时刻开始特高压直流换流站近区母线i的最大电压减少幅值ΔV_t.dec,i，计算得到特高压直流换流站近区母线i的电压安全域上限和电压安全区域下限

其中，t＝1，…，T_f，为预测的总时刻数量，为特高压直流换流站近区母线i的电压计划限值；

(5)将步骤(4)的特高压直流换流站近区母线的电压安全域上限和电压安全区域下限输入到电网调度中心调度监控系统的自动电压控制模块中，自动电压控制模块将相应控制指令下发到近区电厂和变电站执行，从而降低特高压直流换流站近区母线电压波动对电网电压的影响。