[发明专利]适用于柔性直流电网的交流耗能电阻优化配置方法及系统

说明书

本发明公开了适用于柔性直流电网的交流耗能电阻优化配置方法及系统，包括：根据新能源经柔性直流输电送出系统拓扑及运行参数，判断导致网内盈余功率最多的故障类型；根据给定的耗能电阻投入时间，得到配置耗能电阻后直流电压上升时间与故障导致的盈余功率的关系；在故障导致的网内盈余功率最多的情况下，依据新能源发电功率控制响应时间与直流电压上升时间尺度匹配原则，计算出系统所需配置的最优交流耗能电阻容量。本发明在保证新能源经柔性直流输电送出系统安全输送功率的前提下，优化交流耗能电阻的配置，使得造成系统中盈余功率最多的故障发生后，直流电压上升至过压保护动作限值前，新能源机组的发电功率得到控制。

技术领域

本发明涉及新能源经柔性直流输电送出系统控制与保护技术领域，特别涉及一种适用于柔性直流电网的交流耗能电阻优化配置方法及系统。

背景技术

柔性直流输电可以为大规模新能源的传输和消纳提供电压支撑及无功补偿，是大规模、远距离新能源并网的优选方案之一。目前，柔性直流输电技术仍处于研究探索与工程试验阶段，柔直换流站故障后的穿越能力仍是制约其稳定运行的重要因素。柔直换流站故障引起的盈余功率将在几十毫秒导致整个直流系统过压值达到保护动作水平，而新能源发电功率的控制过程至少为百毫秒级。

柔直换流站与新能源机组保护控制之间时间尺度上的不匹配，将导致系统中产生大量暂态盈余功率，进而引起直流电压上升，最终导致整个系统停运。因此工程中采用在送端换流站交流母线处配置交流耗能电阻的方法，故障发生后几毫秒内投入耗能电阻以消耗多余的新能源功率，解决了由于新能源功率控制响应时间与直流系统电压变化时间尺度不匹配带来的盈余功率问题，提升了系统的故障穿越能力。

在实际工程中通常配置与新能源发电机组同等容量的交流耗能电阻，但耗能电阻及其散热设备的占地面积较大，从减小占地面积及节省成本的角度出发，应在保证系统安全、避免停运的前提下尽可能减少所配置的耗能电阻。通过准确计算配置交流耗能电阻的容量，可以使新能源发电功率控制响应时间与故障后直流电压上升时间尺度匹配，即在直流电压上升至过压保护动作水平前新能源发电功率得到控制。

现有技术中，交流耗能电阻的容量按照与送端换流站同等容量配置，如张北柔性直流输电工程，送端换流站共输送4500MW功率，相应配置4500MW耗能电阻。发明人发现，这种交流耗能电阻配置方法需要配置较大容量的耗能电阻，且需大量散热装置，进而带来占地及成本问题。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了一种适用于柔性直流电网的交流耗能电阻优化配置方法及系统，考虑故障后网内直流电压上升时间来计算交流耗能电阻配置容量，能够保证新能源经柔性直流输电送出系统的安全性和经济性。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

适用于柔性直流电网的交流耗能电阻优化配置方法，包括：

根据新能源经柔性直流输电送出系统拓扑及运行参数，判断导致网内盈余功率最多的故障类型；

根据给定的耗能电阻投入时间，得到配置耗能电阻后直流电压上升时间与故障导致的盈余功率的关系；

在故障导致的网内盈余功率最多的情况下，依据新能源发电功率控制响应时间与直流电压上升时间尺度匹配原则，计算出系统所需配置的最优交流耗能电阻容量。

本发明考虑故障后网内直流电压上升时间来优化交流耗能电阻配置容量，使得造成系统中盈余功率最多的故障发生后，直流电压上升至过压保护动作限值前，新能源机组的发电功率得到控制；本发明方案能够在保证系统安全的前提下尽可能减少所配置的耗能电阻容量，节约成本。

在另一些实施方式中，采用如下技术方案：

适用于柔性直流电网的交流耗能电阻优化配置系统，包括:

用于根据新能源经柔性直流输电送出系统拓扑及运行参数，判断导致网内盈余功率最多的故障类型的装置；