[发明专利]基于节点残压法的高压直流输电送端电网等值方案

权利要求书

1.基于节点残压法的高压直流输电(LCC-HVDC)送端电网等值方案，其特征在于，包括以下步骤：

S1：梯级化划分LCC-HVDC送端电网主干网

根据LCC-HVDC送端电网主干网各母线至换流母线的最小路径中所包含的母线数量，梯级化划分LCC-HVDC送端电网；

S2：基于主干网节点残压确定内部系统主干网

LCC-HVDC送端电网运行过程中，当换流母线发生三相短路故障并达到稳态时，依据主干网各梯级断面点节点残压的分布特性确定内部系统主干网；

S3：计算内部系统中水/火电机组及新能源机组的详细运行参数；

各电气元件的详细参数确定方法分别如下：

S41：水/火电等值机组详细参数的确定方法如下：

A1：根据水/火电机组所接入电网的电压等级将机组分为a类和b类机组，其中，a类机组接入主干网和b类机组接入非主干网；

A2：对于a类机组而言，采用以下表达式所示的详细参数计算方法，分别将所处于同一发电厂内的所有机组等值为一台等值机：

式中，S_G为等值机组额定容量，S_j为等值前各机组额定容量，K_G为聚合后等值机的惯性常数、原动功率、电磁功率、dq轴同步电抗、暂态电抗、次暂态电抗、励磁系统各环节增益及时间常数等参数，K_j为等值前各机组相应的参数；

A3：对于b类机组而言，按照各个主干网节点划分主干网拓扑区域，在此基础上，采用以下表达式所示详细参数计算方法，将所属于同一主干网拓扑区域的各机组等值为一台等值机：

式中，为节点注入短路电流矩阵，节点注入短路电流矩阵由注入各梯级断面点的短路电流所构成；

S42：新能源等值机组详细参数的确定方法如下：

A1：对于并网于主干网的机组而言，采用单机聚合等值方法，对新能源机组变流器环节进行详细建模；

A2：对于其他类型的新能源机组，忽略其动态特性，将其等效为数值为负的负荷；

S4：基于多端口戴维南等值方法简化LCC-HVDC送端电网外部系统，最终完成LCC-HVDC送端电网的等值。

2.根据权利要求1所述的基于节点残压法的高压直流输电送端电网等值方案，其特征在于，步骤S1梯级化划分LCC-HVDC送端电网，具体策略为：

S21：给出主干网及路径释义，即

主干网：指在LCC-HVDC送端电网中，由最高电压等级交流母线及输电线路共同构成的电网结构；

路径：指在主干网层面，由某一主干网母线出发经若干输电线路和母线到达第一梯级断面点，且输电线路和母线均不可重复出现，将经过的所有输电线路组成的集合称为该母线至第一梯级断面点的一个路径，其中，包含母线数最少的路径为最短路径。

在主干网和路径的基础上，确定LCC-HVDC送端电网主干网电压等级，定义LCC-HVDC送端电网换流母线为第一梯级断面点；

S22：以第一梯级断面点作为划分起始，按照各主干网母线至第一梯级断面点的最短路径中所包含的母线数n，确定相应母线为第n梯级断面点；

S23：将两端分别连接于第a、b梯级断面点的输电线路划入第a梯级断面，其中a≤b。

3.根据权利要求1所述的基于节点残压法的高压直流输电送端电网等值方案，其特征在于，步骤S2基于梯级断面点节点残压确定内部系统主干网，具体策略为：

S31：定义在交直流系统稳定运行状态下，当LCC-HVDC送端电网换流母线发生三相短路故障且达稳态时，主干网各母线电压值为相应梯级断面点节点残压，各梯级断面点节点残压的计算公式为：

式中，为梯级断面点节点残压矩阵；Z_F为LCC-HVDC送端电网主干网节点阻抗矩阵，Y_F为相应的节点导纳矩阵；

S32：计算主干网各梯级断面点节点残压，按照节点残压由小到大的顺序对全部梯级断面点进行排序，确定一节点残压阈值θ，令节点残压小于θ所对应的全部梯级断面点构成所要建立等值系统的内部系统主干网；

S33：对以S32中所确定的节点残压阈值θ所建立的等值系统准确性进行验证，当该等值系统准确性不能够满足工程应用的要求时，改变θ值，建立新的等值系统，直至满足要求。