[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

说明书

本发明公开了基于节点残压法的高压直流输电送端电网等值方案。首先，按照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，将电网换相高压直流输电(LCC‑HVDC)送端电网梯级化，以反映各母线与换流母线间的电气耦合关系。其次，基于主干网节点残压确定内部系统主干网，大大简化内部系统确定流程。再次，计算内部系统中各等值水/火电及新能源机组详细参数。最后，在不改变边界系统节点短路容量的前提下，基于多端口戴维南等值方法简化外部系统，最终建立LCC‑HVDC送端电网等值系统。本发明所述等值方案能够在大幅降低LCC‑HVDC送端电网等值系统规模的同时，充分保留原LCC‑HVDC送端电网电气特性，具有一定的实用性和工程参考价值。

技术领域

本发明涉及电力系统技术领域，具体涉及基于节点残压法的高压直流输电送端电网等值方案。

背景技术

大规模风电、光伏等新能源机组接入电网换相高压直流输电(line-commutated-converter based high voltage direct current，LCC-HVDC)送端电网后，当LCC-HVDC发生换相失败或直流闭锁等故障时，极易引发送端电网暂态过电压，从而导致大规模新能源机组脱网。目前，国内外学者普遍采用时域仿真分析的方法，开展针对LCC-HVDC送端电网过电压限制的研究。通过建立包括LCC-HVDC在内的送端电网电磁暂态仿真模型，可以精确模拟其运行过程中换流器及其控制系统的动态响应情况。在此基础上，详细分析送端电网过电压特性，制定并优化过电压抑制策略，以提升LCC-HVDC过电压抑制能力。仿真模型建立前，为兼顾仿真效率和交直流系统间耦合特性，需在保证研究系统动态特性不畸变的前提下对LCC-HVDC送端电网进行等值简化。

目前，国内外学者已有的系统等值方面的研究，集中于水/火电机组为系统主力机组的交流系统中，新能源机组占比小，过电压问题对交直流系统的稳定运行影响小。在评估交直流等值系统有效性时，以往研究侧重于交流系统故障下的系统功角稳定问题，而对LCC-HVDC故障下系统的电压响应特性，特别是送端电网的过电压问题关注甚少。随着国内LCC-HVDC送端电网过电压问题的不断凸显，针对该问题，研究LCC-HVDC送端电网等值方案愈加迫切。

针对LCC-HVDC送端电网的等值问题，内部系统范围、内部系统详细参数确定及外部系统简化方法是其研究重点。现有的交流系统等值研究中，内部系统通常由研究人员依照经验确定。由于等值系统的主要动态特性由内部系统体现，依据经验人为确定内部系统时，一方面，可能造成内部系统过小以致大量动态特性丢失，从而产生较大的等值误差；另一方面，还有可能造成内部系统过大，浪费计算资源。客观有效的内部系统确定方法，可以避免因研究人员主观判断造成的不确定性，从而大幅度提高等值系统的精确度。

等值系统中各元件详细参数的确定方法是否合理，同样会影响整个系统等值工作的精度。已有研究工作中将水电/火电等传统同步机组作为影响等值系统动态特性的主导因素，只针对同步机组的等值方法进行了研究，而忽略了新能源电源对等值系统动态特性的影响。当新能源大规模接入LCC-HVDC送端电网后，交直流系统动态特性，特别是送端电网的暂态过电压特性，将发生很大程度的改变。故在LCC-HVDC送端电网等值过程中，新能源电源的动态特性不可忽视。

在LCC-HVDC送端电网等值系统中，详细建模的内部系统主导整个等值系统的全部动态特性，而外部系统动态特性可忽略不计。在等值系统的建立过程中，通常只需保留外部系统原有的静态潮流及短路容量等特性，故可大规模简化外部系统。现有研究在简化外部系统时多采用WARD等值方法，但采用该方法获得的等值结果中易出现不符合电力系统实际情况的参数，无法在电磁暂态仿真中实现，且无法保证等值前后系统短路容量的一致。