[發明專利]一種研究交直流相互影響機理的分析方法

有效

• 申請號: 201310031426.9
• 申請日: 2013-01-28
• 公開（公告）號: CN103117565A
• 公開（公告）日: 2013-05-22
• 發明（設計）人: 周保榮;金小明;李蓉蓉;姚文峰;陳建斌;陳旭;彭波;蒙文川;楊柳
• 申請（專利權）人: 南方電網科學研究院有限責任公司
• 主分類號: H02J5/00
• 分類號: H02J5/00
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司 44102
• 代理人: 林麗明

技術領域

本發明涉及一種研究交直流電網相互影響機理的分析方法,屬于電力系統安全穩定分析的技術領域。

背景技術

能源資源分布與經濟發展的不均衡，決定了南方電網在相當長一段時間內需要進行西電東送與跨區域的資源優化配置。遠景隨著南方電網大規模直流集中饋入受端電網，交直流相互影響問題進一步突出，電網運行風險和運行控制難度均可能增大。

由于大規模直流的集中饋入，受端交流故障將引起多回直流發生換相失敗。多回直流換相失敗導致受端電網負荷中心大量功率缺失可能引起電壓穩定問題；換相失敗到直流功率恢復期間，大量直流功率轉移到交流通道可能引起的功角穩定問題；而多回直流功率恢復期間吸收大量無功又可能引起的受端電壓穩定問題。另外大規模直流集中饋入電網，其聯網直流閉鎖或多回直流同時閉鎖后，大規模直流功率轉移，造成交流通道功率輸送能力下降，送端系統功率過剩，而受端系統功率需缺，送受端系統功角拉開最終可能導致功角失穩。而大容量孤島直流閉鎖后，受端系統丟失電源將造成系統頻率下降，有可能造成頻率穩定問題。可以看出，交直流并聯運行、多回直流集中饋入的電網特點使得受端系統無功電壓問題、功角穩定問題和頻率穩定問題緊密聯系，相互交織，穩定特性十分復雜。

如何將交直流復雜電力系統中相互交織的功角穩定、頻率穩定和電壓穩定問題進行解耦，研究交直流相互影響機理，分析系統穩定特性及影響該特性的主要因素，才能提出有效的應對措施。

發明內容

本發明的目的在于提出了一種從交直流影響機理的理論分析和仿真分析兩方面對交直流電力系統穩定特性進行研究的研究交直流電網相互影響機理的分析方法。本發明將交直流并聯運行、多回直流集中饋入大電網中，由于交直流相互影響而產生的相互交織的功角穩定問題、頻率穩定問題和電壓穩定問題進行解耦，從而分析交直流相互影響機理以及由此產生的影響交直流大電網系統穩定特性的規律。

本發明的交直流相互影響機理的分析方法，包括如下步驟：

1）?通過對所研究電網直流換相失敗的實際錄波和對實時數字仿真系統、電磁暫態的仿真，歸納出交流電網故障引起的直流換相失敗發生條件和動態特征；

2）?分析交流電網故障對直流運行的影響范圍，即通過對主干電網三相或單相短路故障掃描，統計故障期間全網直流逆變站母線電壓跌落水平，根據步驟1）的判定條件，分析故障導致直流換相失敗的區域和直流功率跌落的程度；

3）?分析受端交流故障時系統穩定特性；

4）?分析直流閉鎖時系統穩定特性。

上述步驟1）中，交流電網故障引起的直流換相失敗發生條件和動態特征是：三相或單相短路故障使逆變站換流母線電壓跌落到正常運行電壓值的百分數X，會導致直流換相失敗，若電壓降低到百分數Y，則故障能導致直流功率下降到零；

上述步驟3）中，根據步驟2）掃描結果選出影響直流換相失敗范圍最大且直流功率降低最嚴重的受端交流故障；同時為剖析聯網和孤島直流換相失敗對系統穩定特性影響的差別，假定受端交流故障僅造成聯網直流、孤島直流分別換相失??；然后再考慮受端交流故障造成聯網和孤島運行直流均換相失??；由交流系統短路故障等造成直流換相失敗，為單獨分析直流換相失敗后大容量功率缺失造成的系統失穩特性，即將直流功率缺失與受端電網短路故障后電壓恢復問題解耦；計算中假定某種擾動能夠使直流系統換相失敗，但對系統電壓沒有影響；

上述解耦的模擬方法具體如下:

（a）將直流功率降低為0MW，并持續0.1秒，模擬直流持續換相失?。?/p>

（b）0.1秒時直流功率開始恢復；定義直流由零功率恢復到額定功率的時間為直流恢復時間TR，逐漸增大直流恢復時間，一直到系統失穩，該時間為直流臨界恢復時間TR；同時分析此時的交流通道承受功率轉移的能力、系統失穩特性及造成失穩的決定性因素。

上述步驟4）中的分析直流閉鎖時系統穩定特性包括分別從孤島直流和聯網直流兩個方面進行分析。

上述孤島直流和聯網直流兩個方面分析是將直流功率降低到0，逐步增大直流功率丟失量，直至系統失穩，從而研究交直流大電網能承受的孤島直流、聯網直流最大功率的丟失量、系統失穩特性及造成失穩的決定性因素。