[發明專利]一種能源基地高壓直流送端孤島和聯網接入模式選擇方法

在審

• 申請號: 201710323467.3
• 申請日: 2017-05-10
• 公開（公告）號: CN107221948A
• 公開（公告）日: 2017-09-29
• 發明（設計）人: 周正;呂盼;林俐;周專;郭恒;倪潤年;田欣雨
• 申請（專利權）人: 國家電網公司;國網新疆電力公司經濟技術研究院;華北電力大學
• 主分類號: H02J3/38
• 分類號: H02J3/38
• 代理公司: 北京輕創知識產權代理有限公司11212
• 代理人: 談杰

技術領域

本發明屬于電力系統規劃與運行領域，涉及一種基于靜態穩定分析的能源基地高壓直流送端孤島接入和聯網接入模式選擇方法。

背景技術

隨著全球能源電網互聯，直流輸電的重要性不斷增加，直流系統接入也對交流系統的設計和運行提出了新的挑戰。因為受端條件要求更苛刻，容易發生換相失敗，以往對于直流系統的關注多集中在受端，然而近些年來，隨著能源基地的建立，一些偏遠或當地電網較弱的能源基地接入電網時，也會出現穩定性問題。關于能源基地是選擇孤島方式接入直流系統還是聯網方式接入直流系統，國內外對于此的研究比較缺乏。本發明方法首先根據當地電網類型進行定性判斷，避免等值建模和復雜計算；在定量判斷中，將SCR類指標作為dQ/dV指標的前置輔助判斷，并給出了計及送端當地電網模型的能源基地高壓直流外送系統換流母線 dQ/dV計算公式。該方法為高壓直流送端能源基地孤島接入和聯網接入模式選擇提供了有效的理論和技術支撐。

發明內容

本發明的目的是提出一種基于靜態穩定分析的能源基地高壓直流送端孤島接入和聯網接入模式選擇方法，填補現有直流送端接入模式研究中的空白，以幫助對遠離主電網能源基地和當地電網較弱時能源基地接入直流系統的模式進行選擇。

本發明的技術方案是這樣實現的：

1、分析送端當地電網系統裝機容量和負荷容量，明確當地電網類型

統計送端當地電網系統裝機容量，記為S_net；統計送端當地電網有功負荷容量，記為L_net，系統備用取20％，則可判斷送端當地電網類型。

若S_net>1.2·L_net，則送端當地電源能滿足當地電網負荷需求，且能向外部電網提供能源，其電網類型為電源區；

若S_net≤1.2·L_net，則送端當地電網不能向外部電網提供能源，甚至送端當地電源不能滿足當地電網負荷需求，還需要外部系統提供能源，其電網類型為自平衡區或負荷區。

2、根據當地電網類型，對接入模式進行定性判斷

若當地電網是電源區，能源基地與當地電網相連后，送端交流系統強度增加，直流系統穩態運行裕度增加，系統擾動下的波動幅度更小，故應選擇聯網接入模式。

若當地電網不是電源區，能源基地與當地電網相連后，直流系統穩態運行點及臨界點變化不明確，換流母線靜態電壓穩定性變化不確定，故需要通過進一步的定量計算進行判斷。

3、對能源基地和送端當地電網進行等值，建立能源基地聯網接入模式的等效計算電路

Step1：交流系統的基準功率和基準電壓分別取額定直流功率P_dN和換流母線電壓的額定值U_dN；直流系統基準功率和基準電壓分別取額定直流功率P_dN和額定直流電壓U_dN，將系統參數標幺值化。

假設能源基地有n臺發電機，第i臺發電機暫態電抗和升壓變漏抗為X′_dTi，能源基地匯集母線到直流系統換流母線的聯絡線每回阻抗為Z_l，根據能源基地電網和特高壓直流系統實際繪制系統接線圖，如圖2所示：

將n臺能源基地發電機和變壓器組等值為1臺機，則等值發電機阻抗X′_dT為：

忽略線路電容，將兩回輸電線簡化等值為阻抗，則線路等值阻抗Z_{l_base}計算式為：

Step2：采用恒阻抗模型等值送端當地電網負荷，忽略當地電網內部阻抗，則送端電網當地等效負荷L_net可由下式計算：

其中U_net為送端當地電網外送母線電壓。

Step3：利用上述等值結果，結合直流模型，可得聯網接入模式下直流送端等效計算電路如圖3

4、基于步驟3中的等效計算電路，求解聯網接入模式下送端換流母線短路比SCR_c。

計算換流母線處發生三相接地短路時的短路電流I_{3_ph}：

計算聯網接入模式下送端換流母線短路容量S_ac：

其中U_N是換流母線穩態時的額定電壓。

計算聯網接入模式下送端換流母線短路比SCR_c

5、計算額定功率下直流系統的臨界短路比CSCR