[發明專利]一種直流功率實時可提升能力的計算方法

有效

• 申請號: 201710583567.X
• 申請日: 2017-07-18
• 公開（公告）號: CN107342587B
• 公開（公告）日: 2020-08-11
• 發明（設計）人: 吳雪蓮;李兆偉;方勇杰;劉福鎖;李威;李碧君;黃慧;王燕君;張子龍;譚真;崔曉丹;侯玉強
• 申請（專利權）人: 國電南瑞科技股份有限公司;國家電網公司;南京南瑞集團公司;國網上海市電力公司
• 主分類號: H02J3/00
• 分類號: H02J3/00;H02J3/36;H02J3/06
• 代理公司: 南京知識律師事務所 32207
• 代理人: 劉豐

1.一種直流功率實時可提升能力的計算方法，其特征在于，包括如下步驟：

1)獲得直流能夠短時安全運行的最大過負荷功率P_max.dc，得到受制于直流本身能力約束的最大可提升功率ΔP_max.dc為：

ΔP_max.dc＝P_max.dc-P₀

其中，P₀為當前直流有功功率；

2)根據電網當前的運行網架結構和運行方式，確定由交流系統斷面潮流輸送能力決定的直流最大可提升功率為ΔP_max.ac；

3)根據直流當前運行方式確定實時可運行的最大功率P_max.on，得到受制于直流運行方式約束的最大可提升功率ΔP_max.on為：

ΔP_max.on＝P_max.on-P₀

4)綜合多個限制因素的直流功率實時提升能力為：

ΔP_max＝min(ΔP_max.ac,ΔP_max.dc,ΔP_max.on)

5)基于在線實時數據，校核當直流功率提升至P＝P₀+ΔP_max時交流系統的暫態穩定性，若暫態穩定裕度小于系統允許的運行下限時，令ΔP_max減少δP后得到新的ΔP_max的值，再重新校核當直流功率提升至P＝P₀+ΔP_max時交流系統的暫態穩定性直至交流系統的暫態穩定性滿足要求，其中δP為逐漸降低校核功率的梯度值，其取值越小，則得到的直流實時可提升功率越精確；

當交流系統的暫態穩定性滿足要求時，若ΔP_max＞0，說明直流功率實時提升能力為ΔP_max，若ΔP_max≤0時，說明該直流不具備實時功率提升能力。

2.根據權利要求1所述的直流功率實時可提升能力的計算方法，其特征在于，所述步驟2)中確定由交流系統斷面潮流輸送能力決定的直流最大可提升功率的方法，具體如下：

設與直流輸送功率存在耦合性的交流斷面為端面j，其傳輸功率的穩定極限為P_jmax，因此受制于斷面j的穩定運行極限，直流最大允許提升的功率為

式中，P_j0為斷面j當前的運行潮流；k_j為增大單位功率的直流量時斷面j潮流的變化值；

若與直流輸送功率存在耦合性的交流斷面有n個，則受制于n個耦合斷面潮流穩定運行極限，直流最大允許可提升功率為：

ΔP_max.ac＝min(ΔP_max.ac(1),ΔP_max.ac(j)…ΔP_max.ac(n)) (j＝1,2……n)。

3.根據權利要求1所述的直流功率實時可提升能力的計算方法，其特征在于，所述步驟3)中根據直流當前運行方式確定實時可運行的最大功率的方法，具體如下：

3-1)監測當前直流電流平均值I₀，整流站極對地直流電壓U_d0，整流器的觸發角α₀，設整流站每相的換相電抗為X_r1，直流回路電阻為R，以及直流允許運行的最小觸發角為α_min；

當α₀＞α_min時，轉至步驟3-2)，否則，直接轉至步驟3-7)；

3-2)計算得到換流變壓器閥側空載線電壓有效值U₀為：

其中，N₁為換流站每極中的6脈動換流器數；

整流站直流功率為P_d0：

P_d0＝U_d0I₀

換流站消耗的無功功率Q₀為：

3-3)設電流的增大幅度為ΔI，則增大的電流I₁為：

I₁＝I₀+ΔI

計算電流增大后的直流電壓U_d1和直流功率P_d1為：

U_d1＝U_d0+RΔI

P_d1＝U_d1I₁

3-4)根據當前狀態下交流側的雅克比矩陣和整流站換流器消耗的無功變化求取電流增大后的換流變壓器閥側空載線電壓有效值，具體方法如下：

從直流接入點來看，交流系統的端口特性用雅克比矩陣方程表示為

其中，P和Q分別為交流電網向直流整流站注入的有功和無功功率；δ為等效的交流單端口網絡的交流等效電勢與直流接入點交流電壓的相角差；U為直流接入點交流電壓的幅值，ΔP、ΔQ、Δδ、ΔU分別對應的是交流電網注入直流整流站的有功功率的變化量、交流電網注入直流整流站的無功功率的變化量、交流等效電勢與直流接入點交流電壓相角差的變化量和直流接入點交流電壓幅值的變化量；

為雅克比矩陣，是由相應函數的一階偏導數組成的矩陣，其中，

此時，換流變壓器閥側空載線電壓有效值U₁為：

其中，

3-5)計算電流增大后整流器的觸發角α₁為：

3-6)令I₀＝I₁，U_d0＝U_d1，α₀＝α₁，若α₀＞α_min，則返回步驟3-2)；否則，轉至步驟3-7)；

3-7)由直流當前運行方式決定的直流最大運行功率為ΔP_max.on為：

P_max.on＝U_d0I₀。