[發明專利]一種LCC-HVDC受端電網靜態電壓穩定性分析方法及系統

在審

• 申請號: 202211273472.5
• 申請日: 2022-10-18
• 公開（公告）號: CN115579901A
• 公開（公告）日: 2023-01-06
• 發明（設計）人: 董煒;華文;倪秋龍;樓伯良;楊瀅;王博文;周靖皓;王龍飛;奚洪磊;申屠磊璇;孫景釕;張楠;張建承;張哲任;徐政
• 申請（專利權）人: 國網浙江省電力有限公司電力科學研究院
• 主分類號: H02J3/16
• 分類號: H02J3/16;H02J3/36
• 代理公司: 浙江翔隆專利事務所(普通合伙) 33206
• 代理人: 張建青

本發明公開了一種LCC?HVDC受端電網靜態電壓穩定性分析方法及系統。本發明采用的方法為：基于交直流系統的準穩態數學模型，聯立功率平衡方程和交流系統潮流方程得到功率?電壓的關系方程；用功率?電壓的關系方程分別對電壓和無功求偏導，得到電壓對無功變化的靈敏度，即電壓穩定性指標VSI；為描述系統臨界穩態時的電壓穩定性，令直流功率隨直流電流變化的曲線處于最高點，定義此時的有效短路比為廣義臨界有效短路比GCESCR；基于廣義臨界有效短路比GCESCR分析非同步機電源的不同控制模式對靜態電壓穩定性的影響。本發明能夠更加準確地描述非同步機電源接入后LCC?HVDC受端交流電網的電壓支撐強度。

技術領域

本發明屬于受端電網靜態電壓技術領域，具體涉及一種非同步機電源接入的LCC-HVDC受端電網靜態電壓穩定性分析方法及系統。

背景技術

高壓直流(HVDC)輸電技術已成為中國長距離大容量輸電的重要組成部分。然而，它的可靠運行需要一個強大的接收端交流電網來支持電壓。

對于LCC-HVDC，換流母線的電壓水平是聯系和反映交直流系統相互作用的紐帶。因此，換流母線的短路比(SCR)和有效短路比(ESCR)被廣泛用作衡量受端交流電網電壓支撐能力和接收能力的重要指標,在受端電網結構設計和評估中被廣泛采用。有效短路比(CSCR)是描述系統臨界穩態的短路比，用于區分弱系統和極弱系統。SCR和CSCR的相對大小可以用來判斷系統在額定運行條件下的穩定裕度。

隨著以新能源為核心的新型電力系統建設的推進，非同步機電源在電力系統中的比重將會增加。非同步機電源的同步方法和動態特性與同步機的完全不同，因此，非同步電源在電壓支撐貢獻方面與同步機存在顯著差異，這對電力系統維持電壓穩定和評估電壓支撐強度提出了巨大的挑戰。

目前，國內外的學者已經對電壓支撐強度進行了大量研究。電壓支撐強度可以用靜態電壓穩定性指標來表示，例如交流電壓對無功功率變化的敏感性。文獻[田寶燁、袁志昌、余昕越、饒宏、周保榮、李鴻鑫、聶金峰.混合雙饋入系統中VSC-HVDC對LCC-HVDC受端電網強度的影響[J].中國電機工程學報,2019,39(12):3443-3454.]研究了VSC-HVDC對LCC-HVDC受端電網強度的影響,并提出了混合雙饋入系統中臨界等效有效短路比；文獻[倪曉軍,趙成勇,郭春義,劉羽超.混合雙饋入直流系統中VSC-HVDC對LCC-HVDC受端系統強度的影響[J].中國電機工程學報,2015,35(16):4052-4061.]定義了VSC-HVDC的運行阻抗，并在此基礎上得到了系統的有效短路比。然而，非同步發電源和VSC-HVDC的控制機制是不同的。非同步電源可以進行動態無功功率調節，但其調節能力取決于其工作點和控制模式。研究非同步機電源接入對LCC-HVDC受端電網靜態電壓穩定性的影響對建立新型電力系統是至關重要的。

發明內容

鑒于上述，本發明提供一種非同步機電源接入的LCC-HVDC受端電網靜態電壓穩定性分析方法及系統，以更加準確地描述非同步機電源接入后LCC-HVDC受端交流電網的電壓支撐強度。

本發明采用如下的技術方案：一種LCC-HVDC受端電網靜態電壓穩定性分析方法，其包括以下步驟：

1)基于交直流系統的準穩態數學模型，聯立功率平衡方程和交流系統潮流方程得到功率-電壓的關系方程；

2)用功率-電壓的關系方程分別對電壓和無功求偏導，得到電壓對無功變化的靈敏度，即電壓穩定性指標VSI；

3)為描述系統臨界穩態時的電壓穩定性，令直流功率隨直流電流變化的曲線處于最高點，定義此時的有效短路比為廣義臨界有效短路比GCESCR；

4)基于廣義臨界有效短路比GCESCR分析非同步機電源的不同控制模式對靜態電壓穩定性的影響。

進一步地，所述步驟1)中準穩態數學模型，滿足以下關系式：