[发明专利]一种连接不同强度交流系统的整流站运行特性的分析方法

说明书

技术领域

本发明属于电力系统运行和控制技术领域，尤其涉及一种连接不同强度交流系统的整流站运行特性的分析方法。

背景技术

随着我国直流输电技术的发展以及“西电东送，全国联网”战略的实施，直流工程在我国电力输送中发挥着越来越重要的作用。高压直流输电有着经济灵活、可控性强等优点，在大容量、远距离输电方面有着很大的优势，但是在输送能力方面，直流输电系统是有限制的，其决定性因素是所连交流系统的强度。

在已有的研究中，交流系统强弱的划分标准是依据其短路比（SCR）的大小，即交流系统与所连直流系统容量的相对大小，短路比越小，交流系统越弱。对于直流输电系统，换流母线的短路比（SCR）同时也是评价交流电网电压支撑能力和接受直流功率能力的重要量化指标，短路比被广泛应用于受端电网的结构设计以及直流系统的运行分析。

与受端系统相比，送端电网基本只由若干巨型电站与整流站群连结构成多直流送出系统，电源形式单一、网架结构薄弱，交直流系统相互影响程度远大于受端。送端交流线路短路、大容量发电机退出运行等故障都会对多直流产生影响，直流系统有功功率的波动直接影响无功功率的消纳，送端系统的频率稳定性和电压稳定性都面临严峻考验，同时会对受端系统产生较大影响，进而对交流系统产生更大冲击。

目前的研究认为逆变运行时直流输电对交流系统强度的要求更为突出，因此大都以逆变站为研究对象分析直流输电系统的输送能力及稳定性，几乎没有从理论上分析过连接于不同强度的整流站的运行特性。

发明内容

针对上述现有技术中提到的问题，本发明提出了一种连接不同强度交流系统的整流站运行特性的分析方法，该方法包括以下步骤：

步骤1：建立交直流系统相互作用的简化模型，并引入短路比的概念来表征交流系统的强度；

步骤2：基于步骤1建立的交直流系统，建立其数学模型并用方程组表示，对方程组中的变量进行初始化；

步骤3：对步骤2中方程组进行求解，最终得到连接于不同强度的交流系统下整流站的运行特性。

所述步骤1中的简化模型为：采用戴维南等值方法，将交流系统等效为一个理想电压源与等值阻抗串联的形式，交流滤波器和无功补偿电容等效为一个并联在换流母线上的等效导纳，换流器为整流器。

所述步骤1中的短路比定义为换流母线的短路容量与额定直流功率的比值，具体公式为：

SCR=SacPdN=UN2PdN1|Z|]]>

其中，S_ac表示换流母线的短路容量，P_dN表示额定直流功率，U_N表示换流母线的额定电压，Z表示交流系统的等值阻抗；

分别取换流母线的额定电压和额定直流功率为系统电压和功率的基准值，那么短路比还表示为以下形式：

SCR=1/|Z_pu|

其中，Z_pu表示Z的标幺值。

所述步骤2中的方程组为：

P_d=CU²[cos2α-cos(2α+2μ)]

Q_d=CU²[2μ+sin2α-sin(2α+2μ)]

I_d=KU[cosα-cos(α+μ)]

U_d=P_d/I_d

P_ac=[U²cosθ-EUcos(δ+θ)]/|Z|

Q_ac=[U²sinθ-EUsin(δ+θ)]/|Z|

Q_c=B_cU²