[发明专利]一种能源基地高压直流送端孤岛和联网接入模式选择方法

说明书

技术领域

本发明属于电力系统规划与运行领域，涉及一种基于静态稳定分析的能源基地高压直流送端孤岛接入和联网接入模式选择方法。

背景技术

随着全球能源电网互联，直流输电的重要性不断增加，直流系统接入也对交流系统的设计和运行提出了新的挑战。因为受端条件要求更苛刻，容易发生换相失败，以往对于直流系统的关注多集中在受端，然而近些年来，随着能源基地的建立，一些偏远或当地电网较弱的能源基地接入电网时，也会出现稳定性问题。关于能源基地是选择孤岛方式接入直流系统还是联网方式接入直流系统，国内外对于此的研究比较缺乏。本发明方法首先根据当地电网类型进行定性判断，避免等值建模和复杂计算；在定量判断中，将SCR类指标作为dQ/dV指标的前置辅助判断，并给出了计及送端当地电网模型的能源基地高压直流外送系统换流母线 dQ/dV计算公式。该方法为高压直流送端能源基地孤岛接入和联网接入模式选择提供了有效的理论和技术支撑。

发明内容

本发明的目的是提出一种基于静态稳定分析的能源基地高压直流送端孤岛接入和联网接入模式选择方法，填补现有直流送端接入模式研究中的空白，以帮助对远离主电网能源基地和当地电网较弱时能源基地接入直流系统的模式进行选择。

本发明的技术方案是这样实现的：

1、分析送端当地电网系统装机容量和负荷容量，明确当地电网类型

统计送端当地电网系统装机容量，记为S_net；统计送端当地电网有功负荷容量，记为L_net，系统备用取20％，则可判断送端当地电网类型。

若S_net>1.2·L_net，则送端当地电源能满足当地电网负荷需求，且能向外部电网提供能源，其电网类型为电源区；

若S_net≤1.2·L_net，则送端当地电网不能向外部电网提供能源，甚至送端当地电源不能满足当地电网负荷需求，还需要外部系统提供能源，其电网类型为自平衡区或负荷区。

2、根据当地电网类型，对接入模式进行定性判断

若当地电网是电源区，能源基地与当地电网相连后，送端交流系统强度增加，直流系统稳态运行裕度增加，系统扰动下的波动幅度更小，故应选择联网接入模式。

若当地电网不是电源区，能源基地与当地电网相连后，直流系统稳态运行点及临界点变化不明确，换流母线静态电压稳定性变化不确定，故需要通过进一步的定量计算进行判断。

3、对能源基地和送端当地电网进行等值，建立能源基地联网接入模式的等效计算电路

Step1：交流系统的基准功率和基准电压分别取额定直流功率P_dN和换流母线电压的额定值U_dN；直流系统基准功率和基准电压分别取额定直流功率P_dN和额定直流电压U_dN，将系统参数标幺值化。

假设能源基地有n台发电机，第i台发电机暂态电抗和升压变漏抗为X′_dTi，能源基地汇集母线到直流系统换流母线的联络线每回阻抗为Z_l，根据能源基地电网和特高压直流系统实际绘制系统接线图，如图2所示：

将n台能源基地发电机和变压器组等值为1台机，则等值发电机阻抗X′_dT为：

忽略线路电容，将两回输电线简化等值为阻抗，则线路等值阻抗Z_{l_base}计算式为：

Step2：采用恒阻抗模型等值送端当地电网负荷，忽略当地电网内部阻抗，则送端电网当地等效负荷L_net可由下式计算：

其中U_net为送端当地电网外送母线电压。

Step3：利用上述等值结果，结合直流模型，可得联网接入模式下直流送端等效计算电路如图3

4、基于步骤3中的等效计算电路，求解联网接入模式下送端换流母线短路比SCR_c。

计算换流母线处发生三相接地短路时的短路电流I_{3_ph}：

计算联网接入模式下送端换流母线短路容量S_ac：

其中U_N是换流母线稳态时的额定电压。

计算联网接入模式下送端换流母线短路比SCR_c

5、计算额定功率下直流系统的临界短路比CSCR