[发明专利]一种计及直流无功控制特性的交直流电网电压灵敏度计算方法

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，具体涉及一种计及直流无功控制特性的交直流电网电压灵敏度计算方法。

背景技术

直流输电作为成熟、可靠的远距离、大容量电力传输技术，在我国能源资源优化配置中发挥着重要作用。2020年我国将建成数十回直流输电工程，多回直流输电落点在同一个交流受端是不可避免的，形成复杂交直流混联条件下的电网结构。

电网无功电压灵敏度计算对于无功补偿容量计算有着重要影响，而精确的潮流计算结果是交直流电网无功电压计算的基础，随着直流输电规模不断扩大，给潮流计算的收敛性和精确性提出了更多的新要求，例如：直流输电系统不仅增加了潮流计算的变量数，也使得潮流计算的非线性进一步增强，因此，大规模交直流混联电网的计算中经常出现收敛困难甚至不收敛的现象。此外，由于直流输电具有多种运行模式，控制方式复杂多变，尤其是直流的无功电压控制策略，直接决定了交直流电网之间的无功及电压变化规律，并影响到潮流计算结果的准确性。

因此，充分考虑特高压直流的运行特性，建立交直流电网潮流计算模型，精确求解得到电网稳态运行点，进而得到电网无功电压灵敏度，对于开展电网无功补偿容量计算有着重要的作用。

发明内容

为了克服现有交直流电网无功电压灵敏度计算时，忽略直流无功电压控制策略，导致计算结果准确性较低的不足，本发明提出一种计及直流无功控制特性的交直流电网电压灵敏度计算方法，根据直流换流站的无功补偿容量和控制策略，在交直流电网解耦法潮流计算中计及了不同控制策略对电网电压的影响，在保证收敛性的同时提高了计算精度，使得稳态运行点更加符合实际电网运行情况，进而提高电网无功电压灵敏度精确性。

实现上述技术目的，达到上述技术效果，本发明通过以下技术方案实现：

一种计及直流无功控制特性的交直流电网电压灵敏度计算方法，包括以下步骤：

(1)建立交直流电网潮流计算模型；

(2)根据不同的直流换流站无功控制策略，建立直流无功补偿容量计算模型；

(3)利用潮流算法求解交直流电网潮流计算模型，得到交直流电网的稳态运行点；

(4)根据步骤(3)中计算得到的稳态运行点，计算直流换流站中的无功补偿装置对交直流电网电压的灵敏度。

进一步地，所述交直流电网潮流计算模型为：

P_di＝U_diI_d(5)

式中：i为节点序号；ΔP_i、ΔQ_i分别为节点i的有功、无功功率差值；P_Gi、Q_Gi分别为节点i的发电机的有功功率和无功功率；P_Li、Q_Li分别为节点i的有功负荷和无功负荷；P_di为节点i的直流有功功率；ΔQ_di为节点i的直流无功功率，取正表示流入交流电网，取负表示流出交流电网，正负取决于换流器的无功损耗以及无功补偿容量；U_i、U_j分别为节点 i、j的电压；G_ij、B_ij分别为节点i和j之间的导纳系数的实部和虚部；θ_ij为节点i和j之间的相角差；U_di为节点i的直流电压；n为直流换流站桥数；k为换流变压器变比；γ为熄弧角；X_c为等效换相电抗；I_d为直流线路电流；S_di为节点i直流系统与交流母线交换的视在功率；Q_di为节点i所接直流换流站无功损耗；Q_ci为节点i的直流无功补偿容量。

进一步地，所述步骤(2)中的直流无功控制策略包括：绝对最小滤波器容量控制策略、无功交换控制策略和交流母线电压控制策略，在直流换流站实际运行中，绝对最小滤波器容量控制策略为基本控制策略，需时刻投入运行，无功交换控制策略和交流母线电压控制策略由运行人员根据交流电网运行情况进行选择。

进一步地，在绝对最小滤波器容量控制策略下，直流无功补偿容量计算公式为：

式中，Q_C,abs表示绝对最小滤波器容量控制策略要求的最小无功补偿投切容量；

在无功交换控制策略控制下，直流无功补偿容量计算公式为：