[发明专利]一种大容量直流功率扰动下风机暂态过电压分析方法

说明书

技术领域

本发明属于电力系统领域，尤其涉及一种大容量直流功率扰动下风机暂态过电压分析方法。

背景技术

近年来，随着特高压直流与新能源发电的不断发展，我国风电装机和并网容量不断增加，大规模风电通过特高压直流外送成为实现能源大规模、大范围配置的有效输电方式。当大容量特高压直流功率发生大扰动，包括换相失败、送端近区交流短路和直流闭锁等故障时，送端换流站和风电场均出现大量无功功率的盈余，引起近区风电场的暂态过电压问题，增加了大规模风机脱网的风险。近几年，在我国西北和华北地区的大规模风电基地均发生了多起风电机组连锁脱网事故。因此暂态过电压分析也越来越受到运行人员和研究人员的重视，这对暂态过电压分析的方法和结果也提出了更高的要求。

针对大容量直流功率扰动引起的送端风机暂态过电压问题，目前的研究主要集中在风机暂态过电压的原因，以及直流故障造成风机脱网事故的风险及其应对措施，而对风机暂态过电压定量计算方法的研究则相对较少，因此，寻求一种能够有效应对大容量直流发生功率大扰动时送端风机暂态过电压快速分析方法尤为重要。

发明内容

针对上述现有技术中存在的问题，本发明提出一种大容量直流功率扰动下风机暂态过电压分析方法。其目的是为了从单支路电压降公式出发，推导节点负荷变化引起节点电压变化的全微分灵敏度公式，能够有效评估直流大扰动过程中风机暂态过电压的风险，以便运行调度人员及时采取相应的预防校正措施，减少直流功率扰动对于送端风机电压稳定的影响。

为了实现上述发明目的，本发明是本通过以下技术方案来实现铁：

一种大容量直流功率扰动下风机暂态过电压分析方法，包括以下步骤：

步骤1：风机暂态过电压分析模型；

步骤2：大容量直流发生功率扰动时换流母线暂态过电压快速计算方法。

所述步骤1风机暂态过电压分析模型，各个风电通过两级升压变从690V升压330kV，然后通过330kV线路连接到750kV主变330kV侧，风电无功补偿在风场35kV母线，设系统等值电压E为1，风场与系统压差ΔU分为三个部分：ΔU_a为风电机端电压与750kV主变330kV侧电压差，ΔU_b为750kV变压器330kV侧与750kV母线间压差，ΔU_c为换流站母线电压与系统等值电压的压升；假定稳态情况下，系统无功平衡，各部分压差为零。

所述直流，当发生换相失败过程中系统电压先降低，此时风电进入低电压穿越状态，有功降低导致风场无功盈余，并持续一定时间，在风电有功功率恢复之前，直流功率为零期间，直流滤波器与风机的无功盈余叠加使风电直流送出系统无功盈余达到最大，此时过电压最大；考虑最严重工况，风电低电压穿越期间有功功率为零，则无功盈余最大期间风机与系统间压差具体计算如下：

根据线路压降公式忽略电阻得：

式中X_T330为330kV变压器阻抗，Q_AC为风电场35kV并网点无功补偿，X_L为330kV线路阻抗，Q_L1为330kV线路充电功率；

式中X_T750为750kV变压器电抗，∑(Q_ACi+Q_Li)为多个风电场盈余无功补偿和线路充电功率之和，Q_D为750kV变压器的无功补偿。

所述风机暂态过电压受直流扰动导致，由风电机端电压与750kV主变330kV侧电压之间的压差、750kV变压器330kV侧电压与750kV换流母线电压之间的压差、750kV换流母线电压与系统等值电压之间的压差三部分构成：

ΔU＝ΔU_a+ΔU_b+ΔU_c(3)；

式中ΔU_a为风电机端电压与750kV主变330kV侧电压之间的压差，ΔU_b为750kV变压器330kV侧电压与750kV换流母线电压之间的压差，ΔU_c为750kV换流母线电压与系统等值电压之间的压差。

所述步骤2大容量直流发生功率扰动时换流母线暂态过电压快速计算方法，如下：

大容量直流扰动故障下风电场盈余无功和换流站盈余无功以及直流有功减少共同作用产生压升，按照经验计算方法，直流换流站暂态电压升高为：