[发明专利]计及直流受端暂态特性的调相机无功备用计算方法及系统

说明书

本发明公开一种计及直流受端暂态特性的调相机无功备用计算方法及系统，应用于含调相机的特高压交直流电网中，包括在受端换流站输送功率发生变化和站内滤波器投切动作之后，按照直流换相失败及恢复过程中的暂态无功电压特性确定交流电网需要承受的受端换流站从交流电网吸收无功功率最大值及向交流电网倒送无功最大值，以此作为调相机的无功上备用需求和无功下备用需求。本发明在保证调相机为换流站换相失败及恢复过程提供足够的无功支撑的前提下，确定调相机稳态运行的无功出力范围，实现调相机无功资源的合理利用。

技术领域

本发明涉及电力系统运行与控制技术领域，具体涉及一种计及直流受端暂态特性的调相机无功备用计算方法及系统。

背景技术

由于我国能源负荷分布极不平衡，直流输电技术在大容量远距离输电方面优势逐渐发挥，电网大范围优化配置资源能力显著提升，电网“强直弱交”矛盾突出。由于特高压直流系统只作为有功功率的传输线路并不能发出无功功率，反而需要系统向其提供大量的无功功率，受端电网无功储备明显不足，易引起严重的电压不稳定问题。调相机作为动态无功补偿装置可以很好地解决直流输电系统故障的无功不足和电压稳定问题，有效降低换流站换相失败风险。

但是，调相机作为优质无功资源，在实际运行中只允许在很小的固定无功调节范围参与稳态无功电压控制，且大部分时间都维持在无功为0MVar运行状态。即，传统方案中，调相机都是按固定要求的无功调节范围参与稳态无功电压控制，且无功出力基本为0MVar，造成了调相机无功资源利用率低，无法保证直流受端暂态无功特性的动态无功需求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种计及直流受端暂态特性的调相机无功备用计算方法及系统，以实现调相机为换流站换相失败及恢复过程提供足够的无功支撑，从而确定调相机的合理无功调节范围，并参与稳态无功电压控制。

为解决上述技术问题，本发明提供的技术方案如下：

本发明一方面提供一种计及直流受端暂态特性的调相机无功备用计算方法，包括：

根据电网故障后对受端换流站交流侧母线电压影响最大的电网故障，得到受端换流站交流侧母线电压时变数据和故障前的受端换流站交流侧母线电压量测值；

根据受端换流站交流侧母线电压时变数据，以及受端换流站无功平衡关系式，计算受端换流站与交流电网之间的无功交换时变数据；

根据受端换流站与交流系统间的无功交换时变数据，计算调相机稳态运行时无功功率最小值和无功功率最大值；将调相机稳态运行时无功功率最大值和无功功率最小值所限定的范围，作为调相机参与稳态无功电压调节时的无功调节范围。

进一步的，还包括：

在判断出受端换流站输送功率发生变化和站内滤波器投切动作之后，启动电网故障集筛选，筛选出对受端换流站交流侧母线电压影响最大的电网故障信息。

进一步的，所述受端换流站交流侧母线电压时变数据是指，对受端换流站交流侧母线电压影响最大的电网故障发生开始到故障清除之后，整个时间尺度的受端换流站交流侧母线电压的时变数据，且故障发生时，不考虑调相机的无功支撑能力。

进一步的，所述根据受端换流站交流侧母线电压时变数据，以及受端换流站无功平衡关系式，计算受端换流站与交流电网之间的无功交换动态特性，包括：

其中，U_ac、T、N、X_c分别为受端换流站交流侧母线电压、换流变压器变比、每极桥数、等效换相电抗，α、γ、μ分别为受端换流站的触发角、熄弧角、换相重叠角，为受端换流站的功率因数角，U_d为受端换流站的直流电压，I_d为受端换流站的直流电流，Q_e为受端换流站与交流系统间的无功交换，B_c为受端换流站内滤波器的等效电纳；