[发明专利]确定新能源直流外送系统直流故障时过电压的方法及系统

说明书

本发明公开了一种确定新能源直流外送系统直流故障时过电压的方法及系统，包括：对新能源直流外送系统进行等效，确定等效电路；基于所述等效电路，确定新能源直流外送系统故障时的戴维南等效阻抗和等效电压源；基于所述戴维南等效阻抗和等效电源，确定所述新能源直流外送系统故障时的新能源机端过电压和直流换流站母线过电压。本发明的方法能够高效、准确地确定新能源直流外送系统故障时的过电压，计算过程简便，能够对新能源外送系统故障时的控制等提供技术支撑。

技术领域

本发明涉及电力系统过电压计算技术领域，并且更具体地，涉及一种确定新能源直流外送系统直流故障时过电压的方法及系统。

背景技术

目前，特高压直流送端过电压问题严重影响了新能源的消纳和相关设备的安全。新能源机组对系统过电压的耐受能力较差，当系统电压发生变化时，新能源机组易发生大规模高压脱网现象，引发电网中严重的连锁性事故。高比例新能源电力系统的过电压问题，严重制约新能源消纳及特高压直流输电能力。新能源直流外送系统过电压产生的原因主要来自两个方面，一是直流系统换相失败、闭锁等直流故障期间，由于直流系统的交流滤波器切除延迟造成无功盈余，导致送端交流系统过电压；二是交直流故障下，新能源无功补偿装置调节的滞后性，以及具备低电压穿越能力的新能源由于故障期间的无功控制策略响应滞后造成电网电压恢复瞬间无功盈余，从而产生过电压。现有的新能源直流外送系统过电压计算方法，主要在潮流方程、经验公式、短路比指标的基础上进行推导。采用经验公式、短路比指标计算的结果较为粗略；采用潮流方程计算时，对于多次换相失败后闭锁故障，所用的功率不平衡量为闭锁瞬间与稳态时的差值，且功率不平衡量由无穷大电源吸收，其物理意义不够明晰。

总体来说对于新能源直流外送系统的过电压计算方法，目前还缺少一种物理概念清晰的确定新能源直流外送系统直流故障时过电压的方法，能够考虑新能源低电压穿越控制和直流系统交流滤波器无功盈余。

发明内容

本发明提出一种确定新能源直流外送系统直流故障时过电压的方法及系统，以解决如何确定新能源直流外送系统故障时的过电压的问题。

为了解决上述问题，根据本发明的一个方面，提供了一种确定新能源直流外送系统直流故障时过电压的方法，所述方法包括：

对新能源直流外送系统进行等效，确定所述新能源直流外送系统故障时的等效电路；

基于所述等效电路，确定新能源直流外送系统故障时的戴维南等效阻抗和等效电压源；

基于所述戴维南等效阻抗和等效电源，确定所述新能源直流外送系统故障时的新能源机端过电压和直流换流站母线过电压。

优选地，其中所述戴维南等效阻抗, 包括：

，

所述等效电压源，包括：

，

其中，Z_eq为戴维南等效阻抗，R_eq为戴维南等效阻抗的实部，X_eq为戴维南等效阻抗的虚部，j表示复数；R为新能源机端至连接点电阻；X₁为新能源机端至连接点电抗；X₂为同步机至连接点电抗；X₃为直流换流站母线至连接点电抗；X₀为滤波器电抗绝对值；为等效电压源相量；U_s为同步机电势；E为等效电压源的幅值；ψ_E为等效电压源的相位。

优选地，其中所述基于所述戴维南等效阻抗和等效电源，确定所述新能源直流外送系统故障时的新能源机端过电压和直流换流站母线过电压，包括：

当新能源直流外送系统发生双极闭锁故障时，所述新能源机端过电压，包括：

，

所述直流换流站母线过电压，包括：

，