[发明专利]支撑LCC-HVDC启动的系统恢复方法

权利要求书

1.一种支撑LCC-HVDC启动的系统恢复方法，其特征在于：给出了增大待恢复电网在换流母线处的短路容量和转动惯量两个指标值以满足LCC-HVDC启动要求的系统恢复策略，具体包括以下步骤：

步骤1：判断当前系统是否有VSC-HVDC送电通道，如果是，转向步骤2，否则转向步骤3；

步骤2：使VSC-HVDC送电通道接入交流系统；

步骤3：传统黑启动电源启动；

步骤4：利用Dijkstra算法搜索从带电区域到待恢复目标节点的最优送点路径；

步骤5：对待恢复电网进行送电恢复，需满足：机组启动约束、交流系统运行约束和VSC-HVDC稳态运行约束：

1)机组启动功率约束

式中，T为总优化时间，P₀为优化时间内黑启动电源的启动功率；n_G为已并网机组的数量；P_Gi(T)为已并网机组在优化时间内增发的有功功率；P_cr,i为机组i所需的启动功率；c_i表示机组i是否投入；

2)机组启动时间约束

机组i的最大临界热启动时间约束

0＜T_si＜T_CH,i

式中T_CH,i为机组i的最大临界热启动时间，T_si为机组i的启动时刻；

机组i的最小临界启动时间约束

T_si＞T_CC,i

式中T_CC,i为机组i的最小临界启动时间，T_si为机组i的启动时刻；

3)在机组的大型辅机启动时，需要考虑暂态电压跌落和频率下降情况是否超过限值；

4)潮流和节点电压约束

模型中已恢复的电网需满足交流潮流约束：

式中，n₀为已恢复系统中发电机的总台数；P_i为支路i流过的有功功率；P_i^max为支路i允许流过的有功功率上限；为机组i的有功出力下限；为机组i的有功出力上限；为机组i的无功出力下限；为机组i的无功出力上限；n_L为已恢复系统中线路的总数；U_i为节点i的电压；为节点i允许的电压上限； U _i ^min 为节点i允许的电压下限；n_b为已恢复系统中的节点总数；P_Gi为节点i的有功功率，Q_Gi为节点i的无功功率；

5)VSC-HVDC运行约束

VSC-HVDC的换流器应满足其稳态运行特性：

式中，X为等效换流电抗；μ为直流电压利用率；M为调制比；U_dc为直流电压额定值；U_s为交流侧母线基波电压；I_dc,max为最大支流线路电流；P_s、Q_s为VSC与交流系统之间传输的有功功率和无功功率；

步骤6：判断要启动的LCC-HVDC的换流站是否已经带电；如果否，转至步骤7；否则，转到步骤9；

步骤7：利用Dijkstra算法搜索带电区域到目标换流站的路径；

步骤8：使带电区域给目标换流站送电；转向步骤6；

步骤9：提升待恢复电网的交流系统强度，使转动惯量满足所述LCC-HVDC的启动要求；由以下具体步骤组成：

步骤9-a：判断待恢复电网中交流系统的转动惯量是否满足所述LCC-HVDC的启动要求，如果是，转向步骤10，否则转向步骤9-b；

步骤9-b：判断待恢复电网中已启动机组的输出功率是否达到额定值，如果是，转向步骤9-d，否则转向步骤9-c；

步骤9-c：令待恢复电网中已启动机组继续爬坡增大出力；转向步骤9-b；

步骤9-d：按照待恢复电网中待恢复机组的转动惯量增加率对待恢复机组进行优先级排序，启动优先级最大的待恢复电网中可恢复机组；

步骤9-e：设置时段核验间隔，启用时段核验间隔定时器；

步骤9-f：判断是否到达时段核验间隔，如果是，转向步骤9-a，否则转向步骤9-f；

其中，所述LCC-HVDC的启动要求待恢复电网中交流系统的转动惯量满足：J≥70P_d，以使LCC-HVDC送电通道接入时待恢复电网的频率偏差满足稳定要求；式中，J为待恢复电网的转动惯量，P_d为LCC-HVDC启动时LCC-HVDC的传输容量；

步骤10：提升待恢复电网的强度，使待恢复电网的短路容量满足所述LCC-HVDC的启动要求；由以下具体步骤组成：

步骤10-a：判断待恢复电网换流母线处的短路容量是否满足所述LCC-HVDC的启动要求，如果是，转向步骤11，否则转向步骤10-b；

步骤10-b：判断是否有并联双回线路可以投入；如果是，转向步骤10-c，否则转向步骤10-e；

步骤10-c：按并联双回线路的短路容量增加量f_△SCR,L的大小排序待恢复电网中并联双回线路；

f_ΔSCR,L＝SCR_L,after-SCR_L,before，式中SCR_L,brfore与SCR_L,after分别为待恢复线路投入前后换流站交流母线处的短路容量值。

步骤10-d：投入优先级最高的并联双回线路；转向步骤10-a；

步骤10-e：按短路容量贡献度f_SCR,G的大小对待恢复电网中的待恢复机组进行排序；

式中,K_Pi为机组i的爬坡速率，Z_i为待恢复机组i到直流换流站交流母线最短路径的阻抗值；

步骤10-f：启动优先级最大的待恢复机组；转向步骤10-a；

待恢复电网中交流系统的短路容量满足S_SC≥10(2Q_Filter-0.03P_dn)，满足所述LCC-HVDC的启动要求，式中，S_SC为换流站母线处的短路容量，Q_Filter为单组滤波器的容量，P_dn为LCC-HVDC的额定传输功率；该约束使直流通道启动过程滤波器投入时，待恢复电网中节点电压波动程度满足要求；

步骤11：启动LCC-HVDC的换流站，将LCC-HVDC接入待恢复电网；

步骤12：潮流校验：如果满足安全运行约束则结束；否则，进行恢复方案调整，包括调整发电机出力、变压器变比以及带电线路上感性负荷的投入。