[发明专利]一种多直流馈入系统受端电网电压支撑能力的评价方法

说明书

本发明提出一种多直流馈入系统受端电网电压支撑能力的评价方法，属于电力系统的电网规划与运行技术领域。本发明为解决对交流电网电压支撑能力准确评估的问题，首先分别在额定状态和电流指令变化后测量电网各条直流馈入的交流母线电压、直流注入有功功率、消耗的无功功率和母线电压相位；根据两次测量值，分别得到每条直流的多馈入等效有效短路比和多馈入临界等效有效短路比；通过比较多馈入等效有效短路比和多馈入临界等效有效短路比的相对大小，评价每条直流受端电网的电压支撑能力。本发明能准确评价多直流馈入系统中各条直流电流同步变化以及非同步变化等情况下交流电网的电压支撑能力，可以为大规模交直流混合系统的规划建设提供参考依据。

技术领域

本发明涉及一种多直流馈入系统受端电网电压支撑能力的评价方法，属于电力系统的电网规划与运行技术领域。

背景技术

我国能源资源和负荷需求呈逆向分布，电能的大规模跨区域传输不可避免。高压直流输电凭借其在大容量、远距离、区域互联等方面的优势，已经成为我国“西电东送”的重要方式之一。直流输电往往落点在人口密集、经济发达的负荷中心，随着直流输电的不断发展，形成了如图1所示的多回直流落点于同一受端电网的多直流馈入系统。图1中Z_k∠θ_k分别为交流系统k的等效电动势和等效阻抗，Z_t1k∠θ_t1k、Z_t1n∠θ_t1n、Z_tkn∠θ_tkn分别为交流系统1、k，1、n，k、n，之间的连接阻抗，U_k∠δ_k为交流母线k的电压，P_ack、Q_ack分别为向交流系统k注入的有功功率和无功功率，P_k、Q_k是直流k(直流k所连接的交流系统为交流系统k)传输的有功功率和消耗的无功功率，B_ck、Q_ck分别为直流k的补偿电容及其补偿的无功功率，其余下标为1、n的物理量分别代表系统1、系统n的参量，含义与系统k的参量含义相同。然而直流的安全稳定运行需要一定强度的交流系统作为支撑，交流系统过弱，则交流系统出现波动时，交流系统可能静态电压失稳，直流容易发生换相失败现象。因此对交流电网电压支撑能力的准确评估能够为大规模交直流混合系统的规划建设提供重要参考依据。

对于单直流馈入系统，可以通过有效短路比(effective short circuit ratio，ESCR)来衡量交流系统的电压支撑能力。在多直流馈入系统中，不同直流之间的相互影响，导致无法将不同直流系统视为单直流馈入系统而分别进行处理。不同直流之间的相互作用是以交流电网为媒介发生的。基于此，学者为反映不同直流之间的相互影响，提出了多馈入交互作用因子(multi-infeedinteraction factor，MIIF)作为不同直流之间相互作用程度的指标，该指标提出后，很多学者将其应用于多直流馈入系统中直流换相失败的问题的研究当中，取得了很好的效果。然而多馈入交互作用因子MIIF仅仅是衡量不同直流之间相互作用程度的指标，并不能作为交流系统电压支撑能力的评价指标。因此国际大电网会议CIGRE基于多馈入交互作用因子MIIF提出了多直流馈入系统中受端电网电压支撑能力的评价指标：多馈入有效短路比(multi-infeed effective short circuit ratio，MIESCR)。然而多馈入有效短路比MIESCR在最初提出时，只是一个经验性的指标，缺乏严格的理论依据。虽然Denis Lee博士从等效功率传输的角度将多馈入直流等效为单馈入直流，从机理上解释了多馈入有效短路比MIESCR的有效性，但由于等效过程将直流参数进行改变，等效过程不够直观。也有学者将多直流馈入系统等效为单直流馈入系统时，保持直流侧参数不变，仅仅改变交流侧的等效阻抗，但是该等效仅仅是根据已有的多馈入有效短路比MIESCR的定义进行等效，并没有对其具体的等效原则和理论依据进行分析。