[发明专利]一种复杂多端电网源网限流设备参数分级优化方法

说明书

本发明公开一种复杂多端电网源网限流设备参数分级优化方法，包括如下步骤：根据电网中直流变压器的空间位置分布，将复杂大电网拓扑进行“一次降维”，将其划分为多个同电压等级子电网拓扑，对同电压等级子电网拓扑进行“二次降维”，提出各区域的典型限流方案；判断子电网是否具有低耦合区域，若有低耦合区域，在故障发生后毫秒内该区域依靠CLR进行限流，在满足系统故障穿越条件下，尽可能减少系统配置CLR；对高耦合区域，在源侧注入三次谐波电压情况下，建立优化数学模型。本发明优化方法通过二次降维和源侧注入三次谐波电压，挖掘源侧设备的最大限流能力，实现源网侧设备协同限流，降低网侧设备的限流压力，同时提高整体优化计算效率。

技术领域

本发明涉及电力系统继电保护领域，具体是一种复杂多端电网源网限流设备参数分级优化方法。

背景技术

柔性直流输电技术因具有可灵活地控制有功/无功功率、利于新能源接入、无换相失败、可为风电场提供电压支撑等优点，成为解决远距离、大容量输电以及特大型交直流混合电网互联的重要技术手段，由于柔性直流电网自身具有低惯性、弱阻尼特性，发生直流故障时容易导致故障过流严重、故障隔离与网络自愈困难、供电可靠性难以保证等一系列问题，因此如何利用源网多种限流设备协同有效限制直流侧故障电流是柔直电网亟需解决的问题。

目前主要采用DCCB(直流断路器)限流，但由于DCCB开断能力受限，实际工程中采用DCCB配合CLR(限流电抗器)的方案限流，但CLR电感值不宜过大，否则容易导致系统动态性能降低，因此需要与其他限流设备如FCL(故障限流器)协同配合进行限流，以满足DCCB开断容量限制需要。近年来，随着柔性直流电网故障限流技术的快速发展，具有故障自清除能力的MMC(模块化多电平换流器)拓扑结构和源侧限流控制策略逐渐被用于限制故障电流，降低网侧设备的限流压力。

目前直流电网中限流设备空间配置和参数协同优化方案主要针对三端或四端的环形电网，并不能体现未来多端直流电网网架结构的复杂性。此外采取限流手段相对单一，主要集中于网侧DCCB与CLR以及FCL相互参数的协同优化，未实现源网两侧设备协同优化限流。

发明内容

本发明的目的在于提供一种复杂多端电网源网限流设备参数分级优化方法，针对含有不同电压等级的混合多端柔性直流大电网，考虑同电压等级及换流站与电网之间的耦合程度对电网进行两次降维，将大电网划分同电压等级子电网拓扑中的多个低耦合故障区域和高耦合故障区域，为后续分级优化设备参数提供基础，通过在源侧注入三次谐波电压，挖掘源侧设备的最大限流能力，实现源网侧设备协同限流，降低网侧设备的限流压力，通过在故障电流特性相对简单的低耦合区域相关限流参数首先确定的基础上，对高耦合区域限流设备参数采取多目标函数进行优化，实现了分级优化，提高了整体优化计算效率。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

一种复杂多端电网源网限流设备参数分级优化方法，所述优化方法包括如下步骤：

S1：根据电网源侧限流设备中的直流变压器的空间位置分布，将复杂大电网拓扑进行“一次降维”，将其划分为多个同电压等级子电网拓扑。

S2：对同电压等级子电网拓扑进行“二次降维”,“二次降维”将同电压等级子电网拓扑划分为低耦合区域和高耦合区域。

S3：结合各区域的限流需求，提出各区域的典型限流方案。

S4：判断子电网是否具有低耦合区域，若有低耦合区域，在故障发生后毫秒内该区域依靠CLR进行限流，在满足系统故障穿越条件下，尽可能减少系统配置CLR。

S5：对高耦合区域，在源侧注入三次谐波电压情况下，建立优化数学模型。

进一步的，所述S2中的“二次降维”是根据网架连线间耦合关系强弱、故障处理是否具备选择性特点以及故障点的位置对同电压等级子电网拓扑进行空间划分。

进一步的，所述S3中的典型限流方案对于低耦合区域包括如下两种：