[发明专利]一种评估同步调相机故障对特高压直流输电影响的方法

说明书

本发明公布了一种评估同步调相机故障对特高压直流输电影响的方法，包括以下步骤：建立同步调相机数学模型；建立特高压直流输电系统数学模型；制定同步调相机故障扰动方案；评估同步调相机故障对特高压直流输电的影响。本发明的评估同步调相机故障对特高压直流输电影响的方法，能够灵活设置同步调相机故障类型、同步调相机负荷及特高压直流输电负荷，可以准确评估同步调相机故障导致直流闭锁的概率；该方法简单有效，评估结果可为制定反事故措施提供理论依据，指导同步调相机的运维检修，可减少直流闭锁故障发生的概率，进而减少负荷损失，具有很大的经济效益和工程实用价值。

技术领域

本发明涉及电网分析计算领域，尤其是一种评估同步调相机故障对特高压直流输电影响的方法。

背景技术

我国能源资源与负荷呈逆向分布，通过大容量、远距离特高压直流输电系统将西北部的新能源送往东部负荷中心，是促进新能源消纳和实现资源配置的有效手段。但是特高压直流输电系统接入电网后，电网“强直弱交”问题突出。根据特高压直流设计原则，直流系统在大规模输送有功功率的同时，本身并不向系统提供无功，需要从电网吸收接近输送功率40％-50％的无功功率。在电网发生故障的动态过程中吸收的无功功率还将大幅增加，甚至导致局部动态无功补偿不足，电网失稳风险增大，电压稳定问题突出。针对我国特高压直流输电动态无功储备不足和电压支撑能力不够的突出问题，客观要求直流大规模有功输送，必须匹配大量动态无功补偿装置，即“大直流输电、强无功支撑”。相对于SVC和STATCOM，同步调相机高、低电压穿越能力强，短时过载能力大，其调节能力基本不受系统电压影响，故障情况下具有强大的瞬时无功支撑和短时过载能力，在动态无功补偿方面具有独特的优势。同时，作为空载运行的大型同步电动机，同步调相机还可以为薄弱的特高压直流送端系统提供一定的短路容量和转动惯量支撑。

同步调相机的安全稳定运行是充分发挥其无功紧急支撑能力的前提。相对于变压器、断路器、输电线路等静止设备，同步调相机属于旋转设备，涉及油系统、冷却系统、励磁系统、SFC系统等多个系统，运维过程复杂且工作量大。目前，国内同步调相机投运三年左右，由于前期安装调试遗留缺陷或者设备质量问题，已经暴露出多个缺陷或隐患，甚至发生过同步调相机跳机事件，对换流站造成了一定的不利影响，引起来运维人员的关注。由于同步调相机直接与换流站内500kV交流母线相连，同步调相机与直流输电系统耦合紧密。同步调相机发生故障将导致交流母线电压跌落及升高，而特高压直流输电输送容量大，一旦同步调相机故障造成直流闭锁，将造成极大的经济损失，对换流站造成不利影响。扰动过程中的过电压甚至可能损坏其余的电力设备。

为此，如何提供一种评估同步调相机故障对特高压直流输电影响的方法，以便提前制定反事故措施，降低或消除负面影响，是目前亟待解决的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种评估同步调相机故障对特高压直流输电影响的方法，为制定反事故措施提供依据，有效降低直流闭锁发生概率，减少负荷损失，具有很大的经济效益。

为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：

根据本发明的第一方面，提供了一种评估同步调相机故障对特高压直流输电影响的方法。

在一个实施例中，上述方法包括以下步骤：

建立同步调相机数学模型；

建立特高压直流输电系统数学模型；

制定同步调相机故障扰动方案；

评估同步调相机故障对特高压直流输电的影响。

可选地，所述建立同步调相机数学模型的步骤，具体包括：

建立考虑饱和效应的同步调相机数学模型，该模型采用同步电机park方程；

建立同步调相机励磁控制系统数学模型，该模型采用IEEE的标准ST5B模型。