[发明专利]一种考虑频率约束的直流承载能力估算方法

说明书

本发明公开了一种考虑频率约束的直流承载能力估算方法，属于电网规划技术领域。本发明包括以下步骤：1、获取规划周期内送端电网所有可能的运行工况，选取小负荷工况为研究对象；2、基于小负荷工况，采用机电仿真软件时域仿真同送同受多回直流同时换相失败后系统频率响应；3、根据系统频率响应结果，估算送端电网直流最大可承载能力。本发明基于给定规划网架多种运行工况下的小负荷工况，在已知常规机组开机容量、连续换相失败扰动冲击持续时间的前提下，通过发电机转子运动方程，在系统惯量的支撑下估算频率最大变化率下的直流承受能力极限，避免了反复试探仿真求取直流承载能力极限，能够指导送端电网直流的合理规划及运行。

技术领域

本发明属于电网规划技术领域，尤其涉及一种考虑频率约束的直流承载能力估算方法。

背景技术

伴随着我国特高压交直流快速发展，特别是特高压直流输电规模的阶跃式提升，我国送端电网的运行特性发生深刻变化，“强直弱交”矛盾突出，电网安全运行面临新的风险和挑战。对于多直流外送系统，故障扰动冲击下，交流系统与直流系统以及多回直流系统之间的相互作用与影响，对电网受扰行为特性、安全稳定水平、重要断面送受电能力均会产生显著影响。受端电网发生交流故障后可能导致多回直流同时换相失败，巨大的功率冲击可能导致送端电网重要联络线断面功率振荡、频率短时升高。并且随着同送端、同受端直流的不断增加，打破了原有直流隔绝故障的传统观念，功率的变化和涌动大幅提升了送、受端电网间的连锁反应风险，限制了电网承载直流规模。

在直流换相失败，尤其是多回直流连续换相失败的扰动下，由于故障冲击时间较短、故障扰动量较大，且系统的一次调频来不及响应，频率的偏差与系统惯量密切相关。新能源机组的替代，不仅减小了系统的惯量，短时间内的瞬时功率冲击可能导致系统频率偏差严重，同时，换相失败期间，由于大容量有功与无功的快速变化，新能源机组存在大规模脱网的风险，进一步恶化系统频率，最大频率偏差与系统的惯量、直流功率和换相失败时间有关。

在忽略系统内频率时间、空间分布的差异性时，可通过等值单机模型计算得到系统平均频率，作为整个电网的频率。对于给定的系统频率变化率的承受能力极限，若已知常规机组的开机容量、连续换相失败扰动冲击持续时间，则可以估算出该系统能够瞬时承受的最大功率扰动量，即可得到特定方式下，受制于频率最大变化率约束的直流承载能力。

发明内容

本发明的目的是：对存在多回直流连续换相失败扰动下系统高频风险限制直流送出能力的情况，基于给定规划网架多种运行工况下的小负荷工况，在已知常规机组开机容量、连续换相失败扰动冲击持续时间的前提下，通过发电机转子运动方程，在系统惯量的支撑下估算频率最大变化率下的直流承受能力极限，避免了反复试探仿真求取直流承载能力极限，能够指导送端电网直流的合理规划及运行。

具体地说，本发明是采用以下技术方案实现的，用于评估送端电网受直流连续换相失败后高频约束的直流承载能力，包括如下步骤：

步骤1：获取规划周期内送端电网所有可能的运行工况，选取小负荷工况进行为研究对象，统计小负荷工况中送端电网发电机总惯量，记为E_MWS；其中单台机组最大出力和相应的惯量为P_G、E_G；

小负荷中同送同受直流总功率为P_DC⁰；

从电网调度运行部门获取可承受的最高频率限制，记为Δf_max；

校核故障为同送同受多回直流同时换相失败，一般而言，校核标准为同送同受直流同时换相失败连续2次，即换相失败持续时间Δt＝0.4s。

步骤2：基于小负荷工况，采用机电仿真软件时域仿真同送同受多回直流同时换相失败后系统频率响应；

步骤3：根据系统频率响应结果，估算送端电网直流最大可承载能力；