一种考虑多约束的受端电网直流接入能力计算方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于电力系统及其自动化技术领域，更准确地说，本发明涉及一种考虑多 约束的受端电网直流接入能力计算方法。
【背景技术】
[0002] 高压直流（HVDC)输电以其独特的优点已成为国内大区互联和远距离大容量输电 的重要形式，为我国大范围的资源优化配置发挥了重要作用。随着电网的不断发展建设，多 回直流输电线路落点同一交流受端电网不可避免，南方电网和华东电网均已发展成为典型 的直流多馈入受端电网，直流馈入容量不断增长。
[0003] 为了更好地指导电网建设和维护受端电网安全稳定，必须研究解决一个关键问 题，即如何评估受端电网接受直流馈入功率的能力，包括电网允许馈入的功率总量和允许 的最大单回馈入容量如何确定，应遵循什么原则选择直流落点才能有效提高受端电网的直 流受电能力等。这些问题已经成为大电网规划和设计中亟待解决的关键技术问题。影响电 网直流受电能力的因素很多，在实际电力的生产运行中，电网的低谷调峰能力、直流近区的 潮流疏散能力、局部电网的电压稳定、系统频率安全、电网的暂态动态稳定特性、多直流交 直流交互影响特性等等，均会对电网的直流接入能力造成限制。
[0004] 目前有关受端电网直流最大受电规模的研究较少，相关专利多是关于直流落点的 优化选择，且考虑约束因素相对较少。专利《一种受端电网直流落点的选择方法》（申请号 CN201410239756. 1)公开了一种直流落点选择方法，主要考虑短路比和暂稳特性两个稳定 性指标及电网建设成本和网络损耗成本两个经济性指标。专利《一种优化直流集中馈入受 端系统直流落点的方法》（申请号CN201310545965.4)提出的优化直流落点方法中考虑了 不同直流接入方案对直流换相失败区域的影响。专利《一种基于多馈入短路比的多直流落 点选择方法》（已授权，CN201210081310. 1)通过对不同直流落点方案多馈入短路比的计算、 处理、分析选择较优的直流落点方案。专利《一种交流受端电网直流受电规模的计算方法》 (申请号CN 201410104305. 7)提出了一种交流受端电网直流受电规模的计算方法，该方法 仅考虑直流多馈入短路比约束，不能完全满足电网运行控制要求。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的是：为了评估受端电网接受直流馈入的能力，提高交直流混联大电 网运行管理水平，给出一种考虑多约束的受端电网直流接入能力计算方法。该方法根据变 电站站址条件、电力平衡等确定备选的直流落点集合，根据典型方式下各备选直流落点的 短路容量及各直流间的交互作用程度，确定新增直流接入落点，综合考虑直流多馈入短路 比、电网低谷调峰能力、相对转动惯量指标、N-I暂态稳定性等多约束条件，迭代给出受端电 网的直流接入能力。
[0006] 具体地说，本发明是采用以下的技术方案来实现的，包括下列步骤：
[0007] 1、一种考虑多约束的受端电网直流接入能力计算方法，包括如下步骤：
[0008] 1-1)基于某一确定网架，记其中已接入M条直流，每条直流的容量分别为Pdil(i = 1，2,…，Μ)，形成典型运行方式，其中接入的M条直流均满容量送电，根据变电站站址条件、 电力平衡等确定备选的直流落点集合，假设共有N个可供选择的直流落点；
[0009] 1-2)根据典型方式下各备选直流落点的短路容量及各直流间的交互作用程度，确 定新增直流接入落点，新接入直流的初始容量记为P_(P nJ^直流电压等级有关，±500kV 一般为3000MW，±800kV -般为8000MW，± 1000 kV -般为10000MW，本步骤中默认初始接入 容量为8000MW)。
[0010] 1-3)利用1-2)中得到有直流落点，建立新的电网运行方式数据，原有接入直流输 送功率保持不变，新增直流容量Ρ_;
[0011] 1-4)计算所有1+1条直流的多馈入有效短路比1^30?1(丨=1，2，*"，+1)，若所 有直流的多馈入有效短路比均大于某一阈值R raf (根据相关文献，Rraf-般取2-2. 5)，进行 1-5)，否则进行1-6);
[0012] 1-5)校核电网低谷调峰能力、相对转动惯量指标、N-I暂态稳定性，若全部满足条 件则令M = Μ+1，返回1-1)，否则进行1-8);
[0013] 1-6)降低新接入的直流输送功率Pad (Pad为根据可接受的误差设定的直流功率调 整步长，如可取100MW)，令P_= P _-Pad，形成新的运行方式，计算所有直流的多馈入有效 短路比，若仍存在直流的多馈入有效短路比小于R raf，返回1-6)，否则进行1-7);
[0014] 1-7)校核电网低谷调峰能力、相对转动惯量指标、N-I暂态稳定性，若满足所有约 束，则进行1-9)，否则进行1-8)
[0015] 1-8)降低新接入的直流输送功率Pad，令P_= P_-Pad，形成新的运行方式，校核电 网低谷调峰能力、相对转动惯量指标、N-I暂态稳定性，若满足所有约束，进行1-9)，否则返 回 1-8);
[0016] 1-9)计算受端电网的直流接入能力为
[0017] 上述技术方案的进一步特征在于，所述步骤1-2)中根据典型方式下各备选直流 落点的短路容量及各直流间的交互作用程度，确定新增直流接入落点，其具体方法及步骤 如下：
[0018] 2-1)计算典型方式下已接入的M条直流的多馈入有效短路比MSCR1Q = 1，2,…，M)，记多馈入有效短路比最小的直流编号为NUM ;
[0019] 2-2)计算典型方式下N个备选直流落点的短路容量Say(j = 1，2，···，Ν)，记其中 短路容量最大值为Saaiiax，短路容量最小值为Saailin，得到第j个备选直流落点的短路容量指 标S j,
[0020]
[0021] 2-3)对第j个备选直流落点，计算其与原有接入直流的落点间的等值阻抗 Z^nn (m，η = 1，2,…，M，M+1 ;M+1表示在第j个直流落点新接入的直流编号），根据等值阻 抗及直流接入容量计算新接入直流对原有接入直流的影响程度指标Aj,新接入直流对最薄 弱直流的影响程度指标^，所有已接入直流对新接入直流的影响程度指标C,，其计算如下 所示， 产
[0029] 2-4)计算获得选择第j个备选直流落点时，新接入直流与原有接入各直流间相互 影响程度指标
[0030]
[0031] 2-5)采用线性加权求和方法获得第j个备选直流落点下的直流落点选择指标，
[0032] LDj= λ jSj+ λ 2I j (5)
[0033] 其中加权系数满足λ 1+λ 2= I的约束，可以采用相对比较法、排序法等方法获取， 简单起见，可以令A1= λ 2=0. 5,选择指标值最大的落点作为新增直流落点。
[0034] 上述技术方案的进一步特征在于，所述步骤1-5)中校核电网低谷调峰能力、相对 转动惯量指标、N-I暂态稳定性，其具体方法及步骤如下：
[0035] 5-1)校核电网低谷调峰能力采用如下指标，
[0036] n tr= P Ltr-Panin-PGfc+PGps-PDtr -PGrn (6)
[0037] 其中为电网低谷调峰裕度，若η 〇说明电网低谷调峰能力满足约束，η & < 〇说明电网低谷调峰能力不满足约束，Pm为电网的低谷负荷，PtolA全网常规火电、水 电考虑调峰能力的最小开机出力，P ef。为全网的强迫出力情况（主要包括不参与调峰的核 电、水电等出力），PtipsS抽水蓄能电站能提供的调峰支撑，P Dtl^j低谷方式下直流的送电功 率（考虑目前电网直流的实际运行情况，可令j
[0038] 5-2)校核相对转动惯量指标如下，
[0039]
[0040] 其中Hatltotal表示交流系统的总转动惯量，P <^31表示所有直流的总的传输容量，即
I Hd。彡C H认为相对转动惯量满足约束，H C H认为相对转动惯 量不满足约束，Ch是根据系统频率安全给出的阈值，一般取2_3s。
[0041] 本发明的有益效果如下：随着电网规模的不断发展，受端电网馈入直流的容量越 来越大，直流在为电网输送电力、解决用电紧张局面的同时，也给电网运行控制带来的新的 挑战。电力生产运行单位越来越关注电网最大能接纳直流的能力有多大，电网接纳多少直 流运行较为经济，本发明综合考虑电网运行中的多个约束，为该问题的解决提供了一种方 法，有助于充分认识直流接入对电网造成的影响，合理规划，减少直流盲目建设，提高电网 运行经济效益，降低运行风险。
【附图说明】
[0042] 图1是本发明方法的流程图；
[0043] 图2是图1中步骤2选择直流落点的流程图。
【具体实施方式】
[0044] 下面参照附图对本发明作进一步详细描述。
[0045] 图1中步骤1描述的是基于某一确定网架，记其中已接入M条直流，每条直流的容 量分别为Pua = 1，2, "·，Μ)，形成典型运行方式，其中接入的M条直流均满容量送电，根据 变电站站址条件、电力平衡等确定备选的直流落点集合，假设共有N个可供选择的直流落 占 .
[0046] 图1中步骤2描述的是根据典型方式下各备选直流落点的短路容量及各直流间的 交互作用程度，确定新增直流接入落点，新接入直流的初始容量记为Ρ_ (Ρ_与直流电压等 级有关，±500kV-般为 3000MW，±800kV-般为 8