一种直流系统对暂态电压稳定影响的评估方法及装置与流程

本申请涉及暂态电压稳定影响评估，特别涉及一种直流系统对暂态电压稳定影响的评估方法及装置。

背景技术：

1、当直流系统的换流母线电压由于受端交流系统故障而降低时，直流系统将发生换相失败，导致直流系统有功和无功功率剧烈波动，从而威胁受端交流系统的安全稳定运行。目前，直流系统有功动态特性对功角稳定的影响已进行了大量的研究，但直流系统无功动态特性对受端电网暂态电压稳定的影响却缺乏足够的关注。暂态电压稳定问题通常是由不利的具有快速响应特性的动态负荷引起的，故障后的无功电源和无功负荷的动态不平衡是导致暂态电压失稳的主要原因。在纯交流系统中，交流系统故障后，感应电动机吸收的大量无功功率是导致暂态电压失稳的主要原因之一。而在交直流互联电网中，直流系统不利的负荷特性将进一步恶化受端电网的暂态电压稳定问题。随着直流规模和负荷密度的增加，直流系统对暂态电压稳定的影响越来越显著，成为直流系统传输容量规划、落点选址、控制策略制定中重要的制约因素。考虑到现代电力系统的规模，亟需一种快速、有效并且可靠的指标评估直流系统对受端电网暂态电压稳定的影响。短路比、多馈入短路比等指标是目前常用的用来分析了直流系统对受端电网暂态电压稳定的影响的主要手段，短路比或多馈入短路比越大，直流系统对受端电网暂态电压稳定的影响越小。然而，短路比系列指标衍生于交直流系统静态电压稳定，用其来评价直流系统对受端电网暂态电压稳定的影响存在固有的缺陷，缺乏对直流系统动态特性和动态负荷的考虑。

2、因此，如何提供一种直流系统对暂态电压稳定影响的评估方法，是目前亟待解决的问题。

技术实现思路

1、本申请实施例提供了一种直流系统对暂态电压稳定影响的评估方法，以解决现有技术中短路比系列指标衍生于交直流系统静态电压稳定，用其来评价直流系统对受端电网暂态电压稳定的影响存在固有的缺陷的问题。为了对披露的实施例的一些方面有一个基本的理解，下面给出了简单的概括。该概括部分不是泛泛评述，也不是要确定关键/重要组成元素或描绘这些实施例的保护范围。其唯一目的是用简单的形式呈现一些概念，以此作为后面的详细说明的序言。

2、第一方面，本申请提供一种直流系统对暂态电压稳定影响的评估方法，包括以下步骤：

3、确定直流系统对暂态电压稳定影响的评估指标δul/ul，式中，δul为负荷母线处的电压的减小量，ul为负荷母线处的电压；

4、计算所述评估指标的值，确定直流系统对暂态电压稳定性的影响程度。

5、可选地，还包括以下步骤：检验所述评估指标的评估有效性。

6、可选地，所述评估指标包括直流系统无功、感应电动机、电网拓扑结构以及节点电压支撑强度。

7、可选地，所述计算所述评估指标的值的计算公式如下：

8、

9、式中，δul为负荷母线处的电压的减小量，ul为负荷母线处的电压，qalli为直流系统无功，xim为定转子电抗之和，sl为感应电动机的额定容量，sacl为感应电动机机端母线处的短路容量，mii为多馈入相互作用因子指标，miiflc为换流母线和负荷母线之间的相互作用因子，δul/ul表示直流系统对暂态电压稳定影响的评估指标。

10、可选地，所述检验所述评估指标的评估有效性的步骤，包括：

11、利用故障临界切除时间检验所述评估指标的有效性。

12、可选地，所述利用故障临界切除时间检验所述评估指标的有效性的步骤，包括：确定临界失稳滑差，利用所述临界失稳滑差检验所述评估指标。

13、可选地，当所述负荷母线发生金属性三相对称性短路故障时，此时所述感应电动机的机端电压为0，感应电动机的电磁转矩为0。

14、可选地，所述故障临界切除时间包括含直流故障临界切除时间和不含直流故障临界切除时间，其中：

15、含直流故障临界切除时间满足公式：

16、

17、不含直流故障临界切除时间满足公式：

18、

19、式中，h为感应电动机的惯性常数；tm为感应电动机的机械转矩，其为常数；s0为初始滑差；tc0和tc1分别为含直流故障临界切除时间和不含直流故障临界切除时间；sc0为考虑直流时的临界失稳滑差；sc1为不考虑直流时的临界失稳滑差。

20、可选地，利用所述故障临界切除时间的相对变化量检验所述评估指标。

21、可选地，所述故障临界切除时间的相对变化量的计算公式如下：

22、

23、式中，sc％为直流系统对暂态电压稳定性的影响程度。

24、可选地，当初始滑差远远小于临界失稳滑差的值时，忽略初始滑差s0，将式简化为：

25、

26、式中，tc％为故障临界切除时间的相对变化量。

27、可选地，所述利用故障临界切除时间检验所述评估指标的有效性的步骤，还包括：利用短路比或有效短路比检验所述评估指标，其中：

28、所述短路比的计算方式为：

29、

30、所述有效短路比的计算方式为：

31、

32、式中，pd为直流功率，qc为补偿电容的功率，sac为短路容量。

33、第二方面，本申请提供一种直流系统对暂态电压稳定影响的评估装置，包括评估单元，其中：

34、所述评估单元：用于确定直流系统对暂态电压稳定影响的评估指标δul/ul，式中，δul为负荷母线处的电压的减小量，ul为负荷母线处的电压；并计算所述评估指标的值，确定直流系统对暂态电压稳定性的影响程度。

35、第三方面，本申请提供一种直流系统对暂态电压稳定影响的评估系统，包括上述的直流系统对暂态电压稳定影响的评估装置、直流系统以及交流系统，并且，该直流系统对暂态电压稳定影响的评估装置用于评估直流系统对交流系统暂态电压稳定性的影响程度。

36、第四方面，本申请提供一种介质，其上存储有程序，该程序被处理器执行时实现如上任一项所述的建立直流系统对暂态电压稳定影响的评估方法中的步骤。

37、第五方面，本申请提供一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的程序，所述处理器执行所述程序时实现如上任一项所述的建立直流系统对暂态电压稳定影响的评估方法中的步骤。

38、本申请实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：

39、根据临界暂态电压稳定时直流系统无功的变化规律，提出了直流系统无功动态特性的定量刻画方法，能够提示直流系统影响暂态电压稳定的最主要因素，有效地评估直流系统对暂态电压稳定影响程度。

40、应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本申请。

技术特征：

1.一种直流系统对暂态电压稳定影响的评估方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的直流系统对暂态电压稳定影响的评估方法，其特征在于，还包括以下步骤：检验所述评估指标的评估有效性。

3.根据权利要求1所述的直流系统对暂态电压稳定影响的评估方法，其特征在于，所述评估指标包括直流系统无功、感应电动机、电网拓扑结构以及节点电压支撑强度。

4.根据权利要求3所述的直流系统对暂态电压稳定影响的评估方法，其特征在于，所述计算所述评估指标的值的计算公式如下：

5.根据权利要求3所述的直流系统对暂态电压稳定影响的评估方法，其特征在于，所述检验所述评估指标的评估有效性的步骤，包括：

6.根据权利要求5所述的直流系统对暂态电压稳定影响的评估方法，其特征在于，所述利用故障临界切除时间检验所述评估指标的有效性的步骤，包括：确定临界失稳滑差，利用所述临界失稳滑差检验所述评估指标。

7.根据权利要求6所述的直流系统对暂态电压稳定影响的评估方法，其特征在于，当所述负荷母线发生金属性三相对称性短路故障时，此时所述感应电动机的机端电压为0，感应电动机的电磁转矩为0。

8.根据权利要求7所述的直流系统对暂态电压稳定影响的评估方法，其特征在于，所述故障临界切除时间包括含直流故障临界切除时间和不含直流故障临界切除时间，其中：

9.根据权利要求8所述的直流系统对暂态电压稳定影响的评估方法，其特征在于，利用所述故障临界切除时间的相对变化量检验所述评估指标。

10.根据权利要求9所述的直流系统对暂态电压稳定影响的评估方法，其特征在于，所述故障临界切除时间的相对变化量的计算公式如下：

11.根据权利要求10所述的直流系统对暂态电压稳定影响的评估方法，其特征在于，当初始滑差远远小于临界失稳滑差的值时，忽略初始滑差s0，将式简化为：

12.根据权利要求11所述的直流系统对暂态电压稳定影响的评估方法，其特征在于，所述利用故障临界切除时间检验所述评估指标的有效性的步骤，还包括：利用短路比或有效短路比检验所述评估指标，其中：

13.一种直流系统对暂态电压稳定影响的评估装置，其特征在于，包括评估单元，其中：

14.一种直流系统对暂态电压稳定影响的评估系统，其特征在于，包括如权利要求13所述的直流系统对暂态电压稳定影响的评估装置，以及直流系统及交流系统，所述直流系统对暂态电压稳定影响的评估装置用于评估所述直流系统对所述交流系统的暂态电压稳定的影响程度。

15.一种介质，其上存储有程序，其特征在于，该程序被处理器执行时实现如权利要求1-12任一项所述的建立直流系统对暂态电压稳定影响的评估方法中的步骤。

16.一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现如权利要求1-12任一项所述的建立直流系统对暂态电压稳定影响的评估方法中的步骤。

技术总结
本申请涉及一种直流系统对暂态电压稳定影响的评估方法，包括以下步骤：建立直流系统对暂态电压稳定影响的评估指标ΔU<subgt;L</subgt;/U<subgt;L</subgt;，式中，ΔU<subgt;L</subgt;为负荷母线处的电压的减小量，U<subgt;L</subgt;为负荷母线处的电压；计算所述评估指标的值，确定直流系统对暂态电压稳定性的影响程度。本申请能够有效地评估直流系统对暂态电压稳定影响程度。

技术研发人员：杨颂,孙树敏,程艳,于芃,王士柏,王玥娇,关逸飞,王楠,邢家维,周光奇,刘奕元,王成龙
受保护的技术使用者：国网山东省电力公司电力科学研究院
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13