衡量多馈入直流系统换流站之间相互作用强弱指标的方法

摘要

本发明提出了一种衡量多馈入直流系统换流站之间相互作用强弱指标的方法。包括以下步骤：1)以多馈入交直流电网受端系统为研究重点，确定待研究的直流换流站，假设待研究的直流换流站有N处，并有A/B/C三相；2)采用机电暂态仿真软件对电网进行机电暂态仿真计算，在换流母线i处A相设置经一定阻抗的单相接地短路，i＝1,2,…N，观察换流母线i处A相电压的变化，不断调整短路接地阻抗的大小，使得短路后换流母线i处A相电压下降1％，记录换流母线j处A相电压的变化量ΔUAj，j＝1,2,…,i-1,i+1,…,N，B相及C相的计算与A相相同；3)计算换流站i和换流站j之间的单相多馈入交互作用因子SMIIFij。本发明为评估多馈入直流系统中不对称故障下各个换流站之间相互作用的强弱提供参考。

说明书

技术领域

本发明提出一种衡量多馈入直流系统换流站之间相互作用强弱指标的方 法，特别是一种衡量多馈入直流输电系统中不对称故障下各换流站之间相互作 用强弱指标SMIIF及计算方法，属于电力系统分析技术领域。

背景技术

多馈入直流输电系统即多条直流集中接入同一个交流电网，随着电力系统 的不断发展，电网出现了交直流并联运行、多回直流集中馈入等新特征。多回 直流系统之间响紧密联系，相互影响，稳定特性复杂，采用量化的指标，可以 非常清晰的表示各回直流之间联系的紧密程度。

CIGRE WG B4工作组曾提出用于衡量多馈入直流输电系统中换流站间相互 作用强弱的指标-多馈入交互作用因子(MIIF)，其定义为：当换流母线i投 入对称三相电抗器，使得该母线上的电压下降1％时，换流母线j的电压变化 率为：

$\mathrm{MII}{F}_{\mathrm{ij}}=\frac{{\mathrm{\Delta U}}_j}{1\%U_{i0}}---\left(1\right)$

式中，MIIF_ij即为换流母线i和换流母线j之间的多馈入交互作用因子，ΔU_j为换流母线j处电压的变化量，U_i0为投入电抗器前换流母线i处的电压。

MIIF_ij越大，表示换流站i和换流站j之间的相互作用越强。CIGRE WG B4 工作组提出的多馈入交互作用因子MIIF可以方便的表示出各回直流之间的相 互作用强弱，但该指标基于三相电压对称，在实际的电网运行中，发生更多的 是不对称的故障，比如单相故障，这种情况下，系统的三相电压是不对称的， 此时，采用基于三相对称的指标不能准确的表征不对称故障时各换流站之间相 互作用的强弱。因此，有必要提出一种表征不对称故障时各换流站之间相互作 用强弱的指标，用于更准确的表示系统发生不对称故障时各换流站之间的相互 作用强弱。

发明内容

本发明提出一种衡量多馈入直流系统换流站之间相互作用强弱指标的方 法。本发明衡量多馈入直流系统换流站之间相互作用强弱的指标定义清晰，计 算方法简单，物理意义明确，可以直观的表示出多馈入直流系统中发生不对称 故障时各换流站之间相互作用的强弱，为研究多馈入直流系统中各直流的相互 影响提供参考。

本发明的技术方案为：

本发明的衡量多馈入直流系统换流站之间相互作用强弱指标的方法，包括 以下步骤：

1)以多馈入交直流电网受端系统为研究重点，确定待研究的直流换流站， 假设待研究的直流换流站有N处，并有A/B/C三相；

2)采用机电暂态仿真软件对电网进行机电暂态仿真计算，在换流母线i 处A相设置经一定阻抗的单相接地短路，i＝1,2,…N，观察换流母线i处A相 电压的变化，不断调整短路接地阻抗的大小，使得短路后换流母线i处A相电 压下降1％，记录换流母线j处A相电压的变化量ΔU_Aj，j＝1,2,…,i-1,i+1,…,N， B相及C相的计算与A相相同；

3)计算换流站i和换流站j之间的单相多馈入交互作用因子SMIIF_ij。

所述步骤2)中，采用机电暂态仿真软件对电网进行机电暂态仿真计算， 在换流母线i处A相设置经一定阻抗的单相接地短路，i＝1,2,…N，观察换流 母线i处A相电压的变化，不断调整短路接地阻抗的大小，使得短路后换流母 线i处A相电压下降1％，记录换流母线j处A相电压的变化量ΔU_Aj， j＝1,2,…,i-1,i+1,…,N。

所述步骤3)中，计算换流站i和换流站j之间的单相多馈入交互作用因 子SMIIF_ij；

$\mathrm{SMII}{F}_{\mathrm{ij}}=\frac{{\mathrm{\Delta U}}_{\mathrm{Aj}}}{1\%U_{\mathrm{Ai}0}}---\left(1\right)$

式中，SMIIF_ij为换流站i和换流站j之间的单相多馈入交互作用因子， ΔU_Aj为换流母线j处A相电压的变化量，U_Ai0为短路前换流母线i处A相电压， 各电压量均为标幺值。(2)

两个换流站之间的SMIIF的范围在0到1之间，SMIIF越大，表示这两个 换流站的单相相互作用越强，联系越紧密。

本发明是一种衡量多馈入直流系统换流站之间相互作用强弱指标的方法。 在换流母线i的某一相设置经一定阻抗的单相接地短路，通过机电暂态仿真求 得换流母线i处该相的电压下降1％时，换流母线j处该相电压的变化率，进 而求得这两个换流站之间的单相多馈入交互作用因子。为评估多馈入直流系统 中发生不对称故障时各个换流站之间相互作用的强弱提供参考。本发明提出的 衡量多馈入直流输电系统中不对称故障下各换流站之间相互作用强弱的指标 SMIIF定义清晰，计算方法简单，物理意义明确，可以直观的表示出多馈入直 流系统中发生不对称故障时各换流站之间相互作用的强弱，为研究多馈入直流 系统中各直流的相互影响提供参考。

附图说明

图1为本发明的流程图。

具体实施例

本发明的衡量多馈入直流系统换流站之间相互作用强弱指标的方法，包括 以下步骤：

1)以多馈入交直流电网受端系统为研究重点，确定待研究的直流换流站， 假设待研究的直流换流站有N处，并有A/B/C三相；

2)采用机电暂态仿真软件对电网进行机电暂态仿真计算，在换流母线i 处A相设置经一定阻抗的单相接地短路，i＝1,2,…N，观察换流母线i处A相 电压的变化，不断调整短路接地阻抗的大小，使得短路后换流母线i处A相电 压下降1％，记录换流母线j处A相电压的变化量ΔU_Aj，j＝1,2,…,i-1,i+1,…,N， B相及C相的计算与A相相同；

3)计算换流站i和换流站j之间的单相多馈入交互作用因子SMIIF_ij。

所述步骤2)中，采用机电暂态仿真软件对电网进行机电暂态仿真计算， 在换流母线i处A相设置经一定阻抗的单相接地短路，i＝1,2,…N，观察换流 母线i处A相电压的变化，不断调整短路接地阻抗的大小，使得短路后换流母 线i处A相电压下降1％，记录换流母线j处A相电压的变化量ΔU_Aj， j＝1,2,…,i-1,i+1,…,N。

所述步骤3)中，计算换流站i和换流站j之间的单相多馈入交互作用因 子SMIIF_ij；

$\mathrm{SMII}{F}_{\mathrm{ij}}=\frac{{\mathrm{\Delta U}}_{\mathrm{Aj}}}{1\%U_{\mathrm{Ai}0}}---\left(1\right)$

式中，SMIIF_ij为换流站i和换流站j之间的单相多馈入交互作用因子， ΔU_Aj为换流母线j处A相电压的变化量，U_Ai0为短路前换流母线i处A相电压， 各电压量均为标幺值。

两个换流站之间的SMIIF的范围在0到1之间，SMIIF越大，表示这两个 换流站的单相相互作用越强，联系越紧密。

本发明在换流母线i的某一相设置经一定阻抗的单相接地短路，通过机电 暂态仿真求得换流母线i处该相的电压下降1％时，换流母线j处该相电压的 变化率，进而求得这换流站i和换流站j之间的单相多馈入交互作用因子。为 评估多馈入直流系统中不对称故障下各个换流站之间相互作用的强弱提供参 考。

下面通过实施例对本发明做进一步的补充说明：

南方电网2014年有8回直流同时馈入广东，包括江城直流、天广直流、 兴安直流、高肇直流、楚穗直流、牛从直流2回、普桥直流。根据南方电网 2014年丰大方式数据，计算该8回直流之间的单相多馈入交互作用因子。

以楚穗直流的穗东换流站A相为例，在穗东换流站换流母线A相并联电抗 器，使得穗东站A相电压由初始值1.009下降到0.999；此时，天广直流广州 换流站A相电压由1.0377下降到1.0355，高肇直流肇庆换流站A相电压由 1.0154下降到1.0142，兴安直流宝安换流站A相电压由0.9983下降到0.9972， 三广直流鹅城换流站A相电压由1.0165下降到1.0136，普桥直流桥乡换流站 A相电压由1.003下降到1.0023，牛从2回直流连接到一条换流母线，从化换 流站A相电压由1.02下降的1.018。根据机电暂态仿真求得的各换流站A相 电压降落情况，可求得穗东站与其他各换流站之间的单相多馈入交互作用因子 SMIIF。

穗东-广州：$\mathrm{SMIIF}=\frac{1.0377-1.0355}{0.01*1.009}=0.218$

穗东-肇庆：$\mathrm{SMIIF}=\frac{1.0154-1.0142}{0.01*1.009}=0.119$

穗东-宝安：$\mathrm{SMIIF}=\frac{0.9983-0.9972}{0.01*1.009}=0.109$

穗东-鹅城：$\mathrm{SMIIF}=\frac{1.0165-1.0136}{0.01*1.009}=0.287$

穗东-桥乡：$\mathrm{SMIIF}=\frac{1.003-1.0023}{0.01*1.009}=0.069$

穗东-从化：$\mathrm{SMIIF}=\frac{1.02-1.018}{0.01*1.009}=0.198$

从计算结果可以看出，穗东换流站和广州站、鹅城站、从化站的联系比较 紧密，和桥乡站联系最弱。

其他换流站之间的单相多馈入交互作用因子的计算方法类似。