一种判断交直流并/混联系统相互影响的耦合度评估方法

摘要

本发明提供了一套能够反映交直流并/混联系统电气特征和运行动态特征的交直流耦合度评估指标，包括静态耦合度和动态耦合度指标两方面内容。本发明适用于对含有多回直流的复杂大区域交直流混联系统或网架结构相对简单的交直流并联系统中交流系统与直流系统相互作用关系及安全稳定评估，可用于交直流电网规划和运行控制，为交直流协调控制或多回直流系统协调控制信号选取提供直接的依据。解决了现有研究方法在交直流并/混联输电系统安全稳定分析及控制等方面的应用存在分析目标不明确、控制对象选择困难的关键技术问题。

主权项

1.一种判断交直流并/混联系统相互影响的耦合度评估方法，其特征在于：所述方法包括以下步骤：(1)根据交直流并/混联系统电气特征及相关定义，确定构成该系统的各组成部分，包括：直流系统、并联交流线路或断面、中间联络电网或交流支撑电网、送端交流系统和受端交流系统，根据并联交流线路之间的电气关系，交直流并/混联系统存在以下三种连接形式：形式一：多条并联交流线路中间某处不存在中间联络电网或交流支撑电网，各并联交流线路相互独立，由直流系统和多条并联交流线路并联连接在送端交流系统和受端交流系统之间构成交直流并联系统；形式二：多条并联交流线路中间某处存在一个联系各并联交流线路的小规模的中间联络电网，且中间联络电网的入口端口数与出口端口数相同，由直流系统、多条并联交流线路和中间联络电网连接在送端交流系统和受端交流系统之间构成交直流并/混联系统；形式三：多条并联交流线路中间某处接入一个规模较大的交流支撑电网，由直流系统、多条并联交流线路和交流支撑电网连接在送端交流系统和受端交流系统之间构成交直流并/混联系统，交流支撑电网具有较大容量的装机和负荷，系统转动惯量大，并联交流线路被交流支撑电网分割为前后两部分；(2)确定直流送端换流站与并联交流线路在受端落点间的联系阻抗若交直流并/混联系统符合形式一所述特征，则第i回直流系统的直流送端换流站与第k条并联交流线路之间的联系阻抗Z_ik为该换流站与该并联交流线路起始点之间等值互阻抗Z_i以及该并联交流线路阻抗Z_k之和，其中i，k为自然数，即有：Z_ik＝Z_i+Z_k若交直流并/混联系统符合形式二所述特征，则第i回直流系统的直流送端换流站与第k条并联交流线路之间的联系阻抗Z_ik为该换流站与该并联交流线路起始点之间等值互阻抗Z_i、该并联交流线路起始点到中间联络电网入口端之间的阻抗Z_k1、以及从中间联络电网的入口端到直流逆变侧的并联交流线路尾端之间的等效并联交流线路阻抗Z_k2三者之和，即有：Z_ik＝Z_i+Z_k1+Z_k2若交直流并/混联系统符合形式三所述特征，由于交流支撑电网转动惯量很大，从而可以认为并联交流线路被交流支撑电网割裂为前后两部分，一部分为连接送端交流系统与交流支撑电网的并联交流线路，另一部分为连接交流支撑电网与受端交流系统的并联交流线路，因而第i回直流系统的直流送端换流站与第k条并联交流线路之间的联系阻抗Z_ik为该换流站与该并联交流线路起始点之间等值互阻抗Z_i、该并联交流线路起始点到交流支撑电网入口端之间的阻抗Z_k1二者之和，即有：Z_ik＝Z_i+Z_k1直流系统换流母线与并联交流线路起始点距离很近，即直流送端换流站与并联交流线路起始点之间的等值互阻抗Z_i远小于并联交流线路阻抗，可以忽略此等值互阻抗Z_i，前述三种形式对应的联系阻抗表达式可以简写为：(3)计算直流系统与并联交流线路或断面的静态耦合度指标由于构成交直流并/混联电网的直流系统可能不唯一，即电网出现多回直流系统呈并联状态接入送、受端交流电网的情况时，可根据交直流并/混联系统电气关系，明确不同直流系统与不同并联交流线路之间电气关系的差异，定义第i回直流系统与第k条并联交流线路之间静态耦合度指标λ_ik为：${\lambda }_{\mathrm{ik}}=\left|\frac{1}{Z_{\mathrm{ik}}}\right|$定义第i回直流系统与由并联的所有并联交流线路构成的并联交流断面之间静态耦合度指标ρ_i为：${\rho }_i=\left|\underset{k=1,...,n}{\Sigma }\frac{1}{Z_{\mathrm{ik}}}\right|$式中，n为组成并联交流断面的并联交流线路个数；(4)计算直流系统与并联交流线路或断面的动态耦合度指标直流系统与并联交流线路或断面的动态耦合度指标包含四个系数指标：直流系统与并联交流线路的暂态潮流冲击耦合系数指标，用“LD”表示；直流系统与并联交流线路的稳态潮流转移耦合系数指标，用“LS”表示；直流系统与并联交流断面的暂态潮流冲击耦合系数指标，用“SD”表示；直流系统与并联交流断面的稳态潮流转移耦合系数指标，用“SS”表示，具体表示形式为：$\left\{\begin{array}{c}{\mathrm{LD}}_{\mathrm{ik}}=\frac{{\mathrm{\Delta P}}_{\mathrm{ack}}^d}{{\mathrm{\Delta P}}_{\mathrm{di}}}\\ {\mathrm{LS}}_{\mathrm{ik}}=\frac{{\mathrm{\Delta P}}_{\mathrm{ack}}^s}{{\mathrm{\Delta P}}_{\mathrm{di}}}\end{array}\right.$$\left\{\begin{array}{c}{\mathrm{SD}}_i=\underset{k=1}{\overset{n}{\Sigma }}{\mathrm{LD}}_{\mathrm{ik}}=\underset{k=1}{\overset{n}{\Sigma }}\frac{{\mathrm{\Delta P}}_{\mathrm{ack}}^d}{{\mathrm{\Delta P}}_{\mathrm{di}}}\\ {\mathrm{SS}}_i=\underset{k=1}{\overset{n}{\Sigma }}{\mathrm{LS}}_{\mathrm{ik}}=\underset{k=1}{\overset{n}{\Sigma }}\frac{{\mathrm{\Delta P}}_{\mathrm{ack}}^s}{{\mathrm{\Delta P}}_{\mathrm{di}}}\end{array}\right.$式中，LD_ik为第i回直流系统与第k条并联交流线路之间的暂态潮流冲击耦合系数，计算结果相对较大的表示第k条并联交流线路与第i回直流系统之间在暂态耦合程度较为紧密，即该并联交流线路在暂态过程中承担较多的直流功率变化冲击；LS_ik为第i回直流系统与第k条并联交流线路之间的稳态潮流转移耦合系数，计算结果相对较大的表示第k条交流线路与第i回直流系统之间在系统进入稳态过程后耦合程度较为紧密，即该并联交流线路在系统进入新的稳定状态后承担较多的直流功率变化转移；SD_i为第i回直流系统与并联交流断面之间的暂态潮流冲击耦合系数，计算结果较大的表示该直流系统与并联交流断面之间的暂态耦合程度较为紧密；SS_i为第i回直流与并联交流断面之间的稳态潮流转移耦合系数，计算结果相对较大的表示该直流系统与交流断面路之间在系统进入稳态过程后耦合程度较为紧密；其中，ΔP_di为第i回直流系统输电功率阶越变化幅度；ΔP^d_ack为暂态过程中第k条并联交流线路有功功率最大波动幅值，用于表征第k条并联交流线路受直流功率波动冲击的严重程度；ΔP^s_ack为交直流并/混联系统进入稳态过程后，第k条并联交流线路有功功率稳态变化幅值，用于表征第k条并联交流线路分担直流功率变化量的大小；(5)根据直流系统与并联交流线路或断面的静态耦合度指标和动态耦合度指标的计算结果，综合评估各并联交流线路或断面与各直流系统之间的相对耦合紧密程度。