一种受端电网强弱评估方法及系统与流程

本发明涉及特高压直流及新能源领域，特别是关于一种受端电网强弱评估方法及系统。

背景技术：

1、随着特高压直流及新能源在电网中所占的比例不断增加，交流系统相比于直流的大容量而言显得越来越弱。对于特高压直流分层接入混联系统来说，与传统的单、多馈入直流系统结构不同，直流侧换流器间和交流侧换流母线之间均存在较强的交互影响，混联系统的电压稳定问题和无功功率协调问题比纯交流系统和单、多馈入交直流系统更为突出和复杂。在传统的交流电网中，对于连接电网的电气设备，交流系统可以看作一个具有稳定频率的恒定理想电压源，外接的电气设备本身的投切与不稳定运行对交流电网产生的影响基本上可以忽略不计。但是在新能源发电的过程中，在集中有大量新能源风机和光伏发电设备经电力电子变流器并网的区域，由于大量的并网设备累积，交流电网的相对电气强度变弱，对电压以及频率的稳定支撑能力变差。如何准确地评价高比例新能源及交直流输电系统的电压稳定是学术界的关注的一个研究方向。

2、现有技术中受端电网强弱评估方法中的短路比指标大多将直流分层接入的影响与高比例新能源接入的影响分开讨论，在直流分层接入这种新型的交直流系统中，由于直流侧换流阀串联的结构，导致当其中一端直流发生扰动，故障电流将传递至另一端直流，有可能导致分层直流系统高、低端同时发生换相失败甚至直流闭锁。基于阻抗阵的多馈入短路比只能计及交流系统中不同直流落点间的相互影响，无法考虑由于直流侧换流阀串联，故障电流传递带来的相互作用。现阶段提出的多馈入有效短路比指标、多馈入运行有效短路比指标以及多馈入无功有效短路比指标等均未能考虑新能源机组与常规同步发电机的差异性。

3、与传统的火电、水电机组相比，新能源机组的电压和频率调节能力较差，并且在并网点电压严重跌落时新能源机组容易脱网，进而导致电压进一步跌落，增大了midc(多直流馈入系统)系统连锁故障风险。在低电压穿越过程不同控制模式下，新能源的短路电流会随并网点电压的降低发生变化。因此传统miscr指标(多馈入短路比)已经不足以对高比例新能源并网及直流分层接入场景下的midc系统进行节点电压支撑能力评估。

技术实现思路

1、针对上述问题，本发明的目的是提供一种考虑高比例新能源并网及直流分层接入场景下的受端电网强弱评估方法及系统。

2、为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：第一方面，提供一种受端电网强弱评估方法，包括：

3、构建受端电网的受端电网的系统节点阻抗矩阵；

4、对受端电网的系统节点阻抗矩阵进行潮流计算，直至满足预先设定的要求，得到最终的新能源节点电压和新能源短路电流；

5、根据最终的新能源节点电压和新能源短路电流，计算受端电网各直流换流母线看进去的等值节点阻抗和等值直流功率；

6、根据受端电网各直流换流母线看进去的等值节点阻抗和等值直流功率，确定受端电网中新能源节点的ehscr值，完成受端电网的强弱评估。

7、进一步地，所述重复进行若干次循环迭代，对受端电网的系统节点阻抗矩阵进行潮流计算，直至满足预先设定的要求，得到最终的新能源节点电压和新能源短路电流，包括：

8、对受端电网的系统节点阻抗矩阵进行潮流计算，得到受端电网的新能源节点电压正常分量和对应迭代下的新能源短路电流；

9、根据受端电网的新能源节点电压正常分量和新能源节点电压故障分量，计算对应迭代下的新能源节点电压；

10、重复进行若干次循环迭代，直至新能源节点电压故障分量满足收敛条件，得到最终的新能源节点电压和新能源短路电流。

11、进一步地，所述进行若干次循环迭代，根据受端电网的新能源节点电压正常分量和新能源节点电压故障分量，计算对应迭代下的新能源节点电压，包括：

12、确定新能源节点电压故障分量；

13、根据新能源节点电压故障分量和新能源节点电压正常分量，得到对应迭代下的新能源节点电压。

14、进一步地，所述重复进行若干次循环迭代，直至新能源节点电压故障分量满足收敛条件，得到最终的新能源节点电压和新能源短路电流，包括：

15、重复进行k次循环迭代，直至新能源节点电压故障分量满足收敛条件，得到第k+1次迭代的新能源节点电压故障分量；

16、根据k＝k+1次循环迭代的新能源节点电压故障分量和新能源节点电压正常分量，得到k＝k+1次循环迭代的新能源节点电压；

17、根据k＝k+1次循环迭代的新能源节点电压，得到在故障节点电压跌落到计算的故障节点电压时的新能源节点电压，作为最终的新能源节点电压。

18、进一步地，所述第k+1次迭代的新能源节点电压故障分量为：

19、

20、其中，zse为新能源节点1至新能源节点m-1的节点阻抗矩阵；为进行k次迭代后的新能源电流故障分量；zise为系统节点阻抗矩阵中第i列从第1行至第i-1行的元素；zsei为zise矩阵的转置；δui为新能源节点i的故障分量；zsii为系统节点阻抗矩阵中新能源节点i的自阻抗。

21、进一步地，所述最终的新能源节点电压ue为：

22、

23、其中，为k＝k+1次循环迭代的新能源节点电压，且：

24、

25、其中，u′e为新能源节点电压正常分量；为k＝k+1次循环迭代的新能源节点电压故障分量。

26、进一步地，所述新能源节点的ehscr值为：

27、

28、其中，ehscri为新能源节点i的ehscr值；saci为第i回直流馈入点换流母线处的短路容量；pd为等值直流功率；uni为新能源节点i处的平均额定电压；isi为交流侧同步发电机向新能源节点i提供的短路电流；iei为故障节点电压um下交流侧的新能源机组向新能源节点i提供的短路电流；pdi、pdk、pdj分别为新能源节点i、k、j处等效直流额定功率；zeqik为从分层直流换流母线往交流系统看进去的戴维南等值阻抗矩阵中新能源节点i与新能源节点k之间的互阻抗；zeqii为戴维南等值阻抗矩阵中新能源节点i的自阻抗；zeqji为戴维南等值阻抗矩阵中新能源节点j与新能源节点i之间的互阻抗；zeqjj为戴维南等值阻抗矩阵中新能源节点j的自阻抗。

29、第二方面，提供一种受端电网强弱评估系统，包括：

30、矩阵构建模块，用于构建受端电网的受端电网的系统节点阻抗矩阵；

31、第一计算模块，用于对受端电网的系统节点阻抗矩阵进行潮流计算，直至满足预先设定的要求，得到最终的新能源节点电压和新能源短路电流；

32、第二计算模块，用于根据最终的新能源节点电压和新能源短路电流，计算受端电网各直流换流母线看进去的等值节点阻抗和等值直流功率；

33、ehscr值确定模块，用于根据受端电网各直流换流母线看进去的等值节点阻抗和等值直流功率，确定受端电网中新能源节点的ehscr值，完成受端电网的强弱评估。

34、第三方面，提供一种处理设备，包括计算机程序指令，其中，所述计算机程序指令被处理设备执行时用于实现上述受端电网强弱评估方法对应的步骤。

35、第四方面，提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序指令，其中，所述计算机程序指令被处理器执行时用于实现上述受端电网强弱评估方法对应的步骤。

36、本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：

37、1、本发明考虑了直流换流阀串联的影响，在分层接入的复杂拓扑结构场景下，计及了受端交流电网与直流系统以及分层中各极直流间的相互影响，使得短路比指标具有更高的准确性和可参考性。

38、2、本发明考虑了新能源机组与常规同步发电机组的差异性，即新能源短路电流随并网点电压变化而变化的过程，使得提出的指标针对新能源并网系统更具参考性。

39、3、对于多直流馈入及新能源高占比受端电网的综合场景下，本发明将分层直流的影响与新能源的影响考虑在一起，对受端电网电压支撑能力的评估更全面，更准确。

40、综上所述，本发明可以广泛应用于特高压直流及新能源领域中。