一种嵌入式受端电网多直流系统耦合程度的评价方法与流程

本发明属于电力系统，具体涉及一种嵌入式受端电网多直流系统耦合程度的评价方法。

背景技术：

1、随着交直流系统特性日渐复杂，受端电网的受电安全性问题也日益突出。一是交直流混联受端电网网架结构日益复杂，系统发生故障的概率攀升；二是大容量、高密度特高压直流集中馈入受端电网，以及大规模新能源接入受端电网，大量常规机组出力由特高压直流及新能源替代，导致系统转动惯量下降，系统总体调节能力大幅下降，严重威胁系统的安全稳定运行；三是直流输电系统运行特性对电压十分敏感,运行过程中需要吸收大量无功功率，受端电网无功电压动态过程更加复杂。

2、嵌入式直流输电技术是将两端直流输电系统“嵌入”省内交流电网中的一种新型省内输电技术，通过建设嵌入式直流的方式，在不改变原来交流网架结构的情况下，能够有效提升通道输送能力。然而，多条直流系统嵌入，加上原有的特高压馈入直流系统，受端电网中将出现越来越多的直流系统。不同直流系统之间电气距离、系统参数均有所差别。直流系统间的相互耦合特性一直以来是被关注的重点问题。对于具有强耦合特性的直流系统，需要重点关注其安全稳定性以及对交流系统的影响，防止单一故障下多直流系统相互作用带来的失稳风险。为此，有必要建立评价多直流耦合程度的方法，现有对多直流耦合程度大多采用电压交互因子进行评估，这种评价方式过于简单，难以满足不同直流系统且数量日益增长的多直流耦合评价需求。

技术实现思路

1、鉴于上述现有技术存在的问题，本发明提供了一种嵌入式受端电网多直流系统耦合程度的评价方法。

2、该方法包括：

3、计算所述输电系统的电压交互影响因子和电压无功灵敏度。

4、建立基于电压交互影响因子的第一相对增益矩阵和电压无功灵敏度的第二相对增益矩阵。

5、根据第一相对增益矩阵与第二相对增益矩阵的耦合指标评价受端电网多直流耦合程度。

6、进一步地，若直流系统的有功增量为δpdc，直流电流增量为δidc，直流有功功率的灵敏度矩阵为jpdi，直流有功与直流电流的灵敏度矩阵、直流有功与电压相角的灵敏度矩阵、直流有功与电压幅值的灵敏度矩阵分别为jpdi、jpdθ、jpdu；交流系统的有功增量、无功增量、电压相角和幅值增量分别为δpac、δqac、δθ和δu，交流系统中第i和j个交流母线的电压变化量分别为δui和δu，交流有功与直流电流的灵敏度矩阵、交流无功与直流电流的灵敏度矩阵、交流有功与电压相角的灵敏度矩阵、交流无功与电压相角的灵敏度矩阵、交流有功与电压幅值的灵敏度矩阵、交流无功与电压幅值的灵敏度矩阵分别为jpai、jqai、jpaθ、jqaθ、jpau、jqau，雅可比矩阵为jr；交流系统第i和第j个交流母线的所述电压交互影响因子vifji：计算交流系统的第i和第j个交流母线的所述电压交互影响因子vifji，依据以下关系式：

7、

8、进一步地，若交流系统的第i和j个交流母线的电压无功灵敏度为vrpsji，第i个交流母线处注入无功功率的变化量为δqi，第j个交流母线的电压变化量为δuj，计算所述电压无功灵敏度依据以下关系式：

9、

10、进一步地，若基于电压交互影响因子的灵敏度矩阵为kvif，基于电压无功灵敏度的灵敏度矩阵为kvrps，建立所述基于电压交互影响因子第一相对增益矩阵和电压无功灵敏度的第二相对增益矩阵依据以下关系式：

11、

12、其中：λvif为基于电压交互影响因子第一相对增益矩阵，λvrps为基于电压无功灵敏度的第二相对增益矩阵。

13、进一步地，通过以下评价式评价多直流系统中第k个和l第个任意两条直流系统的耦合程度：

14、

15、与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

16、本发明提出建立基于电压交互影响因子的第一相对增益矩阵和电压无功灵敏度的第二相对增益矩阵，并通过第一相对增益矩阵与第二相对增益矩阵的耦合指标来评价受端电网多直流耦合程度，可以为交直流混联电网的规划运行提供参考，满足不同直流系统且数量日益增长的对多直流耦合评价需求，为系统的安全稳定运行提供保障。

技术特征：

1.一种嵌入式受端电网的多直流系统耦合程度的评价方法，所述受端电网具有由交流系统和直流系统构成的输电系统，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的评价方法，其特征在于：设直流系统的有功增量为δpdc，直流电流增量为δidc，直流有功功率的灵敏度矩阵为jpdi；设直流有功与直流电流的灵敏度矩阵、直流有功与电压相角的灵敏度矩阵、直流有功与电压幅值的灵敏度矩阵分别为jpdi、jpdθ、jpdu；设交流系统的有功增量、无功增量、电压相角和幅值增量分别为δpac、δqac、δθ和δu；设交流系统中第i和j个交流母线的电压变化量分别为δui和δuj；设交流有功与直流电流的灵敏度矩阵、交流无功与直流电流的灵敏度矩阵、交流有功与电压相角的灵敏度矩阵、交流无功与电压相角的灵敏度矩阵、交流有功与电压幅值的灵敏度矩阵、交流无功与电压幅值的灵敏度矩阵和雅可比矩阵分别为jpai、jqai、jpaθ、jqaθ、jpau、jqau和jr；设交流系统第i和第j个交流母线的所述电压交互影响因子vifji；计算交流系统的第i和第j个交流母线的所述电压交互影响因子vifji，依据以下关系式：。

3.根据权利要求2所述的评价方法，其特征在于：设交流系统的第i和j个交流母线的电压无功灵敏度为vrpsji，第i个交流母线处注入无功功率的变化量为δqi，第j个交流母线的电压变化量为δuj；计算所述电压无功灵敏度依据以下关系式：

4.根据权利要求3所述的评价方法，其特征在于：设基于电压交互影响因子的灵敏度矩阵为kvif，基于电压无功灵敏度的灵敏度矩阵为kvrps；建立所述基于电压交互影响因子的第一相对增益矩阵λvif和电压无功灵敏度的第二相对增益矩阵λvrps依据以下关系式：

5.根据权利要求4所述的评价方法，其特征在于：所述多直流系统中的第k和第l个直流系统的耦合程度通过下列评价式进行评价：

技术总结本发明公开了一种嵌入式受端电网的多直流系统耦合程度评价方法，所述受端电网具有由交流系统和直流系统构成的输电系统并包括：计算所述输电系统的电压交互影响因子和电压无功灵敏度；建立基于电压交互影响因子的第一相对增益矩阵和电压无功灵敏度的第二相对增益矩阵；根据第一相对增益矩阵与第二相对增益矩阵的耦合指标评价受端电网多直流耦合程度。通过本发明可以为交直流混联电网的规划运行提供参考，满足不同直流系统且数量日益增长的对多直流耦合评价需求，为系统的安全稳定运行提供保障。技术研发人员：韩杏宁,谢珍建,王之伟,蔡晖,张文嘉,黄俊辉,王旭,汪惟源,刘柏良,王国腾,黄莹受保护的技术使用者：国网江苏省电力有限公司经济技术研究院技术研发日：技术公布日：2024/9/2