一种考虑新一代调相机影响的直流静态功率极限值计算方法，包括(1)建立交、直流系统间的关联模型；(2)计算调相机进相运行和滞相运行发出极限值；(3)计算额定条件下直流的换相角和与逆变侧关联参数；(4)求解等值交流系统的电势和直流母线电压功角；(5)以直流电流为变量，求解各相关电气量；(6)判断计算所得调相机所提供的无功是否在其允许发出的无功功率范围内；若在范围内，则以直流电流为独立变量，求解直流功率；否则进入步骤(7)；(7)将计算所得的调相机发出无功功率值用调相机能发出的无功功率极限值代替，返回步骤(5)。本发明使得直流传输功率极限值与实际更加吻合，为实际运行中提升直流传输能力提供重要参考。
1.一种考虑新一代调相机影响的直流静态功率极限值计算方法，其特征在于包括如下步骤：(1)建立交、直流系统间的关联模型；
(3)计算额定条件下直流的换相角μ和与逆变侧关联参数K；
(4)联立交流系统方程，求解等值交流系统的电势和直流母线电压功角；
(5)以直流电流为变量，令直流母线电压U为1p.u，求解各相关电气量；
(6)判断计算所得的调相机所提供的无功是否在其允许发出的无功功率范围内；如果在范围内，则以直流电流为独立变量，求解直流功率；否则，进入步骤(7)；
(7)将计算所得的调相机发出无功功率值用调相机能发出的无功功率极限值代替，返回步骤(5)；
式中，C和K分别为与整流侧换流变压器参数及与直流系统基准值有关的两个常数，U为送端直流母线电压，α为触发延迟角；μ为换相角，Qc为无功补偿容量，Bc为整流侧交流滤波器和无功补偿电容的等值导纳；a和b为常数，表示通过换流器转换后的比例；Ui为受端换流母线电压；γ为受端逆变站熄弧角；Xd为直流输电线路阻抗，Pd为直流有功功率、Qd为直流无功功率；Id为直流电流；|Z|∠θ为交流系统等值阻抗；E和δ为交流系统等值电势和功角；Pac为交流系统有功；Qac为交流系统无功，Ud为直流电压，调相机发出无功功率增量ΔQsc为：
ΔQsc＝Qcx_SCmax-Qinv_SC0 (2)其中，Qcx_SCmax为调相机滞相运行极限无功，Qinv_SC0为直流逆变侧调相机初始运行无功值；
根据调相机机组电磁方程与控制系统，以及控制需求，结合直流母线电压U，得到调相机发出无功功率表达式，进一步得到调相机滞相运行极限Qcx_SCmax和进相运行极限Qjx_SCmax：其中，Xd为调相机定子感抗，SN为调相机额定容量，kfm为调相机强励倍数，Kc为调相机短路比，E0为机组额定电势；
步骤(3)中计算额定条件下直流的换相角μ和与逆变侧关联参数K的公式为：其中，α为触发延迟角，Pd为直流有功功率，c为与整流侧换流变压器参数，U为直流母线电压，Id为直流电流，μ为换相角；
根据式(1)中的第4、5、6、7、8、9这六个方程，求解考虑调相机初始无功出力的交流电势E和直流母线电压功角δ；
2.如权利要求1所述的考虑新一代调相机影响的直流静态功率极限值计算方法，其特征在于：步骤(5)具体包括：令U＝1p.u，计算各电气量Pd，Qd，Ud，Qc，Pac，Qac，以及ΔQsc，根据ΔQsc＝Qcx_SCmax-Qinv_SC0得到Qinv_SC0，Qinv_SC0为直流逆变侧调相机初始运行无功值。
3.如权利要求2所述的考虑新一代调相机影响的直流静态功率极限值计算方法，其特征在于：步骤(6)具体包括：判断Qinv_SC0是否在调相机正常运行的变化范围内(QSC1，QSC2)，其中，QSC1典型值为-
100Mvar，QSC2典型值为100Mvar，如果调相机初始出力在给定范围内，则将调相机该值代入式(1)中的第7个方程，令 求解直流电流Id使得直流传输功率达到最大值Pdmax，如果Qinv_SC0不在调相机正常运行的变化范围内(QSC1，QSC2)，则进入步骤(7)。
4.如权利要求3所述的考虑新一代调相机影响的直流静态功率极限值计算方法，其特征在于：步骤(7)具体包括：判断Qinv_SC0小于QSC1还是大于QSC2，如果Qinv_SC0小于QSC1，则令Qinv_SC0＝QSC1，代入公式(1)中第7个方程，返回步骤(5)；否则令Qinv_SC0＝QSC2，代入公式(1)中第7个方程，返回步骤(5)。
考虑新一代调相机影响的直流静态功率极限值计算方法
技术领域
[0001] 本发明属于电力系统技术领域，更具体地，涉及一种考虑新一代调相机影响的直流静态功率极限值计算方法。
背景技术
[0002] 由于特高压直流输电工程在技术上、经济上和安全性等方面的突出优势，我国已成为世界范围内远距离直流输电应用前景最为广阔的国家。但随着公司电网“强直弱交”问题的日渐突出，特高压直流输电工程对电网动态无功支撑提出了更高的需求，因此具有大容量双向动态无功支撑优等特点的新一代大型调相机应运而生，并将在特高压电网大规模部署开来。然而，由于新一代调相机具有较大的动态无功支撑能力，将对直流静态功率传输极限产生重要影响，现有研究缺乏考虑调相机接入对直流静态功率传输极限的影响。
[0003] 针对此，本发明针对特高压直流送端和受端均存在新一代调相机的背景下，提出一种考虑新一代调相机影响的直流静态功率极限值计算方法，将对电网系统分析和直流传输极限能力等分析提供重要的理论支撑。
发明内容
[0004] 针对现有技术的以上缺陷或改进需求，针对直流送端和受端均部署了新一代调相机的场景，本发明提供了一种考虑新一代调相机影响的直流静态功率极限值计算方法，使得直流传输功率极限值与实际更加吻合，为实际运行中提升直流传输能力提供重要参考。
[0005] 为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种考虑新一代调相机影响的直流静态功率极限值计算方法，具体包括以下步骤：
[0006] (1)建立交、直流系统间的关联模型；
[0007] (2)计算调相机进相运行和滞相运行发出极限值；
[0008] (3)计算额定条件下直流的换相角μ和与逆变侧关联参数K；
[0009] (4)联立交流系统方程，求解等值交流系统的电势和直流母线电压功角；
[0010] (5)以直流电流为变量，令直流母线电压U为1p.u,求解各相关电气量；
[0011] (6)判断计算所得的调相机所提供的无功是否在其允许发出的无功功率范围内；如果在范围内，则以直流电流为独立变量，求解直流功率；否则，进入步骤(7)；
[0012] (7)将计算所得的调相机发出无功功率值用调相机能发出的无功功率极限值代替，返回步骤(5)；
[0013] (8)结束。
[0014] 进一步的，步骤(1)具体包括：
[0015] 以直流逆变侧为基础，建立直流逆变站运行特性方程，
[0016]
[0017] 式中，C和K分别为与整流侧换流变压器参数及与直流系统基准值有关的两个常数,U为送端直流母线电压,α为触发延迟角；μ为换相角,Qc为无功补偿容量，Bc为整流侧交流滤波器和无功补偿电容的等值导纳；a和b为常数，表示通过换流器转换后的比例；Ui为受端换流母线电压；γ为受端逆变站熄弧角；Xd为直流输电线路阻抗，Pd为直流有功功率、Qd为直流无功功率；Id为直流电流；|Z|∠θ为交流系统等值阻抗；E和δ为交流系统等值电势和功角；Pac为交流系统有功；Qac为交流系统无功，Ud为直流电压，
[0018] 调相机发出无功功率增量ΔQsc为：
[0019] ΔQsc＝Qcx_SC max-Qinv_SC0 (2)
[0020] 其中，Qcx_SCmax为调相机滞相运行极限无功，Qinv_SC0为直流逆变侧调相机初始运行无功值。
[0021] 进一步的，步骤(2)具体包括：
[0022] 根据调相机机组电磁方程与控制系统，以及控制需求，结合直流母线电压U，得到调相机发出无功功率表达式，进一步得到调相机滞相运行极限Qcx_SCmax和进相运行极限Qjx_SCmax：
[0023]
[0024] 其中，Xd为调相机定子感抗，SN为调相机额定容量，kfm为调相机强励倍数，Kc为调相机短路比，E0为机组额定电势。
[0025] 进一步的，步骤(3)中计算额定条件下直流的换相角μ和与逆变侧关联参数K的公式为：
[0026]
[0027]
[0028] 其中，α为触发延迟角，Pd为直流有功功率，c为与整流侧换流变压器参数，U为直流母线电压，Id为直流电流，μ为换相角。
[0029] 进一步的，步骤(4)具体包括：
[0030] 根据式(1)中的第4、5、6、7、8、9这六个方程，求解考虑调相机初始无功出力的交流电势E和直流母线电压功角δ；
[0031]
[0032]
[0033] 进一步的，步骤(5)具体包括：令U＝1p.u，计算各电气量Pd,Qd,Ud,Qc,Pac,Qac，以及ΔQsc，根据ΔQsc＝Qcx_SC max-Qinv_SC0得到Qinv_SC0，Qinv_SC0为直流逆变侧调相机初始运行无功值。
[0034] 进一步的，步骤(6)具体包括：
[0035] 判断Qinv_SC0是否在调相机正常运行运的变化范围内(QSC1,QSC2)，其中，QSC1典型值为-100Mvar，QSC2典型值为100Mvar，如果调相机初始出力在给定范围内，则将调相机该值代入式(1)中的第7个方程，令 求解直流电流Id使得直流传输功率达到最大值Pdmax，如果Qinv_SC0不在调相机正常运行运的变化范围内(QSC1,QSC2)，则进入步骤(7)。
[0036] 进一步的，步骤(7)具体包括：
[0037] 判断Qinv_SC0小于QSC1还是大于QSC2，如果Qinv_SC0小于QSC1，则令Qinv_SC0＝QSC1，代入公式(1)中第7个方程，返回步骤(5)；否则令Qinv_SC0＝QSC2，代入公式(1)中第7个方程，返回步骤(5)。
[0038] 本发明虑了调相机对提升直流传输功率极限值的影响，为系统分析中提升直流传输功率提供了理论依据和参考，对送端可再生能源的消纳具有重要促进作用，使得直流传输功率极限值与实际更加吻合，为实际运行中提升直流传输能力提供重要参考。
附图说明
[0039] 图1是本发明实施例提供的考虑新一代调相机影响的直流静态功率极限值计算方法的流程示意图；
[0040] 图2是调相机不同初始无功出力条件下，不同直流电流条件下调相机不同初始无功与直流传输功率示意图。
具体实施方式
[0041] 为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
[0042] 以下结合实施例，具体阐述本发明提供的考虑新一代调相机影响的直流静态功率极限值计算方法；实施例提供的考虑新一代调相机影响的直流静态功率极限值计算方法，其流程如图1所示，具体包括如下步骤：
[0043] 步骤1：建立交、直流系统间的关联模型；
[0044] 以直流逆变侧为基础，建立直流逆变站运行特性方程，
[0045]
[0046] 式中，C和K分别为与整流侧换流变压器参数及与直流系统基准值有关的两个常数,U为送端直流母线电压,α为触发延迟角；μ为换相角,Qc为无功补偿容量，Bc为整流侧交流滤波器和无功补偿电容的等值导纳；a和b为常数，表示通过换流器转换后的比例；Ui为受端换流母线电压；γ为受端逆变站熄弧角；Xd为直流输电线路阻抗，Pd为直流有功功率、Qd为直流无功功率；Id为直流电流；|Z|∠θ为交流系统等值阻抗；E和δ为交流系统等值电势和功角；Pac为交流系统有功；Qac为交流系统无功，Ud为直流电压，
[0047] 调相机发出无功功率增量ΔQsc为：
[0048] ΔQsc＝Qcx_SC max-Qinv_SC0 (2)
[0049] 其中，Qcx_SCmax为调相机滞相运行极限无功，Qinv_SC0为直流逆变侧调相机初始运行无功值。
[0050] 步骤2：计算调相机进相运行和滞相运行发出极限值；
[0051] 根据调相机机组电磁方程与控制系统，以及控制需求，结合直流母线电压U，得到调相机发出无功功率表达式，进一步可以得到，调相机滞相运行极限Qcx_SCmax和进相运行极限Qjx_SCmax：
[0052]
[0053] 其中，Xd为调相机定子感抗，SN为调相机额定容量，kfm为调相机强励倍数，Kc为调相机短路比，E0为机组额定电势。
[0054] 步骤3：计算额定条件下直流的换相角μ和与逆变侧关联参数K；
[0055]
[0056]
[0057] 其中，Id为直流电流，U为直流母线电压。
[0058] 进一步地，由于K为与逆变侧系统相关的常数，因此可以根据额定工况下的Id,U,α,μ的值通过式(5)计算出K值，即可用于后续计算。
[0059] 步骤4：联立交流系统方程，求解等值交流系统的电势和直流母线电压功角；
[0060] 根据式(1)中的第4、5、6、7、8、9这六个方程，求解考虑调相机初始无功出力的交流电势E和直流母线电压功角δ。
[0061]
[0062]
[0063] 步骤5：以直流电流为变量，令直流母线电压U为1p.u,求解各相关电气量；
[0064] 令U＝1p.u，计算各电气量Pd,Qd,Ud,Qc,Pac,Qac，以及ΔQsc，根据ΔQsc＝Qcx_SCmax-Qinv_SC0，可以得到Qinv_SC0，Qinv_SC0为直流逆变侧调相机初始运行无功值。
[0065] 步骤6：判断计算所得的调相机所提供的无功是否在其允许发出的无功功率范围内；如果在范围内，则以直流电流为独立变量，求解直流静态功率极限值；否则进入步骤7；
[0066] 判断Qinv_SC0是否在调相机正常运行运的变化范围内(QSC1,QSC2)，其中，QSC1典型值为-100Mvar，QSC2典型值为100Mvar。如果调相机初始出力在给定范围内，则将调相机该值代入式(1)中的第7个方程，令 求解直流电流Id使得直流传输功率达到最大值Pdmax，如果Qinv_SC0不在调相机正常运行运的变化范围内(QSC1,QSC2)，则进入步骤7。
[0067] 步骤7：将计算所得的调相机发出无功功率值用调相机能发出的无功功率极限值代替，返回步骤5。
[0068] 判断Qinv_SC0小于QSC1还是大于QSC2，如果Qinv_SC0小于QSC1，则令Qinv_SC0＝QSC1，代入公式(1)中第7个方程，返回步骤(5)；否则令Qinv_SC0＝QSC2，代入公式(1)中第7个方程，返回步骤(5)。
[0069] 步骤8：结束。
[0070] 本发明的实施例提出的考虑新一代调相机影响的直流静态功率极限值计算方法，考虑了调相机对提升直流传输功率极限值的影响，为系统分析中提升直流传输功率提供了理论依据和参考，对送端可再生能源的消纳具有重要促进作用。
[0071] 图1所示，为考虑新一代调相机影响的直流静态功率极限值计算方法步骤示意图。图2为调相机不同初始无功出力条件下，不同直流电流条件下调相机不同初始无功与直流传输功率示意图，从图中可以看出不同直流电流条件下的直流最大传输功率值与调相机初始无功出力有关，调相机初始无功越大或越小都将影响直流最大传输功率值。
[0072] 以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何属于本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。
