本發(fā)明涉及一種多饋入系統(tǒng)中無功補(bǔ)償裝置的布點(diǎn)方法及系統(tǒng)，屬于高壓直流輸電技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

我國的華東地區(qū)和華南地區(qū)是全國電力需求最大的兩個(gè)地區(qū)，也是多條直流輸電線路的落點(diǎn)，也使得這兩個(gè)地區(qū)已經(jīng)形成多饋入直流輸電的格局。未來隨著經(jīng)濟(jì)的進(jìn)一步發(fā)展，更多常規(guī)特高壓直流輸電線路的建設(shè)，多饋入直流輸電格局將成為新常態(tài)。然而，當(dāng)多饋入直流地區(qū)電網(wǎng)較弱，并且多饋入點(diǎn)之間電氣耦合關(guān)系較強(qiáng)時(shí)，極易發(fā)生(連續(xù))換相失敗以及站間繼發(fā)性換相失敗，造成供電系統(tǒng)不穩(wěn)定，嚴(yán)重影響了受端地區(qū)經(jīng)濟(jì)健康快速發(fā)展。

利用無功補(bǔ)償布置裝置來改善受端交流系統(tǒng)的強(qiáng)度，降低換流站間的相互耦合作用是未來發(fā)展的一種趨勢。對于多饋入交直流系統(tǒng)，安裝無功補(bǔ)償裝置時(shí)不僅要考慮節(jié)點(diǎn)自身的電壓穩(wěn)定性，同時(shí)也要考慮節(jié)點(diǎn)間的相互影響，多饋入交直流系統(tǒng)各換流站間的互相作用很強(qiáng)，對系統(tǒng)整體特性影響很大，按照無功補(bǔ)償裝置時(shí)必須考慮系統(tǒng)間的相互作用，才能使系統(tǒng)性能達(dá)到最優(yōu)，最大限度的降低換流站間的交互影響。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種多饋入系統(tǒng)中無功補(bǔ)償裝置的布點(diǎn)方法，以解決在安裝無功補(bǔ)償裝置時(shí)多饋入系統(tǒng)各換流站間的交互影響；本發(fā)明還提供了多饋入系統(tǒng)中無功補(bǔ)償裝置的布點(diǎn)系統(tǒng)。

本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題而提供一種多饋入系統(tǒng)中無功補(bǔ)償裝置的布點(diǎn)方法，該布點(diǎn)方法包括以下步驟：

1)計(jì)算設(shè)定容量無功補(bǔ)償裝置投入各節(jié)點(diǎn)前、后換流站間的交互影響因子；

2)根據(jù)無功補(bǔ)償裝置投入前、后的換流站間交互影響因子計(jì)算各節(jié)點(diǎn)對換流站交互影響因子的靈敏度，并將各節(jié)點(diǎn)對交互影響因子的靈敏度進(jìn)行排序；

3)根據(jù)各節(jié)點(diǎn)對交互影響因子的靈敏度排序設(shè)定權(quán)重系數(shù)，靈敏度排序越靠前的，其設(shè)定的權(quán)重系數(shù)越大；

4)根據(jù)設(shè)定的權(quán)重系數(shù)計(jì)算每個(gè)節(jié)點(diǎn)的優(yōu)先級(jí)排序N_f-k，該排序即為無功補(bǔ)償裝置安裝位置的優(yōu)先級(jí)排序。

進(jìn)一步地，所述的步驟2)各節(jié)點(diǎn)對換流站間交互影響因子的靈敏度SMIIF_ji-k為：

其中，MIIF_ji為換流站j對換流站i的交互影響因子，MIIF_ji-k為節(jié)點(diǎn)k處投入無功補(bǔ)償裝置后換流站j對換流站i的交互影響因子，SMIIF_ji-k為節(jié)點(diǎn)k對交互影響因子MIIF_ji的靈敏度。

進(jìn)一步地，步驟1)中無功補(bǔ)償裝置投入各節(jié)點(diǎn)前各換流站間交互影響因子MIIF_ji為：

其中Z_eqii表示換流母線i處的自阻抗，Z_eqij表示換流母線i與換流母線j的互阻抗。

進(jìn)一步地，無功補(bǔ)償裝置投入各節(jié)點(diǎn)后各換流站間交互影響因子MIIF_ji-k為：

其中Z_eqii表示換流器i母線處的自阻抗，Z_eqij表示換流器i母線與換流器j母線的互阻抗，ΔZ_eqij為無功補(bǔ)償裝置投入后換流器i母線與換流器j母線的互阻抗的變化量，ΔZ_eqii為無功補(bǔ)償裝置投入后換流器i母線處自阻抗的變化量。

進(jìn)一步地，各節(jié)點(diǎn)的優(yōu)先級(jí)排序N_f-k為：

n為MIIF_ji的總個(gè)數(shù)，其計(jì)算式為n＝N(N-1)，N為直流饋入點(diǎn)個(gè)數(shù)，w_m為排名權(quán)重系數(shù)，即節(jié)點(diǎn)k對MIIF_ij的靈敏度的排名折算出來的權(quán)重系數(shù)。

本發(fā)明還提供了一種多饋入系統(tǒng)無功補(bǔ)償裝置的布點(diǎn)系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括交互因子計(jì)算模塊、靈敏度確定模塊、權(quán)重設(shè)定模塊和節(jié)點(diǎn)排序模塊，

所述的交互因子計(jì)算模塊用于計(jì)算設(shè)定容量無功補(bǔ)償裝置投入各節(jié)點(diǎn)前、后換流站間的交互影響因子；

所述的靈敏度確定模塊用于根據(jù)無功補(bǔ)償裝置投入前、后的換流站間交互影響因子計(jì)算各節(jié)點(diǎn)對換流站交互影響因子的靈敏度，并將各節(jié)點(diǎn)對交互影響因子的靈敏度進(jìn)行排序；

所述權(quán)重設(shè)定模塊用于根據(jù)各節(jié)點(diǎn)對交互影響因子的靈敏度排序設(shè)定權(quán)重系數(shù)，靈敏度排序越靠前的，其設(shè)定的權(quán)重系數(shù)越大；

所述節(jié)點(diǎn)排序模塊用于根據(jù)設(shè)定的權(quán)重系數(shù)計(jì)算每個(gè)節(jié)點(diǎn)的優(yōu)先級(jí)排序N_f-k，該排序即為無功補(bǔ)償裝置安裝位置的優(yōu)先級(jí)排序。

進(jìn)一步地，所述靈敏度確定模塊所確定的各節(jié)點(diǎn)對換流站間交互影響因子的靈敏度SMIIF_ji-k為：

其中，MIIF_ji為換流站j對換流站i的交互影響因子，MIIF_ji-k為節(jié)點(diǎn)k處投入無功補(bǔ)償裝置后換流站j對換流站i的交互影響因子，SMIIF_ji-k為節(jié)點(diǎn)k對交互影響因子MIIF_ji的靈敏度。

進(jìn)一步地，無功補(bǔ)償裝置投入各節(jié)點(diǎn)前各換流站間交互影響因子MIIF_ji為：

其中Z_eqii表示換流母線i處的自阻抗，Z_eqij表示換流母線i與換流母線j的互阻抗。

進(jìn)一步地，無功補(bǔ)償裝置投入各節(jié)點(diǎn)后各換流站間交互影響因子MIIF_ji-k為：

其中Z_eqii表示換流器i母線處的自阻抗，Z_eqij表示換流器i母線與換流器j母線的互阻抗，ΔZ_eqij為無功補(bǔ)償裝置投入后換流器i母線與換流器j母線的互阻抗的變化量，ΔZ_eqii為無功補(bǔ)償裝置投入后換流器i母線處自阻抗的變化量。

進(jìn)一步地，所述的節(jié)點(diǎn)排序模塊得到的各節(jié)點(diǎn)優(yōu)先級(jí)排序N_f-k為：

n為MIIF_ji的總個(gè)數(shù)，其計(jì)算式為n＝N(N-1)，N為直流饋入點(diǎn)個(gè)數(shù)，w_m為排名權(quán)重系數(shù)，即節(jié)點(diǎn)k對MIIF_ij的靈敏度的排名折算出來的權(quán)重系數(shù)。

本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明首先計(jì)算設(shè)定容量無功補(bǔ)償裝置投入各節(jié)點(diǎn)前、后換流站間的交互影響因子；然后根據(jù)無功補(bǔ)償裝置投入前、后的換流站間交互影響因子計(jì)算各節(jié)點(diǎn)對換流站交互影響因子的靈敏度，并將各節(jié)點(diǎn)對交互影響因子的靈敏度進(jìn)行排序；再根據(jù)各節(jié)點(diǎn)對交互影響因子的靈敏度排序設(shè)定權(quán)重系數(shù)，靈敏度排序越靠前的，其設(shè)定的權(quán)重系數(shù)越大；最后根據(jù)設(shè)定的權(quán)重系數(shù)計(jì)算每個(gè)節(jié)點(diǎn)的優(yōu)先級(jí)排序N_f-k，該排序即為無功補(bǔ)償裝置安裝位置的優(yōu)先級(jí)排序。本發(fā)明利用節(jié)點(diǎn)靈敏度來進(jìn)行無功補(bǔ)償裝置的布點(diǎn)，不僅考慮到了交流側(cè)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)對換流母線交互影響因子的影響，而且還考慮到了無功補(bǔ)償裝置的補(bǔ)償特性對換流母線交互作用的影響，從而使整體上換流母線間耦合關(guān)系改善最優(yōu)，經(jīng)濟(jì)效益最大化。

附圖說明

圖1是簡化的多饋入直流輸電系統(tǒng)受端交流網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明多饋入系統(tǒng)無功補(bǔ)償裝置布點(diǎn)方法的流程圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實(shí)施方式做進(jìn)一步的說明。

本發(fā)明多饋入系統(tǒng)中無功補(bǔ)償裝置的布點(diǎn)方法的實(shí)施例

本發(fā)明首先計(jì)算節(jié)點(diǎn)靈敏度，然后將多饋入直流系統(tǒng)受端交流電網(wǎng)中的各個(gè)節(jié)點(diǎn)靈敏度按照一定的權(quán)重累加排序，排名越靠前，說明在此處安裝無功補(bǔ)償裝置時(shí)對降低各個(gè)換流站間的耦合作用最明顯，系統(tǒng)性能改善也能最明顯，經(jīng)濟(jì)效益也能達(dá)到最大，因此將該排名作為無功補(bǔ)償裝置的優(yōu)先級(jí)能夠最大限度的降低換流站間的交互影響。該方法的流程如圖2所示，具體的實(shí)施步驟如下。

1.對受端交流電網(wǎng)，采用WARD等值法進(jìn)行必要的簡化等值，并將低壓節(jié)點(diǎn)全部等值為負(fù)荷接入等值電網(wǎng)中，建立節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣，并得到交互影響因子矩陣。

換流站間交互影響因子MIIF_ji指的是換流母線i處電壓變化1％所引起的換流母線j處的電壓變化量，即

其數(shù)值計(jì)算公式為：

其中Z_eqii表示換流母線i處的自阻抗，Z_eqij表示換流母線i與換流母線j的互阻抗，也就是節(jié)點(diǎn)阻抗矩陣中對應(yīng)的第i行i列和第i行j列的元素。

對受端交流電網(wǎng)進(jìn)行必要的等值，保留必要的節(jié)點(diǎn)，消去不必要的節(jié)點(diǎn)，得到節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣，對節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣求逆矩陣可以得到節(jié)點(diǎn)阻抗矩陣Z，取相應(yīng)位置的元素即可求出交互影響因子。

2.計(jì)算節(jié)點(diǎn)k處投入一定容量無功補(bǔ)償裝置后的交互影響因子MIIF_ji-k。

本實(shí)施例采用補(bǔ)償法計(jì)算阻抗變化矩陣，假設(shè)計(jì)算得到的節(jié)點(diǎn)阻抗矩陣變化矩陣為ΔZ，那么變化后的交互影響因子為：

ΔZ_eqij為無功補(bǔ)償裝置投入后換流器i母線與換流器j母線的互阻抗的變化量，ΔZ_eqii為無功補(bǔ)償裝置投入后換流器i母線處自阻抗的變化量。

3.計(jì)算節(jié)點(diǎn)對交互影響因子的靈敏度。

為了說明各節(jié)點(diǎn)處無功補(bǔ)償裝置對交互影響因子的影響程度，定義了“交互影響因子節(jié)點(diǎn)靈敏度”的概念來作為評(píng)價(jià)指標(biāo)，其具體定義形式為：

其中，MIIF_ji-k為節(jié)點(diǎn)k處投入無功補(bǔ)償裝置后的交互影響因子，SMIIF_ji-k表示節(jié)點(diǎn)k對交互影響因子MIIF_ji的靈敏度。

4.將得到的靈敏度進(jìn)行排序以確定權(quán)重系數(shù)。

對于每一個(gè)MIIF_ji，將各節(jié)點(diǎn)對其的靈敏度按照從大到小的順序排序，并根據(jù)排序結(jié)果確定排名權(quán)重系數(shù)，節(jié)點(diǎn)靈敏度越靠前，其對應(yīng)的權(quán)重系數(shù)越大。

5.確定無功補(bǔ)償裝置的布點(diǎn)位置的優(yōu)先級(jí)排序。

對于每一個(gè)節(jié)點(diǎn)，確定節(jié)點(diǎn)k的優(yōu)先級(jí)N_f-k。

其中n為MIIFji的總個(gè)數(shù)，其計(jì)算式為n＝N(N-1)，N為直流饋入點(diǎn)個(gè)數(shù)，w_m為排名權(quán)重系數(shù)，即節(jié)點(diǎn)k對MIIFij的靈敏度的排名折算出來的權(quán)重系數(shù)，節(jié)點(diǎn)靈敏度排名越靠前，其對應(yīng)的權(quán)重系數(shù)越大。

6.將所有節(jié)點(diǎn)的N_f-k排序，其順序就是無功補(bǔ)償裝置的布點(diǎn)位置的優(yōu)先級(jí)排序。

下面以某一具體的多饋入系統(tǒng)為例進(jìn)行說明，如圖1所示，為一個(gè)僅保留500kV側(cè)節(jié)點(diǎn)的簡化后的環(huán)網(wǎng)主網(wǎng)架，有三個(gè)直流饋入點(diǎn)，因此其交互影響因子的個(gè)數(shù)為：n＝3×2＝6。

根據(jù)線路的參數(shù)以及負(fù)荷的分布，計(jì)算出沒加無功補(bǔ)償裝置前的交互影響因子表如表1所示。

表1

對于交互影響因子MIIF_ji，i為表1中每一行對應(yīng)的換流站，j為表1中每一列對應(yīng)的換流站，列入，MIIF₃₁表示換流站3對換流站1的交互影響因子，在上表中為0.7387。計(jì)算各個(gè)節(jié)點(diǎn)的靈敏度，并給出靈敏度排序，其排序結(jié)果如表2所示：

表2

根據(jù)節(jié)點(diǎn)靈敏度排序設(shè)定權(quán)重系數(shù)，節(jié)點(diǎn)靈敏度排序越靠前的，其設(shè)定的權(quán)重系數(shù)越大。本實(shí)施例對于表2中的每一列，排名第一的節(jié)點(diǎn)其權(quán)重系數(shù)取1，排名第二的節(jié)點(diǎn)其權(quán)重系數(shù)取0.8，排名第三的節(jié)點(diǎn)權(quán)重系數(shù)取0.6，排名第四的節(jié)點(diǎn)權(quán)重系數(shù)取0.4，排名第五的權(quán)重系數(shù)取0.2，排名第六及之后的節(jié)點(diǎn)權(quán)重取0。

根據(jù)設(shè)定的權(quán)重系數(shù)計(jì)算每個(gè)節(jié)點(diǎn)的優(yōu)先級(jí)N_f-k，該排序即為無功補(bǔ)償裝置安裝位置的優(yōu)先級(jí)排序。對于節(jié)點(diǎn)1，在第一列第二列中排第8，所以取0，在第三列中排第1，所以取1，在第四列中排第4，所以取0.4，以此類推，將節(jié)點(diǎn)1在每一列中的排序所對應(yīng)的權(quán)重系數(shù)相加，即可得到N_f-1的值。對于本實(shí)施例而言，各個(gè)節(jié)點(diǎn)的優(yōu)先級(jí)計(jì)算為：

N_f-1＝0+0+1+0.4+1+0.6＝3

N_f-2＝1+0.4+0+0+1+0.6＝3

N_f-3＝0.4+1+0.4+1+0+0＝3

N_f-4＝0.8*6＝4.8

N_f-5＝0.6+0.2+0.6+0.2+0.4+0.4＝2.4

N_f-6＝0.6+0+0.6+0+0+0＝1.2

N_f-7＝0

N_f-8＝0.2+0+0.2+0+0.2+0.2＝0.8

因此節(jié)點(diǎn)優(yōu)選排序?yàn)?、2、1、3、5、6、8、7，即無功補(bǔ)償裝置安裝位置所在節(jié)點(diǎn)的優(yōu)先級(jí)為4、2、1、3、5、6、8、7，上述排序表明，在節(jié)點(diǎn)4處安裝無功補(bǔ)償裝置對降低換流站間相互影響的整體效果最明顯。

通過上述過程可知，本發(fā)明利用節(jié)點(diǎn)靈敏度來進(jìn)行無功補(bǔ)償裝置的布點(diǎn)，不僅考慮到了交流側(cè)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)對換流母線交互影響因子的影響，而且還考慮了無功補(bǔ)償裝置的補(bǔ)償特性對換流母線交互作用的影響。

本發(fā)明多饋入系統(tǒng)中無功補(bǔ)償裝置的布點(diǎn)系統(tǒng)的實(shí)施例

本發(fā)明還提了一種多饋入系統(tǒng)中無功補(bǔ)償裝置的布點(diǎn)系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括交互因子計(jì)算模塊、靈敏度確定模塊、權(quán)重設(shè)定模塊和節(jié)點(diǎn)排序模塊，交互因子計(jì)算模塊用于計(jì)算設(shè)定容量無功補(bǔ)償裝置投入各節(jié)點(diǎn)前、后換流站間的交互影響因子；靈敏度確定模塊用于根據(jù)無功補(bǔ)償裝置投入前、后的換流站間交互影響因子計(jì)算各節(jié)點(diǎn)對換流站交互影響因子的靈敏度，并將各節(jié)點(diǎn)對交互影響因子的靈敏度進(jìn)行排序；權(quán)重設(shè)定模塊用于根據(jù)各節(jié)點(diǎn)對交互影響因子的靈敏度排序設(shè)定權(quán)重系數(shù)，靈敏度排序越靠前的，其設(shè)定的權(quán)重系數(shù)越大；節(jié)點(diǎn)排序模塊用于根據(jù)設(shè)定的權(quán)重系數(shù)計(jì)算每個(gè)節(jié)點(diǎn)的優(yōu)先級(jí)排序N_f-k，該排序即為無功補(bǔ)償裝置安裝位置的優(yōu)先級(jí)排序。各模塊的具體實(shí)現(xiàn)手段已在方法的實(shí)施例中進(jìn)行了說明，這里不再贅述。

以上給出了具體的案例說明，但本發(fā)明不局限于所描述的案例。本發(fā)明的基本思路在于上述基本方案，對本領(lǐng)域普通技術(shù)人員而言，根據(jù)本發(fā)明的教導(dǎo)，所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員依然可以對本發(fā)明的具體實(shí)施方式進(jìn)行修改或者等同替換，這些未脫離本發(fā)明精神和范圍的任何修改或者等同替換，均在申請待批的本發(fā)明的權(quán)利要求保護(hù)范圍之內(nèi)。