本發(fā)明涉及特高壓直流輸電技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種直流分層接入受端換流母線(xiàn)電壓穩(wěn)定裕度的量化方法及裝置。

背景技術(shù)：

近年，我國(guó)特高壓交直流輸電技術(shù)和工程應(yīng)用取得突破。晉東南—南陽(yáng)—荊門(mén)1000kv特高壓交流試驗(yàn)示范工程及擴(kuò)建工程、800kv向家壩復(fù)龍—上海奉賢特高壓直流示范工程已建成投運(yùn)并持續(xù)保持安全穩(wěn)定運(yùn)行，對(duì)優(yōu)化配置我國(guó)能源資源發(fā)揮了重要作用。未來(lái)10～20年，還將有數(shù)十回特高壓直流輸電工程建成投運(yùn)，向東中部負(fù)荷中心地區(qū)送電。基于lcc(電網(wǎng)換相換流器)的高壓直流輸電技術(shù)，需要受端交流電網(wǎng)提供足夠的換相電壓，且在換相失敗后的功率恢復(fù)過(guò)程中還需吸收大量的無(wú)功功率，多饋入直流將給受端交流電網(wǎng)帶來(lái)嚴(yán)重的安全穩(wěn)定問(wèn)題。

多饋入直流集中落入東中部電網(wǎng)將是未來(lái)我國(guó)電網(wǎng)發(fā)展面臨的突出問(wèn)題之一，其存在的主要問(wèn)題是受端電網(wǎng)是否能夠提供堅(jiān)強(qiáng)的電壓支撐。為從電網(wǎng)結(jié)構(gòu)上有效解決多饋入直流系統(tǒng)的問(wèn)題，有學(xué)者提出了一種特高壓直流分層接入方式來(lái)改善電網(wǎng)結(jié)構(gòu)。特高壓直流分層接入的特點(diǎn)是，串聯(lián)在直流線(xiàn)路上的兩個(gè)逆變器各自通過(guò)換流變連接到500kv和1000kv電網(wǎng)。特高壓直流分層接入的方式雖然避免了單條直流功率全部饋入同一個(gè)地點(diǎn)對(duì)當(dāng)?shù)責(zé)o功要求過(guò)高的問(wèn)題，但是直流饋入點(diǎn)的電壓穩(wěn)定問(wèn)題仍然存在。而且直流采用分層接入的方式會(huì)在受端形成兩個(gè)落點(diǎn)，兩個(gè)落點(diǎn)間存在相互影響為直流換流母線(xiàn)的電壓穩(wěn)定分析帶來(lái)了困難。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供一種直流分層接入受端換流母線(xiàn)電壓穩(wěn)定裕度的量化方法及裝置，其目的是將交直流系統(tǒng)從一個(gè)直流落點(diǎn)等值成單端口網(wǎng)絡(luò)，將另一個(gè)直流落點(diǎn)以及系統(tǒng)負(fù)荷對(duì)該落點(diǎn)的影響用虛擬電壓、虛擬阻抗或是虛擬功率來(lái)體現(xiàn)，等值完畢后，通過(guò)阻抗匹配定理求得該落點(diǎn)的電壓穩(wěn)定裕度。

本發(fā)明的目的是采用下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

一種直流分層接入受端換流母線(xiàn)電壓穩(wěn)定裕度的量化方法，其改進(jìn)之處在于，包括：

根據(jù)電力系統(tǒng)中負(fù)荷節(jié)點(diǎn)的負(fù)荷類(lèi)型，將所述負(fù)荷節(jié)點(diǎn)等效為虛擬負(fù)荷節(jié)點(diǎn)；

確定直流分層饋入點(diǎn)與虛擬負(fù)荷節(jié)點(diǎn)間的電網(wǎng)參數(shù)，并利用所述電網(wǎng)參數(shù)建立直流分層饋入點(diǎn)的電路方程；

根據(jù)所述電路方程確定直流分層饋入點(diǎn)的等效單端口網(wǎng)絡(luò)參數(shù)；

利用所述等效單端口網(wǎng)絡(luò)參數(shù)確定直流分層饋入點(diǎn)的電壓穩(wěn)定裕度。

優(yōu)選的，所述根據(jù)電力系統(tǒng)中負(fù)荷節(jié)點(diǎn)的負(fù)荷類(lèi)型，將所述負(fù)荷節(jié)點(diǎn)等效為虛擬負(fù)荷節(jié)點(diǎn)，包括：

若負(fù)荷節(jié)點(diǎn)為恒電流型負(fù)荷節(jié)點(diǎn)，則將負(fù)荷節(jié)點(diǎn)等效為虛擬電壓負(fù)荷節(jié)點(diǎn)；

若負(fù)荷節(jié)點(diǎn)為恒阻抗型負(fù)荷節(jié)點(diǎn)，則將負(fù)荷節(jié)點(diǎn)等效為虛擬阻抗負(fù)荷節(jié)點(diǎn)；

若負(fù)荷節(jié)點(diǎn)為恒功率型負(fù)荷節(jié)點(diǎn)，則將負(fù)荷節(jié)點(diǎn)等效為虛擬功率負(fù)荷節(jié)點(diǎn)。

優(yōu)選的，所述確定直流分層饋入點(diǎn)與虛擬負(fù)荷節(jié)點(diǎn)間的電網(wǎng)參數(shù)，包括：

按下式確定直流分層饋入點(diǎn)i與虛擬電壓負(fù)荷節(jié)點(diǎn)j間的虛擬電壓：

上式中，zij為i與j間的阻抗，ij為j的電流，lc為虛擬電壓負(fù)荷節(jié)點(diǎn)集合；

按下式確定i與虛擬阻抗負(fù)荷節(jié)點(diǎn)k間的虛擬阻抗：

上式中，zik為i與k間的阻抗，ik為k的電流，ii為i的電流，lz為虛擬阻抗負(fù)荷節(jié)點(diǎn)集合；

按下式確定i與虛擬功率負(fù)荷節(jié)點(diǎn)l間的虛擬功率：

上式中，zil為i與l間的阻抗，zii為i的自阻抗，il為l的電流，vi^*為i的電壓的共軛復(fù)數(shù)，ls為虛擬功率負(fù)荷節(jié)點(diǎn)集合。

優(yōu)選的，所述利用所述電網(wǎng)參數(shù)建立直流分層饋入點(diǎn)的電路方程，包括：

按下式建立直流分層饋入點(diǎn)i的電路方程：

上式中，vi為i的電壓，lc為虛擬電壓負(fù)荷節(jié)點(diǎn)集合，ii為i的電流，lz為虛擬阻抗負(fù)荷節(jié)點(diǎn)集合，vi^*為i的電壓的共軛復(fù)數(shù)，ls為虛擬功率負(fù)荷節(jié)點(diǎn)集合，g為電力系統(tǒng)中發(fā)電機(jī)節(jié)點(diǎn)集合，ij為虛擬電壓負(fù)荷節(jié)點(diǎn)j的電流，zij為i與j間的阻抗，ik為虛擬阻抗負(fù)荷節(jié)點(diǎn)k的電流，zik為i與k間的阻抗，il為虛擬功率負(fù)荷節(jié)點(diǎn)l的電流，zil為i與l間的阻抗，zii為i的自阻抗，ig為電力系統(tǒng)中發(fā)電機(jī)節(jié)點(diǎn)g的電流，zig為i與g間的阻抗。

優(yōu)選的，所述根據(jù)所述電路方程確定直流分層饋入點(diǎn)的等效單端口網(wǎng)絡(luò)參數(shù)，包括：

按下式確定直流分層饋入點(diǎn)i的等效單端口網(wǎng)絡(luò)的等值電動(dòng)勢(shì)eeq(i)：

上式中，g為電力系統(tǒng)中發(fā)電機(jī)節(jié)點(diǎn)集合，lc為虛擬電壓負(fù)荷節(jié)點(diǎn)集合，ij為虛擬電壓負(fù)荷節(jié)點(diǎn)j的電流，zij為i與j間的阻抗，ig為電力系統(tǒng)中發(fā)電機(jī)節(jié)點(diǎn)g的電流，zig為i與g間的阻抗；

按下式確定直流分層饋入點(diǎn)i的等效單端口網(wǎng)絡(luò)的等值阻抗zeq(i)：

上式中，lz為虛擬阻抗負(fù)荷節(jié)點(diǎn)集合，ik為虛擬阻抗負(fù)荷節(jié)點(diǎn)k的電流，zik為i與k間的阻抗；

按下式確定直流分層饋入點(diǎn)i的等效單端口網(wǎng)絡(luò)的等值功率seq(i)：

上式中，ls為虛擬功率負(fù)荷節(jié)點(diǎn)集合，vi^*為i的電壓的共軛復(fù)數(shù)，zii為i的自阻抗，il為虛擬功率負(fù)荷節(jié)點(diǎn)l的電流，zil為i與l間的阻抗。

優(yōu)選的，所述利用所述等效單端口網(wǎng)絡(luò)參數(shù)確定直流分層饋入點(diǎn)的電壓穩(wěn)定裕度，包括：

利用所述等效單端口網(wǎng)絡(luò)參數(shù)確定直流分層饋入點(diǎn)的最大的負(fù)荷容量；

根據(jù)所述最大的負(fù)荷容量確定直流分層饋入點(diǎn)的電壓穩(wěn)定裕度。

進(jìn)一步的，所述利用所述等效單端口網(wǎng)絡(luò)參數(shù)確定直流分層饋入點(diǎn)的最大的負(fù)荷容量，包括：

按下式確定直流分層饋入點(diǎn)i的最大的負(fù)荷容量smax(i)：

上式中，eeq(i)為i的等效單端口網(wǎng)絡(luò)的等值電動(dòng)勢(shì)，zeq(i)為i的等效單端口網(wǎng)絡(luò)的等值阻抗，δ為i的功率因數(shù)。

進(jìn)一步的，所述根據(jù)所述最大的負(fù)荷容量確定直流分層饋入點(diǎn)的電壓穩(wěn)定裕度，包括：

按下式確定直流分層饋入點(diǎn)i的電壓穩(wěn)定裕度vvsm：

上式中，smax(i)為i的最大的負(fù)荷容量，seq(i)為i的等效單端口網(wǎng)絡(luò)的等值功率。

一種直流分層接入受端換流母線(xiàn)電壓穩(wěn)定裕度的量化裝置，其改進(jìn)之處在于，所述裝置包括：

轉(zhuǎn)換模塊，用于根據(jù)電力系統(tǒng)中負(fù)荷節(jié)點(diǎn)的負(fù)荷類(lèi)型，將所述負(fù)荷節(jié)點(diǎn)等效為虛擬負(fù)荷節(jié)點(diǎn)；

第一確定模塊，用于確定直流分層饋入點(diǎn)與虛擬負(fù)荷節(jié)點(diǎn)間的電網(wǎng)參數(shù)，并利用所述電網(wǎng)參數(shù)建立直流分層饋入點(diǎn)的電路方程；

第二確定模塊，用于根據(jù)所述電路方程確定直流分層饋入點(diǎn)的等效單端口網(wǎng)絡(luò)參數(shù)；

第三確定模塊，用于利用所述等效單端口網(wǎng)絡(luò)參數(shù)確定直流分層饋入點(diǎn)的電壓穩(wěn)定裕度。

優(yōu)選的，所述第三確定模塊，包括：

第一確定單元，用于利用所述等效單端口網(wǎng)絡(luò)參數(shù)確定直流分層饋入點(diǎn)的最大的負(fù)荷容量；

第二確定單元，用于根據(jù)所述最大的負(fù)荷容量確定直流分層饋入點(diǎn)的電壓穩(wěn)定裕度。

本發(fā)明的有益效果：

本發(fā)明提供的技術(shù)方案，通過(guò)將交直流系統(tǒng)從一個(gè)直流落點(diǎn)等值成單端口網(wǎng)絡(luò)，將另一個(gè)直流落點(diǎn)以及系統(tǒng)負(fù)荷對(duì)該落點(diǎn)的影響用虛擬電壓、虛擬阻抗或是虛擬功率來(lái)體現(xiàn)，等值完畢后，通過(guò)阻抗匹配定理求得該落點(diǎn)的電壓穩(wěn)定裕度，考慮了交流負(fù)荷以及其余直流饋入點(diǎn)對(duì)目標(biāo)節(jié)點(diǎn)電壓穩(wěn)定裕度的影響，可以實(shí)時(shí)評(píng)價(jià)當(dāng)前分層直流的運(yùn)行狀態(tài)及電網(wǎng)的安全穩(wěn)定裕度，從而為直流運(yùn)行及緊急控制策略的制定和構(gòu)建交直流混連電網(wǎng)的在線(xiàn)輔助決策系統(tǒng)提供實(shí)施依據(jù)。需要指出的本發(fā)明提出的方法具有很強(qiáng)的通用性，不但使用于直流饋入點(diǎn)，對(duì)于交流負(fù)荷節(jié)點(diǎn)也同樣適用。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明一種直流分層接入受端換流母線(xiàn)電壓穩(wěn)定裕度的量化方法的流程圖；

圖2是本發(fā)明實(shí)施例中直流分層饋入點(diǎn)電壓穩(wěn)定分析框架圖；

圖3是本發(fā)明實(shí)施例中錫泰直流分層接入直流近區(qū)實(shí)際電網(wǎng)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)圖；

圖4是本發(fā)明實(shí)施例中錫泰直流分層接入受端簡(jiǎn)化圖；

圖5是本發(fā)明實(shí)施例中從錫泰直流高端即23節(jié)點(diǎn)進(jìn)行等效得到的單端口網(wǎng)絡(luò)；

圖6是本發(fā)明實(shí)施例中從錫泰直流低端即12節(jié)點(diǎn)進(jìn)行等效得到的單端口網(wǎng)絡(luò)；

圖7是本發(fā)明一種直流分層接入受端換流母線(xiàn)電壓穩(wěn)定裕度的量化裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式作詳細(xì)說(shuō)明。

為使本發(fā)明實(shí)施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其它實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

為了克服在評(píng)價(jià)分層直流換流母線(xiàn)電壓穩(wěn)定裕度時(shí)高低端換流母線(xiàn)會(huì)相互影響的特點(diǎn)，本發(fā)明提供的一種直流分層接入受端換流母線(xiàn)電壓穩(wěn)定裕度的量化方法，將另一個(gè)直流落點(diǎn)以及系統(tǒng)負(fù)荷對(duì)該落點(diǎn)的影響用虛擬電壓、虛擬阻抗或是虛擬功率來(lái)體現(xiàn)。等值完畢后，通過(guò)阻抗匹配定理求得該落點(diǎn)的電壓穩(wěn)定裕度，如圖1所示，包括：

101.根據(jù)電力系統(tǒng)中負(fù)荷節(jié)點(diǎn)的負(fù)荷類(lèi)型，將所述負(fù)荷節(jié)點(diǎn)等效為虛擬負(fù)荷節(jié)點(diǎn)；

102.確定直流分層饋入點(diǎn)與虛擬負(fù)荷節(jié)點(diǎn)間的電網(wǎng)參數(shù)，并利用所述電網(wǎng)參數(shù)建立直流分層饋入點(diǎn)的電路方程；

其中，所述電網(wǎng)參數(shù)包括：直流分層饋入點(diǎn)i與虛擬電壓負(fù)荷節(jié)點(diǎn)間的虛擬電壓、虛擬阻抗和虛擬功率；

103.根據(jù)所述電路方程確定直流分層饋入點(diǎn)的等效單端口網(wǎng)絡(luò)參數(shù)；

104.利用所述等效單端口網(wǎng)絡(luò)參數(shù)確定直流分層饋入點(diǎn)的電壓穩(wěn)定裕度。

具體的，所述步驟101，包括：

若負(fù)荷節(jié)點(diǎn)為恒電流型負(fù)荷節(jié)點(diǎn)，則將負(fù)荷節(jié)點(diǎn)等效為虛擬電壓負(fù)荷節(jié)點(diǎn)；

若負(fù)荷節(jié)點(diǎn)為恒阻抗型負(fù)荷節(jié)點(diǎn)，則將負(fù)荷節(jié)點(diǎn)等效為虛擬阻抗負(fù)荷節(jié)點(diǎn)；

若負(fù)荷節(jié)點(diǎn)為恒功率型負(fù)荷節(jié)點(diǎn)，則將負(fù)荷節(jié)點(diǎn)等效為虛擬功率負(fù)荷節(jié)點(diǎn)。

其中，在所述步驟101之前，對(duì)于一個(gè)擁有l(wèi)個(gè)負(fù)荷節(jié)點(diǎn)(直流落點(diǎn)也當(dāng)成負(fù)荷節(jié)點(diǎn))和m個(gè)發(fā)電機(jī)節(jié)點(diǎn)共n個(gè)節(jié)點(diǎn)組成的電力系統(tǒng)，可從scada中得到該電力系統(tǒng)的節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣y，從pmu中采集該電力系統(tǒng)負(fù)荷節(jié)點(diǎn)和電壓節(jié)點(diǎn)實(shí)時(shí)的電壓v和電流i等基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，并從直流分層饋入節(jié)點(diǎn)將系統(tǒng)等值成單端口形式；

將所述負(fù)荷節(jié)點(diǎn)等效為虛擬負(fù)荷節(jié)點(diǎn)之后，所述步驟102，包括：

按下式確定直流分層饋入點(diǎn)i與虛擬電壓負(fù)荷節(jié)點(diǎn)j間的虛擬電壓：

上式中，zij為i與j間的阻抗，ij為j的電流，lc為虛擬電壓負(fù)荷節(jié)點(diǎn)集合；

按下式確定直流分層饋入點(diǎn)i與虛擬阻抗負(fù)荷節(jié)點(diǎn)k間的虛擬阻抗：

上式中，zik為i與k間的阻抗，ik為k的電流，ii為i的電流，lz為虛擬阻抗負(fù)荷節(jié)點(diǎn)集合；

按下式確定直流分層饋入點(diǎn)i與虛擬功率負(fù)荷節(jié)點(diǎn)l間的虛擬功率：

上式中，zil為i與l間的阻抗，zii為i的自阻抗，il為l的電流，vi^*為i的電壓的共軛復(fù)數(shù)，ls為虛擬功率負(fù)荷節(jié)點(diǎn)集合。

按下式建立直流分層饋入點(diǎn)i的電路方程：

上式中，vi為i的電壓，lc為虛擬電壓負(fù)荷節(jié)點(diǎn)集合，ii為i的電流，lz為虛擬阻抗負(fù)荷節(jié)點(diǎn)集合，vi^*為i的電壓的共軛復(fù)數(shù)，ls為虛擬功率負(fù)荷節(jié)點(diǎn)集合，g為電力系統(tǒng)中發(fā)電機(jī)節(jié)點(diǎn)集合，zij為i與j間的阻抗，ij為j的電流，zik為i與k間的阻抗，ik為k的電流，zii為i的自阻抗，zil為i與l間的阻抗，il為l的電流，zig為i與g間的阻抗，ig為g的電流。

所述步驟103包括：

按下式確定直流分層饋入點(diǎn)i的等效單端口網(wǎng)絡(luò)的等值電動(dòng)勢(shì)eeq(i)：

上式中，g為電力系統(tǒng)中發(fā)電機(jī)節(jié)點(diǎn)集合，lc為虛擬電壓負(fù)荷節(jié)點(diǎn)集合，zij為i與j間的阻抗，ij為j的電流；

按下式確定直流分層饋入點(diǎn)i的等效單端口網(wǎng)絡(luò)的等值阻抗zeq(i)：

上式中，lz為虛擬阻抗負(fù)荷節(jié)點(diǎn)集合，ii為i的電流，zik為i與k間的阻抗，ik為k的電流；

按下式確定直流分層饋入點(diǎn)i的等效單端口網(wǎng)絡(luò)的等值功率seq(i)：

上式中，ls為虛擬功率負(fù)荷節(jié)點(diǎn)集合，zii為i的自阻抗，vi^*為i的電壓的共軛復(fù)數(shù)，zil為i與l間的阻抗，il為l的電流。

通過(guò)所述步驟103獲取等效單端口網(wǎng)絡(luò)參數(shù)之后，所述步驟104，包括：

利用所述等效單端口網(wǎng)絡(luò)參數(shù)確定直流分層饋入點(diǎn)的最大的負(fù)荷容量；

根據(jù)所述最大的負(fù)荷容量確定直流分層饋入點(diǎn)的電壓穩(wěn)定裕度。

其中，按下式確定直流分層饋入點(diǎn)i的最大的負(fù)荷容量smax(i)：

上式中，eeq(i)為i的等效單端口網(wǎng)絡(luò)的等值電動(dòng)勢(shì)，zeq(i)為i的等效單端口網(wǎng)絡(luò)的等值阻抗，δ為i的功率因數(shù)。

按下式確定直流分層饋入點(diǎn)i的電壓穩(wěn)定裕度vvsm：

上式中，smax(i)為i的最大的負(fù)荷容量，seq(i)為i的等效單端口網(wǎng)絡(luò)的等值功率。

本發(fā)明提供一種直流分層接入受端換流母線(xiàn)電壓穩(wěn)定裕度的量化方法的實(shí)施例，如圖2所示，圖2為本發(fā)明提出的直流分層接入饋入點(diǎn)電壓穩(wěn)定分析框架圖。對(duì)于一個(gè)有多個(gè)發(fā)電機(jī)節(jié)點(diǎn)和負(fù)荷節(jié)點(diǎn)(包括直流饋入點(diǎn))的電力系統(tǒng)。可以從待研究節(jié)點(diǎn)將其等值成單端口網(wǎng)絡(luò)的形式，待研究節(jié)點(diǎn)之外的其他負(fù)荷節(jié)點(diǎn)可以根據(jù)需要使用虛擬電壓、虛擬阻抗和虛擬功率進(jìn)行等效。在得到某負(fù)荷節(jié)點(diǎn)的單端口網(wǎng)絡(luò)后，可以用阻抗匹配定理計(jì)算出該負(fù)荷節(jié)點(diǎn)的最大負(fù)荷容量，進(jìn)一步可以得到該運(yùn)行狀態(tài)下該節(jié)點(diǎn)的電壓穩(wěn)定裕度。

圖3為2018年錫泰直流分層接入直流近區(qū)實(shí)際電網(wǎng)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)圖。岱山、盱眙、上河、斗山與華東主網(wǎng)相連，故可以看成發(fā)電機(jī)節(jié)點(diǎn)，加上本身的發(fā)電廠(chǎng)，則發(fā)電機(jī)節(jié)點(diǎn)達(dá)到11個(gè)，編號(hào)1到11；負(fù)荷節(jié)點(diǎn)共21個(gè)，編號(hào)12～32。其中23號(hào)節(jié)點(diǎn)和12號(hào)節(jié)點(diǎn)分別為是錫泰直流分層接入的高端和低端。錫泰直流在受端可以用圖4來(lái)表示，其高低端換流器的功率輸出可以用下式來(lái)描述：

式中，b為6脈動(dòng)換流器的個(gè)數(shù),為2；γi為熄弧角，為18度；id為直流電流給定值，為6.25ka；xi為換流變漏抗，為0.18；為功率因素角；μi為換相角，典型值在15°～25°；uaci為換流器所連交流節(jié)點(diǎn)的電壓幅值；i＝1代表高端換流器，i＝2代表低端換流器。

圖3所示的交直流混連系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)即各階段的電壓和功率注入如表1所示：

表1交直流混連系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)即各階段的電壓和功率注入

針對(duì)表1所得到的運(yùn)行狀態(tài)，交流負(fù)荷用虛擬功率等效，直流用虛擬電壓等效，計(jì)算錫泰直流分層落點(diǎn)23和12的電壓穩(wěn)定裕度。

具體步驟如下：

步驟(1)：對(duì)于一個(gè)擁有21個(gè)負(fù)荷節(jié)點(diǎn)(直流落點(diǎn)也當(dāng)成負(fù)荷節(jié)點(diǎn))和11個(gè)發(fā)電機(jī)節(jié)點(diǎn)共32個(gè)節(jié)點(diǎn)組成的電力系統(tǒng)，從scada中得到該電力系統(tǒng)的節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣y，從pmu中采集該電力系統(tǒng)負(fù)荷節(jié)點(diǎn)和電壓節(jié)點(diǎn)實(shí)時(shí)的電壓v和電流i；

步驟(2)：根據(jù)得到的電力系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣y，求得該系統(tǒng)的節(jié)點(diǎn)阻抗矩陣z，z為y矩陣的逆矩陣。

步驟(3)：根據(jù)節(jié)點(diǎn)阻抗方程可以得到，其中，v和i是節(jié)點(diǎn)電壓和節(jié)點(diǎn)注入電流的一組向量，i可以從表1計(jì)算得到；z是32階的節(jié)點(diǎn)阻抗矩陣。

步驟(4)：令發(fā)電機(jī)節(jié)點(diǎn)g＝{1,…,11}，負(fù)荷節(jié)點(diǎn)l＝{12,…,32}(包括交流負(fù)荷節(jié)點(diǎn)和分層直流饋入點(diǎn))。對(duì)于一個(gè)直流分層饋入點(diǎn)i(23或12)來(lái)說(shuō)，根據(jù)步驟(3)的方程有，

vi＝(zi1i1+…+zimim)+(zim+1im+1+…+ziiiii+…+zinin)

整理得：

根據(jù)負(fù)荷的性質(zhì)，可用虛擬電壓、虛擬阻抗和虛擬功率來(lái)等效。這邊考慮交流負(fù)荷用虛擬功率等效，直流饋入功率用虛擬電壓等效，即lc＝{12,23}，lz＝{φ}，ls＝{13,…,22,24…32}；

可進(jìn)一步將方程整理得：

步驟(5)：從一直流分層饋入點(diǎn)i(23或12)等效得到的單端口網(wǎng)絡(luò)的參數(shù)為，

等值電動(dòng)勢(shì)：

等值阻抗：

等值功率：

對(duì)于從直流分層接入的高端即23節(jié)點(diǎn)等效計(jì)算出的結(jié)果為，

eeq(23)＝0.53-j2.454,zeq(23)＝0.0002-j0.0134,seq(23)＝176.61+j13.88；從23節(jié)點(diǎn)等值的單端口的系統(tǒng)圖見(jiàn)圖5。

對(duì)于從直流分層接入的高端即12節(jié)點(diǎn)等效計(jì)算出的結(jié)果為，

eeq(12)＝0.321-j2.895,zeq(12)＝0.0002-j0.0134,seq(12)＝205.08+j47.35；從12節(jié)點(diǎn)等值單端口的系統(tǒng)圖見(jiàn)圖6。

步驟(6)：根據(jù)阻抗匹配的思想，求得一分層直流饋入點(diǎn)i(23或12)節(jié)點(diǎn)處的最大的負(fù)荷容量為，

再求得分層直流饋入點(diǎn)i當(dāng)前的電壓穩(wěn)定裕度為

對(duì)于從直流分層接入的高端即23節(jié)點(diǎn)等效計(jì)算出的最大功率smax(23)為250pu，裕度margin23為29.1％；對(duì)于從直流分層接入的高端即12節(jié)點(diǎn)等效計(jì)算出的最大功率smax(12)為400pu，裕度margin12為47.5％。

從以上仿真結(jié)果可以看出，本發(fā)明提出的方法，只要得到電網(wǎng)的實(shí)時(shí)運(yùn)行狀態(tài)就能計(jì)算出分層直流饋入點(diǎn)實(shí)時(shí)的電壓穩(wěn)定裕度，有很強(qiáng)的通用性。從而為直流運(yùn)行及緊急控制策略的制定和構(gòu)建交直流混連電網(wǎng)的在線(xiàn)輔助決策系統(tǒng)提供實(shí)施依據(jù)。

本發(fā)明還提供一種直流分層接入受端換流母線(xiàn)電壓穩(wěn)定裕度的量化裝置，如圖7所示，所述裝置包括：

轉(zhuǎn)換模塊，用于根據(jù)電力系統(tǒng)中負(fù)荷節(jié)點(diǎn)的負(fù)荷類(lèi)型，將所述負(fù)荷節(jié)點(diǎn)等效為虛擬負(fù)荷節(jié)點(diǎn)；

第一確定模塊，用于確定直流分層饋入點(diǎn)與虛擬負(fù)荷節(jié)點(diǎn)間的電網(wǎng)參數(shù)，并利用所述電網(wǎng)參數(shù)建立直流分層饋入點(diǎn)的電路方程；

第二確定模塊，用于根據(jù)所述電路方程確定直流分層饋入點(diǎn)的等效單端口網(wǎng)絡(luò)參數(shù)；

第三確定模塊，用于利用所述等效單端口網(wǎng)絡(luò)參數(shù)確定直流分層饋入點(diǎn)的電壓穩(wěn)定裕度。

具體的，所述轉(zhuǎn)換模塊，包括：

若負(fù)荷節(jié)點(diǎn)為恒電流型負(fù)荷節(jié)點(diǎn)，則將負(fù)荷節(jié)點(diǎn)等效為虛擬電壓負(fù)荷節(jié)點(diǎn)；

若負(fù)荷節(jié)點(diǎn)為恒阻抗型負(fù)荷節(jié)點(diǎn)，則將負(fù)荷節(jié)點(diǎn)等效為虛擬阻抗負(fù)荷節(jié)點(diǎn)；

若負(fù)荷節(jié)點(diǎn)為恒功率型負(fù)荷節(jié)點(diǎn)，則將負(fù)荷節(jié)點(diǎn)等效為虛擬功率負(fù)荷節(jié)點(diǎn)。

所述第一確定模塊，包括：

按下式確定直流分層饋入點(diǎn)i與虛擬電壓負(fù)荷節(jié)點(diǎn)j間的虛擬電壓：

上式中，zij為i與j間的阻抗，ij為j的電流，lc為虛擬電壓負(fù)荷節(jié)點(diǎn)集合；

按下式確定直流分層饋入點(diǎn)i與虛擬阻抗負(fù)荷節(jié)點(diǎn)k間的虛擬阻抗：

上式中，zik為i與k間的阻抗，ik為k的電流，ii為i的電流，lz為虛擬阻抗負(fù)荷節(jié)點(diǎn)集合；

按下式確定直流分層饋入點(diǎn)i與虛擬功率負(fù)荷節(jié)點(diǎn)l間的虛擬功率：

上式中，zil為i與l間的阻抗，il為l的電流，vi^*為i的電壓的共軛復(fù)數(shù)，ls為虛擬功率負(fù)荷節(jié)點(diǎn)集合。

按下式建立直流分層饋入點(diǎn)i的電路方程：

上式中，vi為i的電壓，lc為虛擬電壓負(fù)荷節(jié)點(diǎn)集合，ii為i的電流，lz為虛擬阻抗負(fù)荷節(jié)點(diǎn)集合，vi^*為i的電壓的共軛復(fù)數(shù)，ls為虛擬功率負(fù)荷節(jié)點(diǎn)集合，g為電力系統(tǒng)中發(fā)電機(jī)節(jié)點(diǎn)集合，zij為i與j間的阻抗，ij為j的電流，zik為i與k間的阻抗，ik為k的電流，zil為i與l間的阻抗，il為l的電流，zig為i與g間的阻抗，ig為g的電流。

所述第二確定模塊，包括：

按下式確定直流分層饋入點(diǎn)i的等效單端口網(wǎng)絡(luò)的等值電動(dòng)勢(shì)eeq(i)：

上式中，g為電力系統(tǒng)中發(fā)電機(jī)節(jié)點(diǎn)集合，lc為虛擬電壓負(fù)荷節(jié)點(diǎn)集合，zij為i與j間的阻抗，ij為j的電流；

按下式確定直流分層饋入點(diǎn)i的等效單端口網(wǎng)絡(luò)的等值阻抗zeq(i)：

上式中，lz為虛擬阻抗負(fù)荷節(jié)點(diǎn)集合，ii為i的電流，zik為i與k間的阻抗，ik為k的電流；

按下式確定直流分層饋入點(diǎn)i的等效單端口網(wǎng)絡(luò)的等值功率seq(i)：

上式中，ls為虛擬功率負(fù)荷節(jié)點(diǎn)集合，vi^*為i的電壓的共軛復(fù)數(shù)，zil為i與l間的阻抗，il為l的電流。

所述第三確定模塊，包括：

第一確定單元，用于利用所述等效單端口網(wǎng)絡(luò)參數(shù)確定直流分層饋入點(diǎn)的最大的負(fù)荷容量；

第二確定單元，用于根據(jù)所述最大的負(fù)荷容量確定直流分層饋入點(diǎn)的電壓穩(wěn)定裕度。

其中，按下式確定直流分層饋入點(diǎn)i的最大的負(fù)荷容量smax(i)：

上式中，eeq(i)為i的等效單端口網(wǎng)絡(luò)的等值電動(dòng)勢(shì)，zeq(i)為i的等效單端口網(wǎng)絡(luò)的等值阻抗，δ為i的功率因數(shù)。

按下式確定直流分層饋入點(diǎn)i的電壓穩(wěn)定裕度vvsm：

上式中，smax(i)為i的最大的負(fù)荷容量，seq(i)為i的等效單端口網(wǎng)絡(luò)的等值功率。

本領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員應(yīng)明白，本申請(qǐng)的實(shí)施例可提供為方法、系統(tǒng)、或計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品。因此，本申請(qǐng)可采用完全硬件實(shí)施例、完全軟件實(shí)施例、或結(jié)合軟件和硬件方面的實(shí)施例的形式。而且，本申請(qǐng)可采用在一個(gè)或多個(gè)其中包含有計(jì)算機(jī)可用程序代碼的計(jì)算機(jī)可用存儲(chǔ)介質(zhì)(包括但不限于磁盤(pán)存儲(chǔ)器、cd-rom、光學(xué)存儲(chǔ)器等)上實(shí)施的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品的形式。

本申請(qǐng)是參照根據(jù)本申請(qǐng)實(shí)施例的方法、設(shè)備(系統(tǒng))、和計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品的流程圖和/或方框圖來(lái)描述的。應(yīng)理解可由計(jì)算機(jī)程序指令實(shí)現(xiàn)流程圖和/或方框圖中的每一流程和/或方框、以及流程圖和/或方框圖中的流程和/或方框的結(jié)合?？商峁┻@些計(jì)算機(jī)程序指令到通用計(jì)算機(jī)、專(zhuān)用計(jì)算機(jī)、嵌入式處理機(jī)或其他可編程數(shù)據(jù)處理設(shè)備的處理器以產(chǎn)生一個(gè)機(jī)器，使得通過(guò)計(jì)算機(jī)或其他可編程數(shù)據(jù)處理設(shè)備的處理器執(zhí)行的指令產(chǎn)生用于實(shí)現(xiàn)在流程圖一個(gè)流程或多個(gè)流程和/或方框圖一個(gè)方框或多個(gè)方框中指定的功能的裝置。

這些計(jì)算機(jī)程序指令也可存儲(chǔ)在能引導(dǎo)計(jì)算機(jī)或其他可編程數(shù)據(jù)處理設(shè)備以特定方式工作的計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)器中，使得存儲(chǔ)在該計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)器中的指令產(chǎn)生包括指令裝置的制造品，該指令裝置實(shí)現(xiàn)在流程圖一個(gè)流程或多個(gè)流程和/或方框圖一個(gè)方框或多個(gè)方框中指定的功能。

這些計(jì)算機(jī)程序指令也可裝載到計(jì)算機(jī)或其他可編程數(shù)據(jù)處理設(shè)備上，使得在計(jì)算機(jī)或其他可編程設(shè)備上執(zhí)行一系列操作步驟以產(chǎn)生計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)的處理，從而在計(jì)算機(jī)或其他可編程設(shè)備上執(zhí)行的指令提供用于實(shí)現(xiàn)在流程圖一個(gè)流程或多個(gè)流程和/或方框圖一個(gè)方框或多個(gè)方框中指定的功能的步驟。

最后應(yīng)當(dāng)說(shuō)明的是：以上實(shí)施例僅用以說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案而非對(duì)其限制，盡管參照上述實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說(shuō)明，所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解：依然可以對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式進(jìn)行修改或者等同替換，而未脫離本發(fā)明精神和范圍的任何修改或者等同替換，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求保護(hù)范圍之內(nèi)。