申请/专利权人：国网江苏省电力有限公司;国网江苏省电力有限公司经济技术研究院;国家电网有限公司;南京工程学院

申请日：2021-10-19

公开（公告）日：2024-03-22

公开（公告）号：CN113922409B

主分类号：H02J3/36

分类号：H02J3/36;H02J3/14

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.03.22#授权;2022.01.28#实质审查的生效;2022.01.11#公开

摘要：本发明公开了一种城市电网多分区柔性互联换流站的定容方法，具体为：首先，提出互联的分区220kV电网最大供电能力的定义，建立互联电网供电能力评估数学模型。其次，采用改进K‑means聚类获取互联分区典型负荷水平，提高了逐步逼近法求解供电能力的精度。最后，以互联分区达到最大供电能力和消除分区元件过载为目标，确定换流站有功容量。考虑了负荷模型中感应电动机负荷比例对换流站无功定容的影响，以分区发生暂态故障后的母线电压恢复至规定水平为目标，确定换流站的无功容量。该定容方法可满足互联城市电网达到最大供电能力和不同比例感应电机在暂态故障下的无功需求。

主权项：1.一种城市电网多分区柔性互联换流站的定容方法，其特征在于包括如下步骤：步骤1首先提出互联的分区220kV电网最大供电能力的定义为：针对区域内发电厂任一出力状态，计及分区换流站有功支援作用，满足互联交流电网N-1和分区换流站构成的直流电网N-1静态安全性约束的电网最大可供负荷，并建立互联电网供电能力评估模型；步骤2根据所述互联电网供电能力评估模型，采用改进K-means聚类算法获取互联分区典型负荷水平；步骤3根据步骤2中所求解的典型负荷水平下互联分区的供电能力，以互联分区达到最大供电能力和消除分区元件过载为目标，确定换流站有功容量；结合负荷模型中感应电动机负荷比例对换流站无功定容的影响，以分区发生暂态故障后的母线电压恢复至规定水平为目标，确定换流站的无功容量；最终根据所述有功容量与无功容量获取该互联分区的换流站的容量；设定需要评估供电能力的互联分区共有c片，各片分区的编号k为1,2,…,c，其中第k片分区包含的220kV负荷节点数目为ck，则位于该片分区的各个节点编号i为1,2,…,ck，根据式1建立所述互联电网供电能力评估模型的目标函数： 式1中，PTSC为互联分区电网最大供电能力；PL,ki为位于第k片分区的第i号节点接入的负荷值；设定所述互联电网供电能力评估模型的目标函数的约束条件包括：交流潮流约束： 式2中，与分别表示第w个故障情况下第k片分区节点i净注入的有功和无功；Vki和Vkj为节点i,j的电压幅值；θk,ij表示支路ij的电压相角差；和分别为节点导纳矩阵相应的实部和虚部；i∈j表示所有与节点i直接相连的节点；Φ为电网N-1预想事故集合；直流潮流约束： 式3中，Pdc,i为直流节点i的注入功率；Vdc,i,Vdc,j为节点i,j的直流电压；Gdc,ij节点i,j之间支路的电导；支路安全约束：支路包括220kV线路与500kV主变，包括电网基态和N-1预想事故两种情况下安全约束，电网基态下支路约束表示为： 式4中，为基态情况下，第k片分区节点i和节点j间支路有功功率；为该支路能够输送的热稳定极限值；为基态运行方式下第k片分区支路的控制系数；N-1预想事故情况下支路约束表示为： 式5中，为第w个预想事故情况下，节点i和节点j间支路的有功功率；为第w个预想事故情况下，支路的控制系数；节点电压幅值约束： 式6中，和分别为k分区节点i电压幅值的下限和上限；换流站有功平衡约束： 式7中，Pdc,k为位于第k片分区换流站注入的有功功率；和分别为换流站和直流线路传输功率引起的损耗；所述步骤2中设定互联分区电网共有D个220kV负荷节点，在第t小时的负荷矢量为Xt＝Lt1,Lt2,…,LtD，t＝1,2,…,M，所述改进K-means聚类算法将M个负荷矢量分为K类负荷水平，p＝1,2,…,K，每类负荷用其聚类收敛后的类均值矢量Mp表示具体包括如下步骤：步骤2-1根据式8引入参考负荷矢量X0，计算Xt与X0的距离dXt,X0，记为并根据距离对负荷矢量重新编号； 步骤2-2按照重新排序后的编号选取K个负荷矢量作为初始聚类中心，第v个聚类中心对应的编号Ov： 步骤2-3计算每个负荷矢量到各聚类中心的距离，并将当前负荷矢量到其分配到欧氏距离最近的类集合中；步骤2-4计算各集合中负荷矢量的平均值，并作为新的聚类中心；步骤2-5重复步骤3和4，直到连续两次迭代，中心不再发生变化，最终根据式10获得柔性互联分区第p类负荷水平矢量，Μp＝Mp1,…,Mpi,…MpD10式10中，Mpi为负荷节点i第p类负荷水平；所述步骤3中设定编号为z的分区换流站有功容量确定具体包括如下步骤：步骤3-1正常运行时，其它互联分区由柔性直流向z分区提供功率支援时，满足不影响本柔性互联分区安全供电的约束： 式11中，PTSC,k为k分区柔性互联后的最大供电能力；Pz,N为z分区换流站有功容量；步骤3-2考虑到换流站N-1故障，含z分区的c-1片分区互联达到最大供电能力时，z分区换流站经直流线路传输的有功功率共有种情形，第μ种有功功率对应为Pz,μ，为满足所述最大供电能力，z分区换流站有功容量Pz,N应满足： 步骤3-3z分区在初始负荷总量Pz,0时，分区内发电机组中某台发电机检修或故障的情况下，500kV主变发生N-1故障，则增大换流站有功容量Pz,N直至消除主变过载，z分区换流站的有功容量Pz,N还需满足：Pz,N≥maxΔPz,qq＝1,2,…,n13式13中，ΔPz,q为消除z分区第q台500kV主变的过载所需的功率支援；n为分区500kV主变台数，基于上述三个约束条件，根据式14确定z分区换流站额定有功容量的上下限： 所述步骤3中设定编号为z的分区换流站无功容量确定具体包括如下步骤：步骤3-a在故障恢复阶段，通过感应电动机负荷比例确定换流站的无功容量，根据式15计算感应电动机吸收的无功功率： 式15中，Qs为感应电动机吸收的无功功率，Rs为定子绕组电阻，Xs为定子绕组漏电抗，Xr为转子绕组折算后的漏电抗，Rr为转子绕组折算后的电阻，Vs为感应电动机机端电压，s为滑差；步骤3-b分区内发生严重的暂态故障后，系统提供的无功若不满足感应电机吸收的无功，则需换流站提供剩余的无功差额，以确定换流站的无功容量Qz,N；Qz,N＝Qs-Qref16式16中，Qref为暂态故障后，系统向故障母线提供的无功功率；根据获得编号为z的分区换流站有功、无功容量需求Pz,N、Qz,N，通过式17计算该分区换流站的容量Sz,N，

全文数据：

权利要求：

百度查询： 国网江苏省电力有限公司;国网江苏省电力有限公司经济技术研究院;国家电网有限公司;南京工程学院 一种城市电网多分区柔性互联换流站的定容方法

免责声明
1、本报告根据公开、合法渠道获得相关数据和信息，力求客观、公正，但并不保证数据的最终完整性和准确性。
2、报告中的分析和结论仅反映本公司于发布本报告当日的职业理解，仅供参考使用，不能作为本公司承担任何法律责任的依据或者凭证。

阅读全文 双屏查看 官方信息 专利公告 收藏专利 下载PDF 下载WORD