一种柔性直流受端电网强度的评价方法、装置及存储介质
阅读：978发布：2020-05-08
专利汇可以提供一种柔性直流受端电网强度的评价方法、装置及存储介质专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 公开一种柔性直流受端 电网 强度的评价方法、装置及存储介质，该方法包括步骤：获取交直流系统，令柔性直流工作在定有功功率和 无功功率 的控制方式下；测量柔性直流馈入交流电网的有功功率、无功功率以及接入的交流 母线 的 电压 幅值，获取受端交流电网的等效阻抗；根据有功功率、无功功率、电压幅值和等效阻抗计算得到交直流系统的 短路 比；判断短路比与预设的临界短路比的大小；若短路比大于临界短路比，则交直流系统能够稳定运行；若短路比小于临界短路比，则交直流系统无法稳定运行。本发明通过利用容易测量的系统参数来计算系统的短路比，并保持临界短路比不变，使得在实际工程中评价柔性直流受端电网强度变得更方便。，下面是一种柔性直流受端电网强度的评价方法、装置及存储介质专利的具体信息内容。
1.一种柔性直流受端电网强度的评价方法，其特征在于，包括以下步骤：
获取交直流系统，令柔性直流工作在定有功功率和无功功率的控制方式下；
测量所述柔性直流馈入交流电网的有功功率、无功功率以及接入的交流母线的电压幅值，获取受端交流电网的等效阻抗；
根据所述有功功率、所述无功功率、所述电压幅值和所述等效阻抗计算得到所述交直流系统的短路比；
判断所述短路比与预设的临界短路比的大小；其中，所述临界短路比为1；
若所述短路比大于所述临界短路比，则所述交直流系统能够稳定运行，无需调整所述柔性直流的运行状态以及受端交流电网的结构参数和运行参数；若所述短路比小于所述临界短路比，则所述交直流系统无法稳定运行，需要调整所述柔性直流的运行状态或者改变所述受端交流电网的结构参数和运行参数，以使所述交直流系统能够稳定运行。
2.如权利要求1所述的柔性直流受端电网强度的评价方法，其特征在于，所述根据所述有功功率、所述无功功率和所述电压幅值和所述等效阻抗计算得到所述交直流系统的短路比，具体包括：
将所述有功功率、所述无功功率、所述电压幅值和所述等效阻抗代入公式得到所述交直流系统的短路比；其中，SCR为所述短路比，Pac为所述有功功率，Qac为所述无功功率，U为所述电压幅值，Zg为所述等效阻抗。
3.如权利要求1所述的柔性直流受端电网强度的评价方法，其特征在于，所述调整所述柔性直流的运行状态或者改变所述受端交流电网的结构参数和运行参数，具体包括：
减小所述柔性直流的容量、增大所述柔性直流的无功功率的比例、减小所述受端交流电网的等效阻抗或者提高交流母线电压。
4.一种柔性直流受端电网强度的评价装置，其特征在于，包括：
系统获取模块，用于获取交直流系统，令柔性直流工作在定有功功率和无功功率的控制方式下；
数据获取模块，用于测量所述柔性直流馈入交流电网的有功功率、无功功率以及接入的交流母线的电压幅值，获取受端交流电网的等效阻抗；
计算模块，用于根据所述有功功率、所述无功功率、所述电压幅值和所述等效阻抗计算得到所述交直流系统的短路比；
判断模块，用于判断所述短路比与预设的临界短路比的大小；其中，所述临界短路比为
1；
评价模块，用于若所述短路比大于所述临界短路比，则所述交直流系统能够稳定运行，无需调整所述柔性直流的运行状态以及受端交流电网的结构参数和运行参数；若所述短路比小于所述临界短路比，则所述交直流系统无法稳定运行，需要调整所述柔性直流的运行状态或者改变所述受端交流电网的结构参数和运行参数，以使所述交直流系统能够稳定运行。
5.一种使用柔性直流受端电网强度的评价方法的装置，其特征在于，包括处理器、存储器以及存储在所述存储器中且被配置为由所述处理器执行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1至3中任意一项所述的柔性直流受端电网强度的评价方法。
6.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质包括存储的计算机程序，其中，在所述计算机程序运行时控制所述计算机可读存储介质所在设备执行如权利要求1至3中任意一项所述的柔性直流受端电网强度的评价方法。
一种柔性直流受端电网强度的评价方法、装置及存储介质
技术领域
背景技术
[0002] 我国能源资源与负荷需求逆向分布，电能的远距离传输不可避免。电压源换流器型高压直流输电(柔性直流)凭借其不依赖电网换相，输出的有功无功可以解耦控制，在传统直流换相失败时能够提供动态无功支撑等优点，近年来得到快速发展，被广泛应用于远距离输电，新能源消纳，电网异步互联等方面。但对于柔性直流接入电网的情况，如果受端电网过弱，电压支撑能力不足，系统同样存在静态电压失稳问题。所以对于柔性直流受端电网强度的准确评价可以为实际电网的规划建设和稳定运行提供重要的参考依据。
[0003] 目前本领域对于受端电网强度的准确评价的研究较少，有学者通过阻抗的倒数来定义柔性直流馈入电网后系统的短路比，并根据交流电网的电动势以及柔性直流发出的有功功率和无功功率计算系统的临界短路比，通过短路比和临界短路比来判断柔性直流的受端电网强度，但是该方法中的交流电网电动势并不是一个实际的物理量，难以通过测量直接得到，同时该方法计算得到的临界短路比会随柔性直流的运行状态和交流电网的电动势的变化而变化，不是一个确定的值，这导致该方法在实际工程中应用并不方便。
发明内容
[0004] 本发明实施例的目的是提供一种柔性直流受端电网强度的评价方法、装置及存储介质，通过利用容易测量的系统参数来计算系统的短路比，并保持临界短路比不变，使得在实际工程中评价柔性直流受端电网强度变得更方便。
[0005] 为实现上述目的，本发明一实施例提供了一种柔性直流受端电网强度的评价方法，包括以下步骤：
[0006] 获取交直流系统，令柔性直流工作在定有功功率和无功功率的控制方式下；
[0007] 测量所述柔性直流馈入交流电网的有功功率、无功功率以及接入的交流母线的电压幅值，获取受端交流电网的等效阻抗；
[0008] 根据所述有功功率、所述无功功率、所述电压幅值和所述等效阻抗计算得到所述交直流系统的短路比；
[0009] 判断所述短路比与预设的临界短路比的大小；其中，所述临界短路比为1；
[0010] 若所述短路比大于所述临界短路比，则所述交直流系统能够稳定运行，无需调整所述柔性直流的运行状态以及受端交流电网的结构参数和运行参数；若所述短路比小于所述临界短路比，则所述交直流系统无法稳定运行，需要调整所述柔性直流的运行状态或者改变所述受端交流电网的结构参数和运行参数，以使所述交直流系统能够稳定运行。
[0011] 优选地，所述根据所述有功功率、所述无功功率和所述电压幅值和所述等效阻抗计算得到所述交直流系统的短路比，具体包括：
[0012] 将所述有功功率、所述无功功率、所述电压幅值和所述等效阻抗代入公式得到所述交直流系统的短路比；其中，SCR为所述短路比，Pac为所述有功功率，Qac为所述无功功率，U为所述电压幅值，Zg为所述等效阻抗。
[0013] 优选地，所述调整所述柔性直流的运行状态或者改变所述受端交流电网的结构参数和运行参数，具体包括：
[0014] 减小所述柔性直流的容量、增大所述柔性直流的无功功率的比例、减小所述受端交流电网的等效阻抗或者提高交流母线电压。
[0015] 本发明另一实施例提供了一种柔性直流受端电网强度的评价装置，所述装置包括：
[0016] 系统获取模块，用于获取交直流系统，令柔性直流工作在定有功功率和无功功率的控制方式下；
[0017] 数据获取模块，用于测量所述柔性直流馈入交流电网的有功功率、无功功率以及接入的交流母线的电压幅值，获取受端交流电网的等效阻抗；
[0018] 计算模块，用于根据所述有功功率、所述无功功率、所述电压幅值和所述等效阻抗计算得到所述交直流系统的短路比；
[0019] 判断模块，用于判断所述短路比与预设的临界短路比的大小；其中，所述临界短路比为1；
[0020] 评价模块，用于若所述短路比大于所述临界短路比，则所述交直流系统能够稳定运行，无需调整所述柔性直流的运行状态以及受端交流电网的结构参数和运行参数；若所述短路比小于所述临界短路比，则所述交直流系统无法稳定运行，需要调整所述柔性直流的运行状态或者改变所述受端交流电网的结构参数和运行参数，以使所述交直流系统能够稳定运行。
[0021] 本发明还有一实施例对应提供了一种使用柔性直流受端电网强度的评价方法的装置，包括处理器、存储器以及存储在所述存储器中且被配置为由所述处理器执行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述任一项所述的柔性直流受端电网强度的评价方法。
[0022] 本发明另一实施例提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质包括存储的计算机程序，其中，在所述计算机程序运行时控制所述计算机可读存储介质所在设备执行如上述任一项所述的柔性直流受端电网强度的评价方法。
[0023] 与现有技术相比，本发明实施例所提供的一种柔性直流受端电网强度的评价方法、装置及存储介质，通过利用容易测量的系统参数来计算系统的短路比，并保持临界短路比不变，然后比较短路比与临界短路比的大小评价柔性直流受端电网强度，使得在实际工程中评价柔性直流受端电网强度变得方便易操作。附图说明
[0024] 图1是本发明一实施例提供的一种柔性直流受端电网强度的评价方法的流程示意图；
[0025] 图2是本发明一实施例提供的一种柔性直流受端电网的电路结构示意图；
[0026] 图3是本发明该实施例提供的一种柔性直流受端电网强度的评价方法的简易流程示意图；
[0027] 图4是本发明一实施例提供的一种柔性直流受端电网强度的评价装置的结构示意图；
[0028] 图5是本发明一实施例提供的一种使用柔性直流受端电网强度的评价方法的装置的示意图。
具体实施方式
[0029] 下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0030] 参见图1，是本发明一实施例提供的一种柔性直流受端电网强度的评价方法的流程示意图，所述方法包括步骤S1至步骤S5：
[0031] S1、获取交直流系统，令柔性直流工作在定有功功率和无功功率的控制方式下；
[0032] S2、测量所述柔性直流馈入交流电网的有功功率、无功功率以及接入的交流母线的电压幅值，获取受端交流电网的等效阻抗；
[0033] S3、根据所述有功功率、所述无功功率、所述电压幅值和所述等效阻抗计算得到所述交直流系统的短路比；
[0034] S4、判断所述短路比与预设的临界短路比的大小；其中，所述临界短路比为1；
[0035] S5、若所述短路比大于所述临界短路比，则所述交直流系统能够稳定运行，无需调整所述柔性直流的运行状态以及受端交流电网的结构参数和运行参数；若所述短路比小于所述临界短路比，则所述交直流系统无法稳定运行，需要调整所述柔性直流的运行状态或者改变所述受端交流电网的结构参数和运行参数，以使所述交直流系统能够稳定运行。
[0036] 参见图2，是本发明一实施例提供的一种柔性直流受端电网的电路结构示意图。图1中，E∠0°为交流电网的等效电动势，U∠δ为柔性直流馈入的交流母线的电压，U为电压幅值，δ为电压相位，Ud为柔性直流的直流母线电压，Id为柔性直流的直流电流，Pac和Qac分别为柔性直流馈入交流电网的有功功率和无功功率，Zg分别为交流电网的等效电阻和等效电抗，Zc为代表换流变和换流阀损耗的等效阻抗。对于柔性直流接入电网的情况，如果受端电网过弱，电压支撑能力不足，系统会存在静态电压失稳问题。所以对于柔性直流受端电网强度的准确评价可以为实际电网的规划建设和稳定运行提供重要的参考依据。
[0037] 具体地，获取交直流系统，令柔性直流工作在定有功功率和无功功率的控制方式下。实际工程中柔性直流接入电网后，系统的失稳一般是由于柔性直流发出的无功达到极限，交流侧电压仍然无法稳定，柔性直流由定有功功率、交流电压的控制方式转变为定有功功率、无功功率的控制方式，进而在该控制方式下发生静态电压失稳，所以柔性直流的受端交流电网强度应该在柔性直流定有功功率、无功功率的控制方式下，通过系统的静态电压稳定性进行评价。
[0038] 测量柔性直流馈入交流电网的有功功率、无功功率以及接入的交流母线的电压幅值，以及获取受端交流电网的等效阻抗，这些数据都比较容易测量，且对于计算系统的稳定指标具有重要意义，所以要对这些数据进行测量和获取。
[0039] 根据有功功率、无功功率、电压幅值和等效阻抗计算得到交直流系统的短路比。通过计算得到的短路比与临界短路比的相对大小，可以评价柔性直流受端电网强度。
[0040] 判断短路比与预设的临界短路比的大小；其中，临界短路比为1。不同于其他评价方法，本发明中的临界短路比直接设定为1，不会随柔性直流的运行状态和交流电网的电动势的变化而变化，避免了计算的复杂化，使得应用该方法评价柔性直流受端电网强度更方便。
[0041] 若短路比大于临界短路比，则交直流系统能够稳定运行，表明柔性直流接入电网后系统静态电压稳定，强度较强，无需调整柔性直流的运行状态以及受端交流电网的结构参数和运行参数；若短路比小于临界短路比，则交直流系统无法稳定运行，表明柔性直流接入电网后系统静态电压不稳定，强度过弱，需要调整柔性直流的运行状态或者改变受端交流电网的结构参数和运行参数，以使交直流系统能够稳定运行。评价柔性直流受端电网强度可以为实际电网的规划建设和稳定运行提供重要的参考依据，所以根据短路比与预设的临界短路比的大小关系就可以得到评价结果，也就可以判断系统运行是否稳定。
[0042] 为了更清晰地了解本发明的方法步骤，参见图3，是本发明一实施例提供的一种柔性直流受端电网强度的评价方法的简易流程示意图，由图3可以更直观地了解本发明的方法步骤。
[0043] 本发明实施例1提供的一种柔性直流受端电网强度的评价方法，通过利用容易测量的系统参数来计算系统的短路比，并保持临界短路比不变，然后比较短路比与临界短路比的大小评价柔性直流受端电网强度，使得在实际工程中评价柔性直流受端电网强度变得方便易操作。
[0044] 作为上述方案的改进，所述根据所述有功功率、所述无功功率和所述电压幅值和所述等效阻抗计算得到所述交直流系统的短路比，具体包括：
[0045] 将所述有功功率、所述无功功率、所述电压幅值和所述等效阻抗代入公式得到所述交直流系统的短路比；其中，SCR为所述短路比，Pac为所述有功功率，Qac为所述无功功率，U为所述电压幅值，Zg为所述等效阻抗。
[0046] 具体地 ，将有功功率、无功功率、电压幅值和等效阻抗代入公式得到交直流系统的短路比；其中，SCR为短路比，Pac为有功功率，Qac为
无功功率，U为电压幅值，Zg为等效阻抗，属于系统结构参数。
无功功率，U为电压幅值，Zg为等效阻抗，属于系统结构参数。
[0047] 作为上述方案的改进，所述调整所述柔性直流的运行状态或者改变所述受端交流电网的结构参数和运行参数，具体包括：
[0048] 减小所述柔性直流的容量、增大所述柔性直流的无功功率的比例、减小所述受端交流电网的等效阻抗或者提高交流母线电压。
[0049] 具体地，减小柔性直流的容量和增大柔性直流的无功功率的比例属于调整柔性直流的运行状态，减小受端交流电网的等效阻抗属于改变受端交流电网的结构参数，提高交流母线电压属于改变受端交流电网的运行参数。
[0050] 其中，减小交流侧阻抗、减小柔性直流的容量目的是为了提高交流电网相对于柔性直流的强度，增大柔性直流的无功功率的比例是为了提高交流母线电压，调整这些参数，目的是为了提高短路比数值，使得柔性直流接入电网后，系统的短路比SCR大于临界短路比1，进而使柔性直流受端电网强度提高，系统可以稳定运行。因为此时对应的系统的短路比SCR小于临界短路比1，说明该规划方案或运行状态下柔性直流受端电网强度过弱，系统无法稳定运行，该规划方案或运行状态在实际中无法实施，那么就应该调整规划方案或运行状态。
[0051] 参见图4，是本发明一实施例提供的一种柔性直流受端电网强度的评价装置的结构示意图，所述装置包括：
[0052] 系统获取模块11，用于获取交直流系统，令柔性直流工作在定有功功率和无功功率的控制方式下；
[0053] 数据获取模块12，用于测量所述柔性直流馈入交流电网的有功功率、无功功率以及接入的交流母线的电压幅值，获取受端交流电网的等效阻抗；
[0054] 计算模块13，用于根据所述有功功率、所述无功功率、所述电压幅值和所述等效阻抗计算得到所述交直流系统的短路比；
[0055] 判断模块14，用于判断所述短路比与预设的临界短路比的大小；其中，所述临界短路比为1；
[0056] 评价模块15，用于若所述短路比大于所述临界短路比，则所述交直流系统能够稳定运行，无需调整所述柔性直流的运行状态以及受端交流电网的结构参数和运行参数；若所述短路比小于所述临界短路比，则所述交直流系统无法稳定运行，需要调整所述柔性直流的运行状态或者改变所述受端交流电网的结构参数和运行参数，以使所述交直流系统能够稳定运行。
[0057] 本发明实施例所提供的一种柔性直流受端电网强度的评价装置能够实现上述任一实施例所述的柔性直流受端电网强度的评价方法的所有流程，装置中的各个模块、单元的作用以及实现的技术效果分别与上述实施例所述的柔性直流受端电网强度的评价方法的作用以及实现的技术效果对应相同，这里不再赘述。
[0058] 参见图5，是本发明实施例提供的一种使用柔性直流受端电网强度的评价方法的装置的示意图，所述使用柔性直流受端电网强度的评价方法的装置包括处理器10、存储器20以及存储在所述存储器20中且被配置为由所述处理器10执行的计算机程序，所述处理器
10执行所述计算机程序时实现上述任一实施例所述的柔性直流受端电网强度的评价方法。
10执行所述计算机程序时实现上述任一实施例所述的柔性直流受端电网强度的评价方法。
[0059] 示例性的，计算机程序可以被分割成一个或多个模块/单元，一个或者多个模块/单元被存储在存储器20中，并由处理器10执行，以完成本发明。一个或多个模块/单元可以是能够完成特定功能的一系列计算机程序指令段，该指令段用于描述计算机程序在一种柔性直流受端电网强度的评价方法中的执行过程。例如，计算机程序可以被分割成系统获取模块、数据测量模块、计算模块、判断模块和评价模块，各模块具体功能如下：
[0060] 系统获取模块11，用于获取交直流系统，令柔性直流工作在定有功功率和无功功率的控制方式下；
[0061] 数据获取模块12，用于测量所述柔性直流馈入交流电网的有功功率、无功功率以及接入的交流母线的电压幅值，获取受端交流电网的等效阻抗；
[0062] 计算模块13，用于根据所述有功功率、所述无功功率、所述电压幅值和所述等效阻抗计算得到所述交直流系统的短路比；
[0063] 判断模块14，用于判断所述短路比与预设的临界短路比的大小；其中，所述临界短路比为1；
[0064] 评价模块15，用于若所述短路比大于所述临界短路比，则所述交直流系统能够稳定运行，无需调整所述柔性直流的运行状态以及受端交流电网的结构参数和运行参数；若所述短路比小于所述临界短路比，则所述交直流系统无法稳定运行，需要调整所述柔性直流的运行状态或者改变所述受端交流电网的结构参数和运行参数，以使所述交直流系统能够稳定运行。
[0065] 所述使用柔性直流受端电网强度的评价方法的装置可以是桌上型计算机、笔记本、掌上电脑及云端服务器等计算设备。所述使用柔性直流受端电网强度的评价方法的装置可包括，但不仅限于，处理器、存储器。本领域技术人员可以理解，示意图5仅仅是一种使用柔性直流受端电网强度的评价方法的装置的示例，并不构成对所述使用柔性直流受端电网强度的评价方法的装置的限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件，例如所述使用柔性直流受端电网强度的评价方法的装置还可以包括输入输出设备、网络接入设备、总线等。
[0066] 处理器10可以是中央处理单元(Central Processing Unit，CPU)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现成可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者处理器10也可以是任何常规的处理器等，处理器10是所述使用柔性直流受端电网强度的评价方法的装置的控制中心，利用各种接口和线路连接整个使用柔性直流受端电网强度的评价方法的装置的各个部分。
[0067] 存储器20可用于存储所述计算机程序和/或模块，处理器10通过运行或执行存储在存储器20内的计算机程序和/或模块，以及调用存储在存储器20内的数据，实现所述使用柔性直流受端电网强度的评价方法的装置的各种功能。存储器20可主要包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需的应用程序等；存储数据区可存储根据程序使用所创建的数据等。此外，存储器20可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非易失性存储器，例如硬盘、内存、插接式硬盘，智能存储卡(Smart Media Card,SMC)，安全数字(Secure Digital,SD)卡，闪存卡(Flash Card)、至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他易失性固态存储器件。
[0068] 其中，所述使用柔性直流受端电网强度的评价方法的装置集成的模块如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明实现上述实施例方法中的全部或部分流程，也可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，上述的计算机程序可存储于一计算机可读存储介质中，该计算机程序在被处理器执行时，可实现上述各个方法实施例的步骤。其中，上述计算机程序包括计算机程序代码，计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。计算机可读介质可以包括：能够携带计算机程序代码的任何实体或装置、记录介质、U盘、移动硬盘、磁碟、光盘、计算机存储器、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、电载波信号、电信信号以及软件分发介质等。需要说明的是，计算机可读介质包含的内容可以根据司法管辖区内立法和专利实践的要求进行适当的增减，例如在某些司法管辖区，根据立法和专利实践，计算机可读介质不包括电载波信号和电信信号。
[0069] 本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质包括存储的计算机程序，其中，在所述计算机程序运行时控制所述计算机可读存储介质所在设备执行上述任一实施例所述的柔性直流受端电网强度的评价方法。
[0070] 综上，本发明实施例所提供的一种柔性直流受端电网强度的评价方法、装置及存储介质，在电网结构参数确定的情况下，令柔性直流工作在定有功功率、无功功率的控制方式下，记录柔性直流馈入交流电网的有功功率、无功功率，测量柔性直流接入的交流母线的电压幅值。根据记录和测量的数据，计算柔性直流接入电网后系统的短路比SCR，并比较短路比和临界短路比1的相对大小，判断柔性直流接入电网后系统的电压稳定性，进而判断柔性直流的受端电网强度。本发明是根据柔性直流定有功功率、无功功率的控制方式下系统的静态电压稳定性对柔性直流受端电网强度进行评价，更加符合工程实际，同时计算短路比所需的参数容易测量，临界值保持不变，在实际工程中更易操作，可以为柔性直流接入电网后系统的规划建设与运行控制提供参考依据。
[0071] 以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。
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