本发明涉及电力系统稳定分析与控制研究领域，特别涉及一种直流馈入受端电网的无功补偿装置选址方法。
背景技术：
为满足负荷中心日益增长的用电需求，通过具备大容量、远距离输电优势的高压直流输电工程接纳外来电力，从而实现能源跨区优化配置，是缓解负荷中心地区能源供应压力的有效手段。但直流馈入导致受端电网动态无功储备减小、调节能力受限，给电网安全稳定带来了新的问题。其中受端电网故障常常引起直流换相失败，造成的电压稳定问题严重威胁电网的正常运行。
针对这一问题，安装无功补偿装置是在电网规划和运行阶段都可以采取的重要解决措施。为了能够充分发挥无功补偿装置的作用，通常需要对无功补偿装置的安装地点进行选址。由于现有电网规模较大，若以整个电网为研究对象进行无功补偿装置选址，效率不高且没有必要。但现有研究大多依据电气距离等因素简略地缩小研究区域，未有效结合受端电网的实际情况，因此无法得到准确的电压稳定薄弱区域。且当前研究将选址地点局限于500kv站点，未考虑较低电压等级站点的影响。
由此可见，当前研究中对于直流馈入受端电网无功补偿装置的选址方法仍有待进一步完善。
技术实现要素：
为解决上述问题，本发明提供了一种直流馈入受端电网的无功补偿装置选址方法，该方法能有效获取受端电网电压稳定的薄弱区域，并将研究范围扩展到220kv站点，从而确定对受端电网电压稳定性提升效果最好的无功补偿装置安装地点，本发明的技术方案如下：
一种直流馈入受端电网的无功补偿装置选址方法，包括如下步骤：
1)根据直流馈入受端电网的网架结构，建立引起直流馈入受端电网电压稳定问题的典型故障集；
2)基于典型故障集进行仿真分析，按如下方法确定受端电网的电压稳定性薄弱区域，该方法包括：
首先采用电力系统仿真软件psd-bpa对典型故障集中每一故障进行仿真分析，记录各故障下直流馈入受端电网中220kv及以上的所有站点电压标幺值的仿真结果，按电压标幺值跌落程度由小到大的顺序对各站点进行排序，并依次赋值1～n 1，n 1为受端电网中220kv及以上的站点总数；
再将各站点在典型故障集中所有故障下的赋值进行求和，得到典型故障集中各站点的故障值；
最后，在受端电网中直流馈入站点的二级断面内的每个500kv站点范围内，选取故障值最大的5-10个站点，构成每个500kv站点范围内的薄弱区域，所有500kv站点范围内的薄弱区域构成该受端电网的电压稳定性薄弱区域；
3)在受端电网的电压稳定性薄弱区域中按下述方法确定无功补偿装置的最优安装地点，该方法包括：
对受端电网中每个500kv站点范围内的薄弱区域中的n 1站点，依次设置三相永久性短路故障，并按下式(1)计算站点i因设三相永久性短路故障对其余站点暂态电压的影响程度ii，选取影响程度最大的站点作为该500kv站点范围内的最优无功补偿装置安装地址，
式中：tstart为站点j电压第1次跌落至70％额定值的时刻；tend为站点j电压跌落至70％额定值以下后，重新恢复到70％额定值的时刻；uj,0为故障前系统稳定运行时站点j的电压；uj,min为故障后站点j的电压最低值；uj,n为站点j的电压额定值。
优选地，所述典型故障集包括直流双极闭锁故障和受端电网对外交流通道检修方式下的n-2故障。
优选地，步骤1)的具体过程为：
根据直流馈入受端电网的网架结构特点，明确直流馈入站点及其周边疏散所馈入功率的交流线路，确定直流馈入区域与外部电网的交流联络通道；再以直流双极闭锁、受端电网对外交流通道检修方式下n-2故障，构成引起直流馈入受端电网电压稳定问题的典型故障集。
本发明相比现有技术具有如下有益效果：
本发明的直流馈入受端电网的无功补偿装置选址方法，紧密结合电网实际网架特点确定典型的故障集，与现有方法相比，将选址范围扩大到了220kv站点；且本发明方法能以较小的计算量得到合理、准确的电压稳定性薄弱区域，从而确定效果较好的无功补偿装置安装地址。
附图说明
图1为本发明控制流程图；
图2为实施例中苏南地区直流馈入受端电网电压稳定薄弱区域示意图。
具体实施方式
以下将结合具体实施例对本发明提供的技术方案进行详细说明，应理解下述具体实施方式仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。
实施例一
苏州南部地区负荷较大，区内电源较少，特高压锦苏直流送电功率7200mw，有效填补了苏州南部地区的电力缺口，缓解了苏州南部地区交流通道的输电压力，但随之而来的是直流馈入后的电压稳定问题。故以苏州南部地区这一典型的直流馈入受端电网作为具体实施案例进行说明。
本实施例采用本发明的一种直流馈入受端电网的无功补偿装置选址方法，包括以下步骤：
(1)根据直流馈入受端电网的网架结构特点，明确直流馈入站点及其周边疏散所馈入功率的交流线路，确定直流馈入区域与外部电网的交流联络通道；再以直流双极闭锁、受端电网对外交流通道检修方式下n-2故障，构成引起直流馈入受端电网电压稳定问题的典型故障集。本实施例中根据苏南地区网架结构可知，典型故障主要为锦苏直流双极闭锁、对外交流联络通道(熟南—石牌、石牌—玉山、华苏—车坊、华苏—石牌)检修方式下n-2故障，考察220kv以上站点，包括东山、湖东、阳山、金山、狮山、东桥、海法、高浪、郭巷、长新、万兴、园区、樱花、建林、九曲、塘头、水乡、江城、庄田、长阳、慈云、常楼和娄东。
(2)基于典型故障集进行仿真分析，确定受端电网的电压稳定性薄弱区域，其具体过程为：
首先采用电力系统仿真软件psd-bpa对典型故障集中每一故障进行仿真分析，记录各故障下直流馈入受端电网中220kv及以上的所有站点电压标幺值的仿真结果，按电压标幺值跌落程度由小到大的顺序对各站点进行排序，并依次赋值1～n 1，n 1为受端电网中220kv及以上的站点总数；
再将各站点在典型故障集中所有故障下的赋值进行求和，得到典型故障集中各站点故障值；
最后，在受端电网中直流馈入站点的二级断面内的每个500kv站点范围内，选取故障值最大的5-10个站点，构成每个500kv站点范围内的薄弱区域，所有薄弱区域构成该受端电网的电压稳定性薄弱区域；直流馈入站点的二级断面范围包括：与直流馈入站点直接相连的站点、以及与这些站点再相连的站点；受端电网包含直流馈入站点和非直流馈入站点；直流馈入站点是指受端电网接纳直流的站点；本实施例中的馈入站点就是图2中的苏州换流站。如图2中黑色虚线区域所示，本实施例中受端电网的电压稳定性薄弱区域包括车坊、木渎和吴江三个薄弱区域。
(3)在受端电网的电压稳定性薄弱区域中按下述方法确定无功补偿装置的最优安装地点，该方法包括：
对受端电网中每个500kv站点范围内的薄弱区域中的n 1站点，依次设置三相永久性短路故障，并按下式(3)计算站点i因设三相永久性短路故障对其余站点暂态电压的影响程度ii，选取影响程度最大的站点作为该500kv站点范围内的最优无功补偿装置安装地址
式中：tstart为站点j电压第1次跌落至70％额定值的时刻，tend为站点j电压跌落至70％额定值以下后，重新恢复到70％额定值的时刻，uj,0为故障前系统稳定运行时站点j的电压，uj,min为故障后站点j的电压最低值，uj,n为站点j的电压额定值。
本实施例中，记录各500kv站点范围内除其自身外，影响程度最大的四个站点，分别如表1-表3所示：
表1车坊区域统计
表2木渎区域统计
表3吴江区域统计
根据表格记录可知，针对苏南地区电网的电压稳定薄弱区域，无功补偿装置的安装地点应选为用直、胥口和菀坪三个站点。
1.一种直流馈入受端电网的无功补偿装置选址方法，其特征在于：包括如下步骤：
1)根据直流馈入受端电网的网架结构，建立引起直流馈入受端电网电压稳定问题的典型故障集；
2)基于典型故障集进行仿真分析，按如下方法确定受端电网的电压稳定性薄弱区域，该方法包括：
首先采用电力系统仿真软件psd-bpa对典型故障集中每一故障进行仿真分析，记录各故障下直流馈入受端电网中220kv及以上的所有站点电压标幺值的仿真结果，按电压标幺值跌落程度由小到大的顺序对各站点进行排序，并依次赋值1～n 1，n 1为受端电网中220kv及以上的站点总数；
再将各站点在典型故障集中所有故障下的赋值进行求和，得到典型故障集中各站点的故障值；
最后，在受端电网中直流馈入站点的二级断面内的每个500kv站点范围内，选取故障值最大的5-10个站点，构成每个500kv站点范围内的薄弱区域，所有500kv站点范围内的薄弱区域构成该受端电网的电压稳定性薄弱区域；
3)在受端电网的电压稳定性薄弱区域中按下述方法确定无功补偿装置的最优安装地点，该方法包括：
对受端电网中每个500kv站点范围内的薄弱区域中的n 1站点，依次设置三相永久性短路故障，并按下式(1)计算站点i因设三相永久性短路故障对其余站点暂态电压的影响程度ii，选取影响程度最大的站点作为该500kv站点范围内的最优无功补偿装置安装地址，
式中：tstart为站点j电压第1次跌落至70％额定值的时刻；tend为站点j电压跌落至70％额定值以下后，重新恢复到70％额定值的时刻；uj,0为故障前系统稳定运行时站点j的电压；uj,min为故障后站点j的电压最低值；uj,n为站点j的电压额定值。
2.根据权利要求1所述的直流馈入受端电网的无功补偿装置选址方法，其特征在于：所述典型故障集包括直流双极闭锁故障和受端电网对外交流通道检修方式下的n-2故障。
3.根据权利要求1所述的直流馈入受端电网的无功补偿装置选址方法，其特征在于：步骤1)的具体过程为：
根据直流馈入受端电网的网架结构特点，明确直流馈入站点及其周边疏散所馈入功率的交流线路，确定直流馈入区域与外部电网的交流联络通道；再以直流双极闭锁、受端电网对外交流通道检修方式下n-2故障，构成引起直流馈入受端电网电压稳定问题的典型故障集。
技术总结