CN105375505A - 一种与直流暂态稳定强相关的交流断面识别方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种与直流暂态稳定强相关的交流断面识别方法，属于电力系统及其自动化技术领域。本发明基于直流典型扰动下暂态稳定时域仿真结果，计算不同程度直流扰动下以交流断面为割集断面的发电机分群模式下系统该映像的暂态稳定裕度指标，进一步拟合系统指定映像的暂态稳定裕度指标随直流扰动大小变化规律，进一步识别与指定直流暂态稳定强相关的交流断面及强相关性质。本发明有利于电力系统调度运行人员把握复杂系统内在运行规律，为协调制定交直流协调控制决策提出基础，从而提升交直流混联系统安全稳定控制的有效性和自动化水平。

Description

一种与直流暂态稳定强相关的交流断面识别方法

技术领域

本发明属于电力系统及其自动化技术领域，更准确地说本发明涉及一种与直流暂态稳定强相关的交流断面识别方法。

背景技术

“西电东送、南北互供、全国联网”是我国电力系统发展的重要战略，预计到2020年可形成覆盖全国统一调度的交直流运行的大系统，电力系统的稳定问题将更加复杂，给传统稳定分析与控制带来极大挑战。随着系统规模的扩大，从混联电网结构上看，存在围绕大型能源基地和负荷中心形成的直流送出和馈入系统、联合外送或受入的交直流并联和并列输电系统，动态过程中交直流系统的相互影响可能会增强，原本电气联系并不紧密的交流输电断面间的稳定问题也可能会与直流相互耦合。在交直流混合系统中，直流系统与交流系统的耦合主要表现为交直流电气量的变化对系统的影响。交直流耦合效应使混联电网扰动过渡过程复杂化，如果没有整体的协调考虑，仅通过直观判断交流系统失稳模式的控制手段有时可能难以满足系统全局稳定问题的整体解决，即便能解决，方案也存在优化问题。

研究表明，已发生的直流闭锁、直流再启动、直流多次或连续换相失败、直流功率速降等诸多事故系统暂态失稳相关或因其而引发其他问题，且事后分析表明，很多连锁故障和随后大停电事故的发生，都是因对电网动态过程发展机理的了解不足，并缺乏相应的应对措施所致。而该过程中最重要的问题之一便是，缺乏对大电网内交直流稳定问题相关联关键输电断面的识别技术。为此，亟待加强电网运行中与直流暂态稳定强相关交流输电断面的识别，以提升电网输电能力和稳定运行水平。专利申请“一种电网暂态稳定强相关输电断面的识别方法”(CN201410593309.6)、“电力系统暂态安全稳定输电断面关联度指标快速计算方法”(CN201310128949.5)提出了强相关交流断面识别方法，并分别提出了关联程度指标。但是，与直流暂态稳定强相关的交流断面的识别方法还未见有相关报道。

发明内容

本发明的目的是：为了提高对大电网内与直流线路暂态稳定相关联的交流输电断面识别能力，掌握直流与不同交流断面间暂态稳定性的关联程度，为暂态稳定交直流协调控制提供技术基础，给出一种与直流暂态稳定强相交流断面识别方法。该方法通过直流典型扰动下的时域仿真结果，进行指定发电机分群模式的系统映像下的暂态稳定裕度计算，拟合不同输电断面的暂态稳定裕度随直流功率扰动大小变化规律，识别交直流电网中直流与多输电断面暂态稳定的关联关系。

具体地说，本发明采用以下的技术方案来实现的，包括下列步骤：

1)从电力调控中心获取电网典型方式数据，确定要考察暂态稳定相关性的直流线路和交流断面集合，记为直流线路L和交流断面集合S，其中S＝{S₁，S₂，…,S_m}，m为交流断面的总数，并获取直流线路L的运行档位总数、当前典型方式下的运行功率、当前运行档位以及直流每档的功率变化量；

2)确定直流线路L的典型扰动，设直流线路L的典型扰动数为T，针对这T个典型扰动分别进行系统暂态稳定时域仿真；

3)针对直流线路L的T个典型扰动下的暂态稳定时域仿真结果，分别确定各交流断面是否与直流线路L强相关及其强相关的性质。

上述技术方案的进一步特征在于，所述步骤2)中，直流线路L典型扰动包括以下3种类型：直流功率紧急逐档提升、直流功率紧急逐档速降和直流线路闭锁故障。

上述技术方案的进一步特征在于，所述步骤3)中，确定各交流断面是否与直流线路L强相关及其强相关的性质的方法如下：

3-1)设待确定的交流断面为S_i，其中i＝1～m，分别计算直流线路L的各典型扰动下以交流断面S_i为割集断面的发电机分群模式下系统的暂态稳定裕度指标，记为其中l_j代表直流线路L的第j个典型扰动，j＝1～T；

3-2)以直流线路L的各典型扰动下直流稳态运行时的输送有功功率为横坐标，以直流线路L的各典型扰动下以S_i为割集断面的发电机分群模式下系统的暂态稳定裕度指标为纵坐标，在二维坐标轴上绘制点序列其中为直流线路L的第j个典型扰动l_j下直流稳态运行时的输送有功功率；利用最小二乘法对点序列进行线性拟合，记线性拟合后直线的斜率为

3-3)判断的绝对值是否大于预先设定的门槛值：如果是，则S_i和直流线路L暂态稳定强相关，并且的绝对值越大，则该交流断面与直流线路L暂态稳定关联性越强，若为正，则该交流断面与直流线路L正强相关，若为负，则该交流断面与直流线路L负强相关；如果的绝对值不大于预先设定的门槛值，则S_i和直流线路L不是暂态稳定强相关。

上述技术方案的进一步特征在于，所述步骤3-1)中，的计算方法是：根据直流线路L在第j个典型扰动l_j下系统时域仿真结果，将所有发电机划分为以交流断面S_i为割集的互补两群S群和A群，由交流断面S_i送端所有发电机组成S群，由交流断面S_i受端所有发电机组成A群，基于EEAC方法计算以S_i为割集断面的该分群模式下系统的暂态稳定裕度

上述技术方案的进一步特征在于，所述步骤3-2)中，直流线路L的第j个典型扰动l_j下直流稳态运行时的输送有功功率的计算方法如下：

其中，P_L0为直流线路L的当前典型方式下的运行功率，k为直流线路L的当前运行档位的档位序号，N′为直流功率紧急逐档提升至的档位的档位序号，M′为直流功率紧急逐档速降至的档位的档位序号，ΔP_L为直流线路L的直流每档的功率变化量。

上述技术方案的进一步特征在于，所述步骤3-3)中预先设定的门槛值取为0.05～0.1。

本发明的有益效果如下：本发明根据不同交流输电断面的暂态稳定裕度随直流输送功率变化而变化的规律，识别直流与不同输电断面间暂态稳定的关联程度。基于这种关联关系，在配置安全稳定控制措施时，与直流暂态稳定强相关的交流输电断面应考虑协调控制，避免对直流输电系统有效的控制措施对另外一个交流输电断面造成负效应。暂态稳定关联关系较弱的交流输电断面则考虑解耦控制，即在配置相关控制措施时独立配置，简化控制方案。可见，本发明有利于电力系统调度运行人员把握系统内在运行规律，制定电网调度运行交直流协调的控制决策，从而提升控制的有效性和自动化水平。

附图说明

图1为本发明方法的流程图。

图2为交直流输电断面暂态稳定交互影响指标计算示意图一。

图3为交直流输电断面暂态稳定交互影响指标计算示意图二。

具体实施方式

下面参照附图并结合实例对本发明作进一步详细描述。

图1中步骤1描述的是，从电力调控中心获取电网典型方式数据，确定要考察暂态稳定相关性的直流线路和交流断面集合，记为直流线路L和交流断面集合S，其中S＝{S₁，S₂，…,S_m}，m为交流断面的总数，并获取直流线路L的运行档位总数、当前典型方式下的运行功率、当前运行档位以及直流每档的功率变化量。

图1中步骤2描述的是，确定直流线路L的典型扰动，设直流线路L的典型扰动数为T，针对这T个典型扰动分别进行系统暂态稳定时域仿真。

直流线路L典型扰动包括以下3种类型：直流功率紧急逐档提升、直流功率紧急逐档速降和直流线路闭锁故障。设直流线路L的当前运行档位的档位序号为k，最大档位的档位序号为N，最小档位的档位序号为M(一般情况下M为1)，则属于直流功率紧急逐档提升类型的典型扰动最多有N-k个，属于直流功率紧急逐档速降类型的典型扰动最多有k-M个。

图1中步骤3描述的是，针对直流线路L的T个典型扰动下的暂态稳定时域仿真结果，分别确定各交流断面是否与直流线路L强相关及其强相关的性质，包括步骤3-1)至3-3)。

图1中步骤3-1描述的是，设待确定的交流断面为S_i，其中i＝1～m，分别计算直流线路L的各典型扰动下以交流断面S_i为割集断面的发电机分群模式下系统的暂态稳定裕度指标，记为其中l_j代表直流线路L的第j个典型扰动，j＝1～T。

其中的计算方法是：根据直流线路L在第j个典型扰动l_j下系统时域仿真结果，将所有发电机划分为以交流断面S_i为割集的互补两群S群和A群，由交流断面S_i送端所有发电机组成S群，由交流断面S_i受端所有发电机组成A群，基于EEAC方法计算以S_i为割集断面的该分群模式下系统的暂态稳定裕度

图1中步骤3-2描述的是，以直流线路L的各典型扰动下直流稳态运行时的输送有功功率为横坐标，以直流线路L的各典型扰动下以S_i为割集断面的发电机分群模式下系统的暂态稳定裕度指标为纵坐标，在二维坐标轴上绘制点序列其中为直流线路L的第j个典型扰动l_j下直流稳态运行时的输送有功功率；利用最小二乘法对点序列进行线性拟合，记线性拟合后直线的斜率为

其中直流线路L的第j个典型扰动l_j下直流稳态运行时的输送有功功率的计算方法如下：

其中，P_L0为直流线路L的当前典型方式下的运行功率，k为直流线路L的当前运行档位的档位序号，N′为直流功率紧急逐档提升至的档位的档位序号，M′为直流功率紧急逐档速降至的档位的档位序号，ΔP_L为直流线路L的直流每档的功率变化量。

图2给出了一个实际算例中点序列图。图3为该点序列的最小二乘拟合曲线图，其中

图1中步骤3-3描述的是，判断的绝对值是否大于预先设定的门槛值：如果是，则S_i和直流线路L暂态稳定强相关，并且的绝对值越大，则该交流断面与直流线路L暂态稳定关联性越强，若为正，则该交流断面与直流线路L正强相关，若为负，则该交流断面与直流线路L负强相关；如果的绝对值不大于预先设定的门槛值，则S_i和直流线路L不是暂态稳定强相关。该预先设定的门槛值可根据实际工程经验具体确定，一般取为0.05～0.1。

虽然本发明已以较佳实施例公开如上，但实施例并不是用来限定本发明的。在不脱离本发明之精神和范围内，所做的任何等效变化或润饰，同样属于本发明之保护范围。因此本发明的保护范围应当以本申请的权利要求所界定的内容为标准。

Claims (6)

1.一种与直流暂态稳定强相关的交流断面识别方法，其特征在于，包括如下步骤：

1)从电力调控中心获取电网典型方式数据，确定要考察暂态稳定相关性的直流线路和交流断面集合，记为直流线路L和交流断面集合S，其中S＝{S₁，S₂，…，S_m}，m为交流断面的总数，并获取直流线路L的运行档位总数、当前典型方式下的运行功率、当前运行档位以及直流每档的功率变化量；

2)确定直流线路L的典型扰动，设直流线路L的典型扰动数为T，针对这T个典型扰动分别进行系统暂态稳定时域仿真；

3)针对直流线路L的T个典型扰动下的暂态稳定时域仿真结果，分别确定各交流断面是否与直流线路L强相关及其强相关的性质。

2.根据权利要求1所述的与直流暂态稳定强相关的交流断面识别方法，其特征在于，所述步骤2)中，直流线路L典型扰动包括以下3种类型：直流功率紧急逐档提升、直流功率紧急逐档速降和直流线路闭锁故障。

3.根据权利要求2所述的与直流暂态稳定强相关的交流断面识别方法，其特征在于，所述步骤3)中，确定各交流断面是否与直流线路L强相关及其强相关的性质的方法如下：

3-1)设待确定的交流断面为S_i，其中i＝1～m，分别计算直流线路L的各典型扰动下以交流断面S_i为割集断面的发电机分群模式下系统的暂态稳定裕度指标，记为其中l_j代表直流线路L的第j个典型扰动，j＝1～T；

3-2)以直流线路L的各典型扰动下直流稳态运行时的输送有功功率为横坐标，以直流线路L的各典型扰动下以S_i为割集断面的发电机分群模式下系统的暂态稳定裕度指标为纵坐标，在二维坐标轴上绘制点序列其中为直流线路L的第j个典型扰动l_j下直流稳态运行时的输送有功功率；利用最小二乘法对点序列进行线性拟合，记线性拟合后直线的斜率为

3-3)判断的绝对值是否大于预先设定的门槛值：如果是，则S_i和直流线路L暂态稳定强相关，并且的绝对值越大，则该交流断面与直流线路L暂态稳定关联性越强，若为正，则该交流断面与直流线路L正强相关，若为负，，则该交流断面与直流线路L负强相关；如果的绝对值不大于预先设定的门槛值，则S_i和直流线路L不是暂态稳定强相关。

4.根据权利要求3所述的与直流暂态稳定强相关的交流断面识别方法，其特征在于，所述步骤3-1)中，的计算方法是：根据直流线路L在第j个典型扰动l_j下系统时域仿真结果，将所有发电机划分为以交流断面S_i为割集的互补两群S群和A群，由交流断面S_i送端所有发电机组成S群，由交流断面S_i受端所有发电机组成A群，基于EEAC方法计算以S_i为割集断面的该分群模式下系统映像的暂态稳定裕度

5.根据权利要求3所述的与直流暂态稳定强相关的交流断面识别方法，其特征在于，所述步骤3-2)中，直流线路L的第j个典型扰动l_j下直流稳态运行时的输送有功功率的计算方法如下：

其中，P_L0为直流线路L的当前典型方式下的运行功率，k为直流线路L的当前运行档位的档位序号，N′为直流功率紧急逐档提升至的档位的档位序号，M′为直流功率紧急逐档速降至的档位的档位序号，ΔP_L为直流线路L的直流每档的功率变化量。

6.根据权利要求3所述的与直流暂态稳定强相关的交流断面识别方法，其特征在于，所述步骤3-3)中预先设定的门槛值取为0.05～0.1。