CN107069793A - 一种降低分层接入直流换相失败风险的方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种降低分层接入直流换相失败风险的方法及系统，其方法包括：确定影响分层接入直流逆变侧换流站的关键故障集合；调整动态无功补偿设备的无功出力，对关键故障集合进行时域仿真，并计算动态无功源的无功电压控制灵敏度；对m个无功电压控制灵敏度进行排序，计算动态无功源的权重系数；基于权重系数计算动态无功源无功备用容量后，建立动态无功备用优化模型，利用内点法求解动态无功备用优化模型，得到优化无功备用容量。本发明为降低分层接入直流换相失败风险提供了优化模型，提升交直流输电通道输送能力，改善电网运行稳定性具有重大意义。
Description
技术领域
本发明涉及电力系统技术领域，具体讲涉及一种降低分层接入直流换相失败风险的方法及系统。
背景技术
长期以来，我国能源消费与资源禀赋之间存在严重的空间异质性，大规模及远距离的输电要求促进了超\特高压直流工程的不断建设和发展，目前华东和华南已经形成了多馈入直流系统。随着特高压直流输送功率越来越大，现有单层接入方式可能会在潮流疏散和电压稳定等方面引发一系列问题，规划中1000万千瓦及以上的特高压直流输电工程将广泛使用分层接入技术，即直流系统逆变站的高端换流器和低端换流器通过换流变压器接入不同电压等级的受端电网。
与单层入接入方式直流输电系统相比，分层接入方式直流输电在增加系统运行方式的灵活性和扩大输送容量的同时，也增加了系统结构和运行控制的复杂性。我国现运行中的分层接入直流输电存在如下问题：
(1)无功补偿不够灵活,以固定电容器组补偿为主。正常运行情况下,换流装置在工作过程中交流侧需安装大量的无功功率补偿及滤波设备。固定式电容器组投切速度慢,在失负荷时换流站易发生无功过剩,造成换流母线过电压；
(2)受端电网强度较弱。我国华东地区运行电网非常复杂,部分直流落点附近交流系统电气距离较远,受端系统非常薄弱,而弱受端系统容易发生换相失败,进而对交流系统产生冲击造成系统振荡,严重时甚至导致系统解列。
庞大的分层接入直流输电工程对高压直流输电的安全稳定运行以及交直流系统的共同稳定提出了更高的要求。因此寻找某种方法来提高与弱受端相连的分层接入直流输电系统的稳定性具有十分重要的意义。
实践经验和理论分析均表明动态无功备用与电力系统电压稳定性之间存在很强的关联性，为保证电网安全稳定运行,考虑通过优化分层接入直流受端电网的动态无功源的备用容量，提高分层接入直流受端电网动态电压支撑能力,从而降低分层接入直流换相失败风险。
因此，需要提供一种技术方案来满足现有的技术需要。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提出了一种降低分层接入直流换相失败风险的方法及系统，其方法包括：确定影响分层接入直流逆变侧换流站的关键故障集合；调整动态无功补偿设备的无功出力，对关键故障集合进行时域仿真，并计算动态无功源的无功电压控制灵敏度；对m个无功电压控制灵敏度进行排序，计算动态无功源的权重系数；基于权重系数计算动态无功源无功备用容量后，建立动态无功备用优化模型，利用内点法求解动态无功备用优化模型。
确定影响分层接入直流逆变侧换流站的关键故障集合，具体包括：对系统进行扫描故障后，根据故障严重情况确定影响分层接入直流逆变侧高端换流站和低端换流站换相安全水平的关键故障集合。
调整动态无功补偿设备的无功出力，对关键故障集合进行时域仿真，并计算动态无功源的无功电压控制灵敏度，具体包括：对第j个故障Fj分别计算动态无功源i相对分层接入直流逆变侧高端换流站和低端换流站母线的无功电压控制灵敏度TSIH,i,j和TSIL,i,j；对全部故障分别计算所述动态无功源i相对分层接入所述直流逆变侧高端换流站和所述低端换流站母线的无功电压控制灵敏度TSIH,i和TSIL,i；对全部故障计算动态无功源i相对分层接入直流逆变侧的无功电压控制灵敏度TSIi。
对m个无功电压控制灵敏度进行排序，计算动态无功源的权重系数，具体包括：基于无功电压控制灵敏度TSIi对m个动态无功源进行排序；以无功电压控制灵敏度TSIi的最大值TSImax为基准，进行归一化处理后，计算动态无功源的权重系数pi。
权重系数pi的计算公式如下所示：
pi＝TSIi/TSImax。
基于权重系数计算动态无功源无功备用容量后，建立动态无功备用优化模型，利用内点法求解所述动态无功备用优化模型，具体包括：动态无功源备用容量的计算公式如下所示：
其中，Qgimax为动态无功源i的无功出力上限，Qgi为所述动态无功源i的当前无功出力；
将动态无功源备用容量QRT作为动态无功备用优化目标，建立动态无功备用优化模型。
建立所述动态无功备用优化模型，具体包括：动态无功备用优化模型的目标函数如下所示：
动态无功备用优化模型的约束条件包括：潮流方程约束条件和变量约束条件；变量约束条件包括：控制变量约束条件和状态变量约束条件。
潮流方程约束条件包括：
式中PGl和QGl分别为发电机节点的有功出力和无功出力；PLl和QLl分别为负荷节点的有功出力和无功出力；QCl为节点的无功补偿容量；Pdl和Qdl分别为直流节点的有功输入和无功输入；Glr和Blr分别为节点l和节点r之间的电导和电纳；Vl和Vr分别为节点l和节点r的电压；δlr为节点l和节点r之间的电压相角差。
控制变量约束条件如下所示：
其中，NG为发电机节点数，NSVC为SVG节点数、NSVG为STATCOM节点数、NC为并联电容器节点数、NT为变压器可调分接头数和Ndc为直流网络节点数，VGimin和VGimax分别为发电机节点端电压VGi的下限值和上限值，VSVCgmin和VSVCgmax分别为SVC节点端电压VSVCg的下限值和上限值，VSVGhmin和VSVGhmax分别为STATCOM节点端电压VSVGh下限值和上限值，QCjmin和QCjmax分别为并联电容器组补偿容量QCj下限值和上限值，Tkmin和Tkmax分别为变压器可调分接头Tk下限值和上限值，Udlmin和Udlmax分别为换流器控制电压Udl的下限值和上限值，Idmmin和Idmmax分别为控制电流Idm的下限值和上限值、Pdnmin和Pdnmax分别为控制功率Pdn的下限值和上限值，θdrmin和θdrmax分别为控制角θdr的下限值和上限值。
状态变量约束条件如下所示：
其中，NL为负荷节点数，QGimin和QGimax分别为发电机节点无功出力QGi的下限值和上限值；BSVCgmin和BSVCgmax分别为SVC电纳BSVCg的下限值和上限值；ISVGhmin和ISVGhmax分别为STATCOM电流幅值ISVGh的下限值和上限值，VLpmin和VLpmax分别为负荷节点电压VLp的下限值和上限值。
其系统包括：确定模块，用于确定影响分层接入直流逆变侧换流站的关键故障集合；第一计算模块，用于调整动态无功补偿设备的无功出力，对关键故障集合进行时域仿真，并计算动态无功源的无功电压控制灵敏度；第二计算模块，用于对m个无功电压控制灵敏度进行排序，计算动态无功源的权重系数；优化模型模块，基于权重系数计算动态无功源无功备用容量后，建立动态无功备用优化模型，利用内点法求解动态无功备用优化模型。
确定模块，具体用于：对系统进行扫描故障后，根据故障严重情况确定影响分层接入直流逆变侧高端换流站和低端换流站换相安全水平的所述关键故障集合。
第一计算模块，具体用于：对第j个故障Fj分别计算动态无功源i相对分层接入直流逆变侧高端换流站和低端换流站母线的无功电压控制灵敏度TSIH,i,j和TSIL,i,j；
对全部故障分别计算动态无功源i相对分层接入直流逆变侧高端换流站和低端换流站母线的无功电压控制灵敏度TSIH,i和TSIL,i；
对全部故障计算动态无功源i相对分层接入直流逆变侧的无功电压控制灵敏度TSIi。
第二计算模块，具体用于：基于无功电压控制灵敏度TSIi对m个动态无功源进行排序；
以无功电压控制灵敏度TSIi的最大值TSImax为基准，进行归一化处理后，计算动态无功源的权重系数pi。
权重系数pi的计算公式如下所示：
pi＝TSIi/TSImax。
优化模型模块，具体用于：动态无功源备用容量的计算公式如下所示：
其中，Qgimax为动态无功源i的无功出力上限，Qgi为动态无功源i的当前无功出力；将动态无功源备用容量QRT作为动态无功备用优化目标，建立动态无功备用优化模型。
建立动态无功备用优化模型，具体包括：动态无功备用优化模型的目标函数如下所示：
动态无功备用优化模型的约束条件包括：潮流方程约束条件和变量约束条件；变量约束条件包括：控制变量约束条件和状态变量约束条件。
潮流方程约束条件包括：
式中PGl和QGl分别为发电机节点的有功出力和无功出力；PLl和QLl分别为负荷节点的有功出力和无功出力；QCl为节点的无功补偿容量；Pdl和Qdl分别为直流节点的有功输入和无功输入；Glr和Blr分别为节点l和节点r之间的电导和电纳；Vl和Vr分别为节点l和节点r的电压；δlr为节点l和节点r之间的电压相角差。
控制变量约束条件如下所示：
其中，NG为发电机节点数，NSVC为SVG节点数、NSVG为STATCOM节点数、NC为并联电容器节点数、NT为变压器可调分接头数和Ndc为直流网络节点数，VGimin和VGimax分别为发电机节点端电压VGi的下限值和上限值，VSVCgmin和VSVCgmax分别为SVC节点端电压VSVCg的下限值和上限值，VSVGhmin和VSVGhmax分别为STATCOM节点端电压VSVGh下限值和上限值，QCjmin和QCjmax分别为并联电容器组补偿容量QCj下限值和上限值，Tkmin和Tkmax分别为变压器可调分接头Tk下限值和上限值，Udlmin和Udlmax分别为换流器控制电压Udl的下限值和上限值，Idmmin和Idmmax分别为控制电流Idm的下限值和上限值、Pdnmin和Pdnmax分别为控制功率Pdn的下限值和上限值，θdrmin和θdrmax分别为控制角θdr的下限值和上限值。
状态变量约束条件如下所示：
其中，NL为负荷节点数，QGimin和QGimax分别为发电机节点无功出力QGi的下限值和上限值；BSVCgmin和BSVCgmax分别为SVC电纳BSVCg的下限值和上限值；ISVGhmin和ISVGhmax分别为STATCOM电流幅值ISVGh的下限值和上限值，VLpmin和VLpmax分别为负荷节点电压VLp的下限值和上限值。
与最接近的现有技术比，本发明具有如下有益效果：
1、本发明提出的方法，合理安排了动态无功设备的备用容量，可用于电网规划和运行计算，为系统分析人员提供技术支撑，并有效降低分层接入直流换相失败的风险；
2、本发明通过时域仿真分析，可方便准确地确定各动态无功补偿设备的权重系数，并应用于大规模电力系统的动态无功备用优化，克服了传统电力系统动态无功优化的算法只能应用于小系统的缺点；
3、本发明为降低分层接入直流换相失败风险提供了优化模型，提升交直流输电通道输送能力，改善电网运行稳定性具有重大意义。
附图说明
图1是本发明的方法流程图；
图2是本发明分层接入方式下的直流单极等值电路图；
图3是本发明实施前后上海庙-山东直流逆变侧熄弧角的对比曲线图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步的详细说明。
通过长期的实践经验和理论分析可知，动态无功备用与电力系统电压稳定性之间存在很强的关联性，为保证电网安全稳定运行,考虑通过优化分层接入直流受端电网的动态无功源的备用容量，提高分层接入直流受端电网动态电压支撑能力,从而降低分层接入直流换相失败风险。
如图1所示，本发明的方法包括以下步骤：
步骤1：确定影响分层接入直流逆变侧高、低端换流站换相安全水平的关键故障集合；
其具体包括：采用电力系统分析软件(PSD Power Tools)对电力系统进行故障扫描，根据故障严重情况确定，影响分层接入直流逆变侧高端及低端换流站换相安全水平的关键故障集合。
步骤2：调整动态无功源的无功出力，并计算动态无功源相对于分层接入直流逆变侧高端及低端换流站母线的无功电压控制灵敏度；
其具体包括以下步骤：
步骤2-1：分别调整各动态无功补偿设备的无功出力，并对关键故障再次进行时域仿真；
步骤2-2：针对某故障Fj，计算动态无功源i相对分层接入直流逆变侧高端换流站母线的无功电压控制灵敏度TSIH,i,j；
TSIH,i,j计算公式如下所示：
其中，i＝1,2,…,m；Nk为采样点总数；tk为采样时间；Qi0为动态无功源i的初始无功出力；ΔQi为调整动态无功源i的无功出力变化量；ΔQRi为动态无功源i的无功备用变化量；VH,j(tk,Qi0+ΔQi)为调整动态无功源i的无功出力后，在故障Fj下，分层接入直流逆变侧高端换流站母线电压在采样时刻tk时的值；VH,j(tk,Qi0)为调整动态无功源i的无功出力前，在故障Fj下，分层接入直流逆变侧高端换流站母线电压在采样时刻tk时的值。
步骤2-3：针对故障Fj，计算动态无功源i相对分层接入直流逆变侧低端换流站母线的无功电压控制灵敏度TSIL,i,j；
TSIL,i,j计算公式如下所示：
其中，VL,j(tk,Qi0+ΔQi)为调整动态无功源i的无功出力后，在故障Fj下，分层接入直流逆变侧低端换流站母线电压在采样时刻tk时的值；VL,j(tk,Qi0)为调整动态无功源i的无功出力前，在故障Fj下，分层接入直流逆变侧低端换流站母线电压在采样时刻tk时的值。
步骤2-4：针对全部故障，计算动态无功源i相对分层接入直流逆变侧高端换流站母线的无功电压控制灵敏度TSIH,i；
TSIH,i计算公式如下所示：
其中，Nj为关键故障总数。
步骤2-5：针对全部故障，计算动态无功源i相对分层接入直流逆变侧低端换流站母线的无功电压控制灵敏度TSIL,i；
TSIL,i计算公式如下所示：
步骤2-6：针对全部故障，计算动态无功源i相对分层接入直流逆变侧高端换流站和低端换流站母线的无功电压控制灵敏度TSIi；
TSIi计算公式如下所示：
TSIi＝TSIH,i+TSIL,i (5)
动态无功源包括：发电机、静止无功补偿器SVC和静止同步补偿器STATCOM。
步骤3：对m个动态无功源进行排序，并计算动态无功源的权重系数；
具体包括以下步骤：
步骤3-1：根据无功电压控制灵敏度指标TSIi对m个动态无功源进行排序，TSIi最大值表征该动态无功源对降低分层接入直流换相失败的贡献程度最大，贡献程度大的动态无功源留出无功备用量；
步骤3-2：以TSIi最大值TSImax为基准，归一化处理TSIi，计算动态无功源的权重系数pi，有：
pi＝TSIi/TSImax (6)
步骤4：计算动态无功源无功备用容量，建立动态无功备用优化模型，并求解该动态无功备用优化模型，具体包括以下步骤：
步骤4-1：计算动态无功源备用容量；
动态无功源备用容量QRT的表达式如下所示：
其中，Qgimax为动态无功源i的无功出力上限，Qgi为动态无功源i的当前无功出力；
步骤4-2：以提高动态无功源备用容量QRT作为动态无功备用优化目标，建立动态无功备用优化模型；
步骤4-3：采用内点法求解该动态无功备用优化模型。
动态无功备用优化模型的目标函数如下所示；
动态无功备用优化模型的约束条件包括潮流方程约束和变量约束；变量约束为控制变量约束和状态变量约束；
在动态无功备用优化模型中，各个节点的有功出力和无功出力都满足以下潮流方程：
其中，PGl和QGl分别为电力系统中发电机节点的有功出力和无功出力；PLl和QLl分别为负荷节点的有功出力和无功出力；QCl为节点的无功补偿容量；Pdl和Qdl分别为直流节点的有功输入和无功输入；Glr和Blr分别为节点l和r之间的电导和电纳；Vl和Vr分别为节点l和r的电压；δlr为节点l和r之间的电压相角差；
1)节点l在整流侧换流母线上，Pdl和Qdl的计算公式如下所示：
其中，kp为换流器的极数；UdR为整流侧直流电压；Id为直流线路电流；KdR为整流侧换流变压器变比；b为每极的6脉波串联桥数；VR为整流侧的交流母线电压幅值；
2)节点l在逆变侧换流母线上，Pdl和Qdl的计算公式如下所示：
其中，UdI为逆变侧直流电压；KdI为逆变侧换流变压器变比；VI为逆变侧的交流母线电压幅值；
如图2所示分层接入方式下的等值电路图,换流器的运行特性可以由下面9个方程描述：
其中，下标k表示逆变侧单极各换流器编号；Pdk和Qdk为各换流器输送的有功和无功，Udk和Idk为各换流器直流电压和电流，γk和μk分别为相应熄弧角和重叠角，Uk和δk为逆变侧各换流器所连交流母线的电圧和相角，Bck为相应交流滤波器和无功补偿电容的等效电纳，Qck为相应无功补偿容量，Zk和θk分别为各换流器所连交流系统等效阻抗的幅值和相角，Ek和ψk分别为交流系统等效电动势的幅值和相角，Ck和Kk分别为与换流变压器参数及直流系统相关的常数，其中Ck＝π/(24xr2)，Kk＝π/(6xr2)，xr2为等值换相电抗。
对于每个换流器，共有γk、μk、Udk、Idk、Pdk、Qdk、Uk、δk、Pack、Qack和Ek等11个变量。在分层接入方式下，直流单极逆变侧两个换流器(换流器I和换流器II)共有18个方程，含有22个变量。
由于换流器I和换流器II串联，因此有：
IdI＝Id (13)
如果整流侧采用定功率控制，忽略线路损耗，则有：
∑Pdk＝Pdr (14)
其中，Pdr为整流侧有功功率；如果整流侧采用定电流控制，则有：
IdI＝Idr
IdII＝Idr (15)
分层接入方式下的直流电流可由式(2-1)扩展为如下表示：
其中，Udor是整流侧单极直流空载电压，α是整流侧换流器触发角，UdoiI和UdoiII分别是逆变侧正极两个换流器的空载直流电压，γI和γII分别是各自的熄弧角，Rcr、RL和Rci包含了换流器的换相电抗和直流线路电阻。
第m台换流器的控制变量约束如下：
其中，NG、NSVC、NSVG、NC、NT和Ndc分别为发电机节点数、SVG节点数、STATCOM节点数、并联电容器节点数、变压器可调分接头数和直流网络节点数；VGi为发电机节点的端电压，VGimin和VGimax分别为VGi的下限值和上限值；VSVCg为SVC节点的端电压，VSVCgmin和VSVCgmax分别为VSVCg的下限值和上限值；VSVGh为STATCOM节点的端电压，VSVGhmin和VSVGhmax分别为VSVGh下限值和上限值；QCj为并联电容器组的补偿容量，QCjmin和QCjmax分别为QCj下限值和上限值；Tk为变压器可调分接头，Tkmin和Tkmax分别为Tk下限值和上限值；Udl、Idm、Pdn和θdr分别为换流器控制电压、控制电流、控制功率以及控制角，Udlmin和Udlmax、Idmmin和Idmmax、Pdnmin和Pdnmax、θdrmin和θdrmax分别表示相应的下限值和上限值；
状态变量约束如下：
其中，NL为负荷节点数；QGi为发电机节点无功出力，BSVCg为SVC电纳，ISVGh为STATCOM电流幅值，QGimin和QGimax分别为QGi的下限值和上限值；BSVCgmin和BSVCgmax分别为BSVCg的下限值和上限值；ISVGhmin和ISVGhmax分别为ISVGh的下限值和上限值；VLp为负荷节点电压幅值，VLpmin和VLpmax分别为VLp的下限值和上限值。
采用内点法求解该动态无功备用优化模型后，得到各无功源的优化无功备用容量，即各无功源的优化无功出力。
基于同一发明构思，本发明还提供了一种降低分层接入直流换相失败风险的系统，下面进行说明。
本发明提供的系统可以包括：
确定模块，用于确定影响分层接入直流逆变侧换流站的关键故障集合；
第一计算模块，用于调整动态无功补偿设备的无功出力，对关键故障集合进行时域仿真，并计算动态无功源的无功电压控制灵敏度；
第二计算模块，用于对m个无功电压控制灵敏度进行排序，计算动态无功源的权重系数；
优化模型模块，基于权重系数计算动态无功源无功备用容量后，建立动态无功备用优化模型，利用内点法求解动态无功备用优化模型。
实施中，所述确定模块具体可以用于：利用电力系统分析软件(PSD PowerTools)进行故障扫描，根据故障严重情况确定影响分层接入直流逆变侧高端换流站和低端换流站换相安全水平的所述关键故障集合。
第一计算模块，具体用于：对第j个故障Fj分别计算动态无功源i相对分层接入直流逆变侧高端换流站和低端换流站母线的无功电压控制灵敏度TSIH,i,j和TSIL,i,j；
对全部故障分别计算动态无功源i相对分层接入直流逆变侧高端换流站和低端换流站母线的无功电压控制灵敏度TSIH,i和TSIL,i；
对全部故障计算动态无功源i相对分层接入直流逆变侧的无功电压控制灵敏度TSIi。
第二计算模块，具体用于：基于无功电压控制灵敏度TSIi对m个动态无功源进行排序；
以无功电压控制灵敏度TSIi的最大值TSImax为基准，进行归一化处理后，计算动态无功源的权重系数pi。
权重系数pi的计算公式如下所示：
pi＝TSIi/TSImax。
优化模型模块，具体用于：动态无功源备用容量的计算公式如下所示：
其中，Qgimax为动态无功源i的无功出力上限，Qgi为动态无功源i的当前无功出力；将动态无功源备用容量QRT作为动态无功备用优化目标，建立动态无功备用优化模型。
建立动态无功备用优化模型，具体包括：动态无功备用优化模型的目标函数如下所示：
动态无功备用优化模型的约束条件包括：潮流方程约束条件和变量约束条件；变量约束条件包括：控制变量约束条件和状态变量约束条件。
潮流方程约束条件包括：
式中PGl和QGl分别为发电机节点的有功出力和无功出力；PLl和QLl分别为负荷节点的有功出力和无功出力；QCl为节点的无功补偿容量；Pdl和Qdl分别为直流节点的有功输入和无功输入；Glr和Blr分别为节点l和节点r之间的电导和电纳；Vl和Vr分别为节点l和节点r的电压；δlr为节点l和节点r之间的电压相角差。
控制变量约束条件如下所示：
其中，NG为发电机节点数，NSVC为SVG节点数、NSVG为STATCOM节点数、NC为并联电容器节点数、NT为变压器可调分接头数和Ndc为直流网络节点数，VGimin和VGimax分别为发电机节点端电压VGi的下限值和上限值，VSVCgmin和VSVCgmax分别为SVC节点端电压VSVCg的下限值和上限值，VSVGhmin和VSVGhmax分别为STATCOM节点端电压VSVGh下限值和上限值，QCjmin和QCjmax分别为并联电容器组补偿容量QCj下限值和上限值，Tkmin和Tkmax分别为变压器可调分接头Tk下限值和上限值，Udlmin和Udlmax分别为换流器控制电压Udl的下限值和上限值，Idmmin和Idmmax分别为控制电流Idm的下限值和上限值、Pdnmin和Pdnmax分别为控制功率Pdn的下限值和上限值，θdrmin和θdrmax分别为控制角θdr的下限值和上限值。
状态变量约束条件如下所示：
其中，NL为负荷节点数，QGimin和QGimax分别为发电机节点无功出力QGi的下限值和上限值；BSVCgmin和BSVCgmax分别为SVC电纳BSVCg的下限值和上限值；ISVGhmin和ISVGhmax分别为STATCOM电流幅值ISVGh的下限值和上限值，VLpmin和VLpmax分别为负荷节点电压VLp的下限值和上限值。
采用内点法求解该动态无功备用优化模型后，得到各无功源的优化无功备用容量，即各无功源的优化无功出力。
本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，所属领域的普通技术人员参照上述实施例依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，这些未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，均在申请待批的本发明的权利要求保护范围之内。
Claims (11)
1.一种降低分层接入直流换相失败风险的方法，其特征在于，所述方法包括：
确定影响分层接入直流逆变侧换流站的关键故障集合；
调整动态无功补偿设备的无功出力，对所述关键故障集合进行时域仿真，并计算动态无功源的无功电压控制灵敏度；
对m个所述无功电压控制灵敏度进行排序，计算所述动态无功源的权重系数；
基于所述权重系数计算动态无功源无功备用容量后，建立动态无功备用优化模型，求解所述动态无功备用优化模型，得到优化无功备用容量。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述确定影响分层接入直流逆变侧换流站的关键故障集合，具体包括：
对系统进行故障扫描后，根据故障严重情况确定影响分层接入直流逆变侧高端换流站和低端换流站换相安全水平的所述关键故障集合。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述调整动态无功补偿设备的无功出力，对所述关键故障集合进行时域仿真，并计算动态无功源的无功电压控制灵敏度，具体包括：
对第j个故障Fj分别计算动态无功源i相对分层接入直流逆变侧高端换流站和低端换流站母线的无功电压控制灵敏度TSIH,i,j和TSIL,i,j；
对全部故障分别计算所述动态无功源i相对分层接入所述直流逆变侧高端换流站和所述低端换流站母线的无功电压控制灵敏度TSIH,i和TSIL,i；
对全部故障计算所述动态无功源i相对分层接入直流逆变侧的无功电压控制灵敏度TSIi。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对m个所述无功电压控制灵敏度进行排序，计算所述动态无功源的权重系数，具体包括：
基于无功电压控制灵敏度TSIi对所述m个动态无功源进行排序；
以所述无功电压控制灵敏度TSIi的最大值TSImax为基准，进行归一化处理后，计算动态无功源的权重系数pi。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述权重系数pi的计算公式如下所示：
pi＝TSIi/TSImax。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于所述权重系数计算动态无功源无功备用容量后，建立动态无功备用优化模型，具体包括：
所述动态无功源备用容量的计算公式如下所示：
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其中，Qgimax为动态无功源i的无功出力上限，Qgi为所述动态无功源i的当前无功出力；
将所述动态无功源备用容量QRT作为动态无功备用优化目标，建立所述动态无功备用优化模型。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述建立所述动态无功备用优化模型，具体包括：
所述动态无功备用优化模型的目标函数如下所示：
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1
所述动态无功备用优化模型的约束条件包括：潮流方程约束条件和变量约束条件；
所述变量约束条件包括：控制变量约束条件和状态变量约束条件。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述潮流方程约束条件包括：
<mfenced open = "{" close = "">
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式中PGl和QGl分别为发电机节点的有功出力和无功出力；PLl和QLl分别为负荷节点的有功出力和无功出力；QCl为节点的无功补偿容量；Pdl和Qdl分别为直流节点的有功输入和无功输入；Glr和Blr分别为节点l和节点r之间的电导和电纳；Vl和Vr分别为节点l和节点r的电压；δlr为节点l和节点r之间的电压相角差。
9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述控制变量约束条件如下所示：
<mfenced open = "{" close = "">
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其中，NG为发电机节点数，NSVC为SVG节点数、NSVG为STATCOM节点数、NC为并联电容器节点数、NT为变压器可调分接头数和Ndc为直流网络节点数，VGimin和VGimax分别为发电机节点端电压VGi的下限值和上限值，VSVCgmin和VSVCgmax分别为SVC节点端电压VSVCg的下限值和上限值，VSVGhmin和VSVGhmax分别为STATCOM节点端电压VSVGh下限值和上限值，QCjmin和QCjmax分别为并联电容器组补偿容量QCj下限值和上限值，Tkmin和Tkmax分别为变压器可调分接头Tk下限值和上限值，Udlmin和Udlmax分别为换流器控制电压Udl的下限值和上限值，Idmmin和Idmmax分别为控制电流Idm的下限值和上限值、Pdnmin和Pdnmax分别为控制功率Pdn的下限值和上限值，θdrmin和θdrmax分别为控制角θdr的下限值和上限值。
10.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述状态变量约束条件如下所示：
<mfenced open = "{" close = "">
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其中，NL为负荷节点数，QGimin和QGimax分别为发电机节点无功出力QGi的下限值和上限值；BSVCgmin和BSVCgmax分别为SVC电纳BSVCg的下限值和上限值；ISVGhmin和ISVGhmax分别为STATCOM电流幅值ISVGh的下限值和上限值，VLpmin和VLpmax分别为负荷节点电压VLp的下限值和上限值。
11.一种降低分层接入直流换相失败风险的系统，其特征在于，所述系统包括：
确定模块，用于确定影响分层接入直流逆变侧换流站的关键故障集合；
第一计算模块，用于调整动态无功补偿设备的无功出力，对所述关键故障集合进行时域仿真，并计算动态无功源的无功电压控制灵敏度；
第二计算模块，用于对m个所述无功电压控制灵敏度进行排序，计算所述动态无功源的权重系数；
优化模型模块，基于所述权重系数计算动态无功源无功备用容量后，建立动态无功备用优化模型，求解所述动态无功备用优化模型，得到优化无功备用容量。
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