CN109038635B - 一种计及直流调制能力的解列断面优化选择方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种解列断面优化选择方法，包括当交直流混联系统因大扰动发生失步时，将发电机分为两个互补的同调群；根据同调分群信息，确定边界节点，并对交直流混联系统中的直流换流站落点情况进行分类；根据分类结果，选择不同的搜索原则搜索最优解列断面。同时也公开了解列断面优化选择系统包括分群模块、分类模块和搜索最优解列断面模块。本发明对直流换流站落点情况进行分类，根据分类结果选择不同的搜索原则，从而准确搜索出最优解列断面，有效降低解列后局部电网暂态失稳的风险，有利于提高电网抵御严重故障的能力。
Description
技术领域
本发明涉及一种解列断面优化选择方法及系统，具体涉及一种计及直流调制能力的解列断面优化选择方法及系统，属于电力系统及其自动化技术领域。
背景技术
随着特高压交直流工程的大力推进，区域互联电网在大范围优化配置利用能源方面发挥的作用不断增强，但也给安全稳定运行带来新的挑战。解列作为一种紧急控制手段，是电力系统安全稳定运行的最后一道防线，在隔离异步机群，阻隔故障传播的同时，需要确保解列后各个独立子系统都能够保持安全稳定运行。
确定合理的解列断面是解列工作的核心，若在不合理的断面处实施解列，不仅为解列后各子系统内的控制措施增加难度，而且极有可能使得子系统在解列后发生相继失稳。
目前最优断面搜索问题的目标函数主要有两种类型，最小不平衡功率以及最小有功潮流冲击。最小不平衡功率方法是确保解列后各个子系统内部的不平衡功率最小，最小有功潮流冲击方法是确保解列后系统有功潮流的改变最小。这是因为交流系统解列成各个孤立子系统后，必然会出现某些子系统内部有功功率充裕但另一些子系统有功功率匮乏的情况，此时只能通过紧急切机切负荷、机组调速、低频减载等装置使子系统内部恢复稳定。然而，随着直流输电系统的发展和技术的成熟，利用直流的功率调制功能相对于切机、切负荷等传统控制措施，基本不会对经济造成损失，具有明显的优势。
因此对于交直流混联系统，尤其是直流具有功率调制功能的交直流混联系统，目前单纯以功率或潮流为控制目标的搜索方法并不一定得到最优的解列断面，存在解列后局部电网暂态失稳的可能性。
发明内容
本发明提供了一种解列断面优化选择方法及系统，解决了传统方法不一定得到最优的解列断面，存在解列后局部电网暂态失稳的问题。
为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：
一种解列断面优化选择方法，包括以下步骤，
当交直流混联系统因大扰动发生失步时，将发电机分为两个互补的同调群；
根据同调分群信息，确定边界节点，并对交直流混联系统中的直流换流站落点情况进行分类；
根据分类结果，选择不同的搜索原则搜索最优解列断面。
判断交直流混联系统因大扰动发生失步的过程为，
获取所有发电机的功角信息，根据扩展等面积准则，当发电机受扰轨迹中存在两台发电机的功角差大于阈值时，认为交直流混联系统发生失步。
基于受扰后的发电机转子功角摇摆曲线，依据扩展等面积准则理论，将发电机分为两个互补的同调群。
同一群中的发电机以及发电机之间的连接线路划入同一个子系统，未划入任何子系统的节点即为边界节点。
直流换流站落点情况分类为，
I类：直流换流站两端均分布在同一个子系统中；
II类：直流换流站两端分布在两个不同子系统中；
III类：直流换流站至少有一个端为边界节点。
根据分类结果，选择不同的搜索原则，具体如下，
若交直流混联系统中仅有I类直流换流站，则按照最小不平衡有功功率为目标函数搜索最优解列断面；
若交直流混联系统中存在II类直流换流站，则按照最小有功潮流冲击为目标函数搜索最优解列断面；
若交直流混联系统中存在III类直流换流站，则按照最小有功潮流冲击为目标函数搜索最优解列断面。
最小不平衡有功功率的公式为，
最小有功潮流冲击的公式为，
其中，P1为最小不平衡有功功率，VS为领前群S子系统内的节点集合，VA为余下群A子系统内的节点集合，领前群S和余下群A为两个互补的同调群，Pij为未划入任何子系统的所有线路的有功功率，潮流方向为节点Vi流向节点Vj。
若交直流混联系统中存在II类直流换流站，搜索最优解列断面并实施解列，同时发出指令进行直流功率调整。
调整直流功率的过程为，
当ΔPmin≤PS≤ΔPmax时，II类直流换流站的功率调制总量为PS，当PS为负值时，则通过直流换流站减小有功功率，当PS为正值时，则通过直流换流站增大有功功率；
当PS＞ΔPmax时，则通过II类直流换流站的功率增大量为ΔPmax；
当PS＜ΔPmin时，则通过II类直流换流站的功率减小量为ΔPmin；
其中，PS为解列后领前群S的不平衡功率，领前群S为一个同调群，ΔPmin为通过直流换流站在领前群S子系统中减小的有功功率最大值，ΔPmax为通过直流换流站在领前群S子系统中增大的有功功率最大值；
在领前群S子系统中减小的有功功率包括领前群S子系统内的送端直流换流站提升的直流功率和受端直流换流站回降的直流功率；在领前群S子系统中增大的有功功率包括领前群S子系统内的送端直流换流站回降的直流功率和受端直流换流站提升的直流功率。
一种解列断面优化选择系统，包括，
分群模块：当交直流混联系统因大扰动发生失步时，将发电机分为两个互补的同调群；
分类模块：根据同调分群信息，确定边界节点，并对交直流混联系统中的直流换流站落点情况进行分类；
搜索最优解列断面模块：根据分类结果，选择不同的搜索原则搜索最优解列断面。
本发明所达到的有益效果：本发明对直流换流站落点情况进行分类，根据分类结果选择不同的搜索原则，从而准确搜索出最优解列断面，有效降低解列后局部电网暂态失稳的风险，有利于提高电网抵御严重故障的能力。
附图说明
图1为本发明的流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
如图1所示，一种解列断面优化选择方法，包括以下步骤：
步骤1，当交直流混联系统因大扰动发生失步时，根据受扰后的发电机转子功角摇摆曲线，依据扩展等面积准则理论将发电机分为两个互补的同调群，分别为领前群S和余下群A，其中，领先于UPG(受扰轨迹中的无界位置间隙)的群定义为领前群S，而称另一群为余下群A。
利用相量测量单元PMU实时采集交直流混联系统运行状态数据，根据运行状态数据和广域监测系统WAMS传输数据，获取所有发电机的功角信息，根据扩展等面积准则EEAC，当发电机受扰轨迹中存在两台发电机的功角差大于阈值时，阈值一般为180°，认为交直流混联系统发生失步。
步骤2，根据同调分群信息，确定边界节点，并对交直流混联系统中的直流换流站落点情况进行分类。
同一群中的发电机以及发电机之间的连接线路划入同一个子系统，未划入任何子系统的节点即为边界节点。也就是说，领前群S中的发电机以及发电机之间的连接线路划入领前群S子系统，余下群A中的发电机以及发电机之间的连接线路划入余下群A子系统，未划入任何子系统的节点即为边界节点。
在确定两个子系统之后，将直流换流站落点情况分为三类，I类：直流换流站两端均分布在同一个子系统中；II类：直流换流站两端分布在两个不同子系统中；III类：直流换流站至少有一个端为边界节点。
步骤3，根据分类结果，选择不同的搜索原则，遍历可以将两个子系统解列开的每种割集组合，将边界节点划入各子系统中，得到最优的解列断面。
具体过程如下：
a、若交直流混联系统中仅有I类直流换流站，则按照最小不平衡有功功率为目标函数搜索最优解列断面。
最小不平衡有功功率的公式为，
其中，P1为最小不平衡有功功率，VS为领前群S子系统内的节点集合，VA为余下群A子系统内的节点集合，Pij为未划入任何子系统的所有线路的有功功率，潮流方向为节点Vi流向节点Vj。
b、若交直流混联系统中存在II类直流换流站，则按照最小有功潮流冲击为目标函数搜索最优解列断面，搜索最优解列断面并实施解列，同时发出指令进行直流功率调整。
最小有功潮流冲击的公式为，
调整直流功率的过程为：
11)从直流控保系统获取II类直流换流站当前总的可调制功率范围为[ΔPmin,ΔPmax]
12)当ΔPmin≤PS≤ΔPmax时，II类直流换流站的功率调制总量为PS，当PS为负值时，则通过直流换流站减小有功功率，当PS为正值时，则通过直流换流站增大有功功率；
当PS＞ΔPmax时，则通过II类直流换流站的功率增大量为ΔPmax；
当PS＜ΔPmin时，则通过II类直流换流站的功率减小量为ΔPmin；
其中，PS为解列后领前群S的不平衡功率，
ΔPmin为通过直流换流站在领前群S子系统中减小的有功功率最大值，ΔPmax为通过直流换流站在领前群S子系统中增大的有功功率最大值；
在领前群S子系统中减小的有功功率包括领前群S子系统内的送端直流换流站提升的直流功率和受端直流换流站回降的直流功率；在领前群S子系统中增大的有功功率包括领前群S子系统内的送端直流换流站回降的直流功率和受端直流换流站提升的直流功率。
c、若交直流混联系统中存在III类直流换流站，则按照最小有功潮流冲击为目标函数搜索最优解列断面。
上述方法依据直流换流站的落点情况，根据不同的搜索原则，确定最优的解列断面，在保证解列后局部电网的安全稳定性的同时，利用系统中直流功率调制能力，降低解列后局部电网的不平衡功率，提高电网在大扰动后的解列的有效性，为电力系统解列策略提供决策支持。
一种解列断面优化选择系统，包括：
分群模块：当交直流混联系统因大扰动发生失步时，将发电机分为两个互补的同调群；
分类模块：根据同调分群信息，确定边界节点，并对交直流混联系统中的直流换流站落点情况进行分类；
搜索最优解列断面模块：根据分类结果，选择不同的搜索原则搜索最优解列断面。
以上所述仅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，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。
Claims (7)
1.一种解列断面优化选择方法，其特征在于：包括以下步骤，
当交直流混联系统因大扰动发生失步时，将发电机分为两个互补的同调群；
根据同调分群信息，确定边界节点，并对交直流混联系统中的直流换流站落点情况进行分类；其中，同一群中的发电机以及发电机之间的连接线路划入同一个子系统，未划入任何子系统的节点为边界节点，直流换流站落点情况分类为，I类：直流换流站两端均分布在同一个子系统中，II类：直流换流站两端分布在两个不同子系统中，III类：直流换流站至少有一个端为边界节点；
根据分类结果，选择不同的搜索原则搜索最优解列断面：
若交直流混联系统中仅有I类直流换流站，则按照最小不平衡有功功率为目标函数搜索最优解列断面；
若交直流混联系统中存在II类直流换流站，则按照最小有功潮流冲击为目标函数搜索最优解列断面；
若交直流混联系统中存在III类直流换流站，则按照最小有功潮流冲击为目标函数搜索最优解列断面。
2.根据权利要求1所述的一种解列断面优化选择方法，其特征在于：判断交直流混联系统因大扰动发生失步的过程为，
获取所有发电机的功角信息，根据扩展等面积准则，当发电机受扰轨迹中存在两台发电机的功角差大于阈值时，认为交直流混联系统发生失步。
3.根据权利要求1所述的一种解列断面优化选择方法，其特征在于：根据受扰后的发电机转子功角摇摆曲线，依据扩展等面积准则理论将发电机分为两个互补的同调群。
4.根据权利要求1所述的一种解列断面优化选择方法，其特征在于：
最小不平衡有功功率的公式为，
最小有功潮流冲击的公式为，
其中，P1为最小不平衡有功功率，P2为最小有功潮流冲击，VS为领前群S子系统内的节点集合，VA为余下群A子系统内的节点集合，领前群S和余下群A为两个互补的同调群，Pij为未划入任何子系统的所有线路的有功功率，潮流方向为节点Vi流向节点Vj。
5.根据权利要求1所述的一种解列断面优化选择方法，其特征在于：若交直流混联系统中存在II类直流换流站，搜索最优解列断面并实施解列，同时发出指令进行直流功率调整。
6.根据权利要求5所述的一种解列断面优化选择方法，其特征在于：调整直流功率的过程为，
当ΔPmin≤PS≤ΔPmax时，II类直流换流站的功率调制总量为PS，当PS为负值时，则通过直流换流站减小有功功率，当PS为正值时，则通过直流换流站增大有功功率；
当PS＞ΔPmax时，则通过II类直流换流站的功率增大量为ΔPmax；
当PS＜ΔPmin时，则通过II类直流换流站的功率减小量为ΔPmin；
其中，PS为解列后领前群S的不平衡功率，领前群S为一个同调群，ΔPmin为通过直流换流站在领前群S子系统中减小的有功功率最大值，ΔPmax为通过直流换流站在领前群S子系统中增大的有功功率最大值；
在领前群S子系统中减小的有功功率包括领前群S子系统内的送端直流换流站提升的直流功率和受端直流换流站回降的直流功率；在领前群S子系统中增大的有功功率包括领前群S子系统内的送端直流换流站回降的直流功率和受端直流换流站提升的直流功率。
7.一种解列断面优化选择系统，其特征在于：包括，
分群模块：当交直流混联系统因大扰动发生失步时，将发电机分为两个互补的同调群；
分类模块：根据同调分群信息，确定边界节点，并对交直流混联系统中的直流换流站落点情况进行分类；其中，同一群中的发电机以及发电机之间的连接线路划入同一个子系统，未划入任何子系统的节点为边界节点，直流换流站落点情况分类为，I类：直流换流站两端均分布在同一个子系统中，II类：直流换流站两端分布在两个不同子系统中，III类：直流换流站至少有一个端为边界节点；
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| TA01 | Transfer of patent application right | ||
| TA01 | Transfer of patent application right |
Effective date of registration: 20190124 Address after: 210003 Nan Rui Road, Drum Tower District, Nanjing, Jiangsu Province, No. 8 Applicant after: NARI Group Co. Ltd. Applicant after: State Grid Shanghai Municipal Electric Power Company Applicant after: State Grid Corporation of China Address before: No. 19, Jiangning District, Jiangning District, Nanjing, Jiangsu Applicant before: NARI Group Co. Ltd. Applicant before: State Grid Shanghai Municipal Electric Power Company |
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| CB03 | Change of inventor or designer information | ||
| CB03 | Change of inventor or designer information |
Inventor after: Wu Xuelian Inventor after: Tan Zhen Inventor after: Hu Yang Inventor after: Pei Chaohui Inventor after: Zhang Qian Inventor after: Zhao Yanli Inventor after: Liu Fusuo Inventor after: Li Zhaowei Inventor after: Huang Hui Inventor after: Li Wei Inventor after: Xue Feng Inventor after: Wang Yu Inventor after: Zhu Ling Inventor after: Zhang Hongli Inventor before: Wu Xuelian Inventor before: Tan Zhen Inventor before: Hu Yang Inventor before: Pi Chaohui Inventor before: Zhang Qian Inventor before: Zhao Yanli Inventor before: Liu Fusuo Inventor before: Li Zhaowei Inventor before: Huang Hui Inventor before: Li Wei Inventor before: Xue Feng Inventor before: Wang Yu Inventor before: Zhu Ling Inventor before: Zhang Hongli |
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| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |