CN109088413A - 一种直流受端电网动态无功规划选址方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种直流受端电网动态无功规划选址方法，先确定节点电压的暂态稳定性风险指标，确定电压风险指标和薄弱方式风险指标；最后基于最优节点进行选址，本发明将综合风险程度作为评判标准，提高了直流受端电网动态无功规划选址的准确性。本发明通过电网广域监测系统测量直流闭锁事件和短路跳闸事件各自引起的节点电压实际振荡值，并根据节点电压实际振荡值确定节点电压实际振荡曲线，电压风险指标和节点电压的暂态风险指标各自的衰减因子通过PRONY算法分解节点电压实际振荡曲线和节点电压仿真振荡曲线得到，提高了电压风险指标的准确性，为确定综合风险程度提供依据，且为直流受端电网动态无功规划选址提供基础。

Description

一种直流受端电网动态无功规划选址方法和装置

技术领域

本发明涉及电力系统技术领域，具体涉及一种直流受端电网动态无功规划选址方法。

背景技术

目前直流输电已经具有了一定规模，特高压交流也在大力发展和陆续建设中，多条特高压交流工程已经建成并投入运行。

但是目前有些区域的网架较为复杂，而且负荷增长比较快，且有多条特高压线路接入。随着未来电网的发展，对该类负荷中心区域的暂态电压稳定性具有较大的挑战。

为了增强交直流混联地区的暂态电压稳定性，可在暂态电压稳定薄弱区域考虑进行暂态电压稳定性的动态无功规划，确定薄弱区域的待补偿节点数量和位置，以提高系统在电网发生故障后的动态无功的支撑能力。

然而，现有技术中的大区域动态无功规划方法往往是依靠电力系统仿真软件或变电站典型设计配置等方法进行无功装置配置，缺乏区域性统一评判方法，另外，对直流工程投运后的发生闭锁的实际电压波动情况未有涉及，导致直流受端电网动态无功规划选址不准确。

发明内容

为了克服上述现有技术中直流受端电网动态无功规划选址不准确的不足，本发明提供一种直流受端电网动态无功规划选址方法，先根据节点电压实际振荡曲线确定节点电压的暂态稳定性风险指标，所述暂态稳定性风险指标包括电压风险指标和薄弱方式风险指标；然后根据节点电压仿真振荡曲线确定节点电压的暂态风险指标；最后根据节点电压的暂态稳定性风险指标和暂态风险指标确定节点电压的综合风险程度，并依据节点电压的综合风险程度选取最优节点，本发明将综合风险程度作为评判直流受端电网动态无功规划选址的标准，提高了直流受端电网动态无功规划选址的准确性。

为了实现上述发明目的，本发明采取如下技术方案：

一方面，本发明提供一种直流受端电网动态无功规划选址方法，包括：

根据节点电压实际振荡曲线确定节点电压的暂态稳定性风险指标，所述暂态稳定性风险指标包括电压风险指标和薄弱方式风险指标；

根据节点电压仿真振荡曲线确定节点电压的暂态风险指标；

根据节点电压的暂态稳定性风险指标和暂态风险指标确定节点电压的综合风险程度，并依据节点电压的综合风险程度选取最优节点。

所述根据节点电压实际振荡曲线确定节点电压的暂态稳定性风险指标之前，包括：

通过电网广域监测系统测量直流闭锁事件和短路跳闸事件各自引起的节点电压实际振荡值，并根据节点电压实际振荡值确定节点电压实际振荡曲线。

所述根据节点电压实际振荡曲线确定节点电压的暂态稳定性风险指标，包括：

按下式确定电压风险指标：

其中，Chvdc_k,i表示发生第k次直流闭锁事件后第i个节点的电压风险指标；λ₁,λ₂,...λ_n表示衰减因子，通过PRONY算法分解节点电压实际振荡曲线得到；Max(λ₁,λ₂,...λ_n)表示求取λ₁,λ₂,...λ_n的最大值，Avg(λ₁,λ₂,...λ_n)表示求取λ₁,λ₂,...λ_n的平均值；n表示第一分解阶数，且n取大于10且小于20的整数；

按下式确定薄弱方式风险指标：

Coutage_l,i＝V_avg,l,i+λ_setV_min,l,i

其中，Coutage_l,i表示发生第l次短路跳闸事件后第i个节点的薄弱方式风险指标；λ_set表示调节参数；V_avg,l,i表示发生第l次短路跳闸事件后第i节点临近N个变电站母线对应的节点电压实际振荡值的平均值；V_min,l,i表示发生第l次短路跳闸事件后第i节点临近N个变电站母线对应的节点电压实际振荡值的最小值。

所述根据节点电压仿真振荡曲线确定节点电压的暂态风险指标之前，包括：

确定直流受端电网中所有元件发生短路跳闸事件后的事件仿真卡，并根据事件仿真卡对直流受端电网进行仿真，得到节点电压仿真振荡曲线。

根据节点电压仿真振荡曲线，并按下式确定节点电压的暂态风险指标：

其中，Cchvdc_l,i表示发生第l次短路跳闸事件后第i个节点的暂态风险指标；λ′₁,λ′₂,...λ′_n表示衰减因子，通过PRONY算法分解节点电压仿真振荡曲线得到；Max(λ′₁,λ′₂,...λ′_n′)表示求取λ′₁,λ′₂,...λ′_n的最大值，Avg(λ′₁,λ′₂,...λ′_n′)表示求取λ′₁,λ′₂,...λ′_n的平均值；n′表示第二分解阶数，且n′取大于10且小于20的整数。

根据节点电压的暂态稳定性风险指标和暂态风险指标，并按下式确定节点电压的综合风险程度：

其中，C_i表示第i个节点的节点电压的综合风险程度；L表示短路跳闸事件总数；a₁、b₁、c₁、a₂和b₂均为权重参数，且a₁+b₁+c₁＝1,a₂+b₂＝1；D表示所有节点的所有短路跳闸事件邻域集合的并集，且D_i表示第i个节点的所有短路跳闸事件邻域集合的并集，N表示节点总数，N′_i表示D_i中元素总数量。

所述依据节点电压的综合风险程度选取最优节点，包括：

根据节点电压的综合风险程度对节点进行排序，并将节点电压的综合风险程度最大值对应的节点作为最优节点。

与最接近的现有技术相比，本发明提供的技术方案具有以下有益效果：

本发明提供的直流受端电网动态无功规划选址方法中，先根据节点电压实际振荡曲线确定节点电压的暂态稳定性风险指标，所述暂态稳定性风险指标包括电压风险指标和薄弱方式风险指标；然后根据节点电压仿真振荡曲线确定节点电压的暂态风险指标；最后根据节点电压的暂态稳定性风险指标和暂态风险指标确定节点电压的综合风险程度，并依据节点电压的综合风险程度选取最优节点，本发明将综合风险程度作为评判直流受端电网动态无功规划选址的标准，提高了直流受端电网动态无功规划选址的准确性；

本发明通过电网广域监测系统测量直流闭锁事件和短路跳闸事件各自引起的节点电压实际振荡值，并根据节点电压实际振荡值确定节点电压实际振荡曲线，电压风险指标中的衰减因子通过PRONY算法分解节点电压实际振荡曲线得到，提高了电压风险指标的准确性，为确定综合风险程度提供依据，且为直流受端电网动态无功规划选址提供基础；

本发明通过确定的直流受端电网中所有元件发生短路跳闸事件后的事件仿真卡对直流受端电网进行仿真，得到节点电压仿真振荡曲线，节点电压的暂态风险指标中的衰减因子通过PRONY算法分解节点电压仿真振荡曲线得到，提高了节点电压的暂态风险指标的准确性，为确定综合风险程度提供依据，且为直流受端电网动态无功规划选址提供基础。

附图说明

图1是本发明实施例中直流受端电网动态无功规划选址方法流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细说明。

本发明实施例提供一种直流受端电网动态无功规划选址方法，具体流程图如图1所示，具体过程如下：

S101：根据节点电压实际振荡曲线确定节点电压的暂态稳定性风险指标，暂态稳定性风险指标包括电压风险指标和薄弱方式风险指标；

S102：根据节点电压仿真振荡曲线确定节点电压的暂态风险指标；

S103：根据节点电压的暂态稳定性风险指标和暂态风险指标确定节点电压的综合风险程度，并依据节点电压的综合风险程度选取最优节点。

上述S101的根据节点电压实际振荡曲线确定节点电压的暂态稳定性风险指标之前，可以通过电网广域监测系统测量直流闭锁事件和短路跳闸事件各自引起的节点电压实际振荡值，并根据节点电压实际振荡值确定节点电压实际振荡曲线。

上述S102中，根据节点电压实际振荡曲线确定节点电压的暂态稳定性风险指标，具体过程如下：

1)按下式确定电压风险指标：

其中，Chvdc_k,i表示发生第k次直流闭锁事件后第i个节点的电压风险指标；λ₁,λ₂,...λ_n表示衰减因子，通过PRONY算法分解节点电压实际振荡曲线得到；Max(λ₁,λ₂,...λ_n)表示求取λ₁,λ₂,...λ_n的最大值，Avg(λ₁,λ₂,...λ_n)表示求取λ₁,λ₂,...λ_n的平均值；n表示第一分解阶数，且n取大于10且小于20的整数；

2)按下式确定薄弱方式风险指标：

Coutage_l,i＝V_avg,_l,i+λ_setV_min,l,i

其中，Coutage_l，i表示发生第l次短路跳闸事件后第i个节点的薄弱方式风险指标；λ_set表示调节参数；V_avg,l,i表示发生第l次短路跳闸事件后第i节点临近N个变电站母线对应的节点电压实际振荡值的平均值；V_min,l,i表示发生第l次短路跳闸事件后第i节点临近N个变电站母线对应的节点电压实际振荡值的最小值。

上述S102的根据节点电压仿真振荡曲线确定节点电压的暂态风险指标之前，可以确定直流受端电网中所有元件发生短路跳闸事件后的事件仿真卡，并根据事件仿真卡对直流受端电网进行仿真，得到节点电压仿真振荡曲线。

上述S102中，根据节点电压仿真振荡曲线，并按下式确定节点电压的暂态风险指标：

其中，Cchvdc_l,i表示发生第l次短路跳闸事件后第i个节点的暂态风险指标；λ′₁,λ′₂,...λ′_n表示衰减因子，通过PRONY算法分解节点电压仿真振荡曲线得到；Max(λ′₁,λ′₂,...λ′_n′)表示求取λ′₁,λ′₂,...λ′_n的最大值，Avg(λ′₁,λ′₂,...λ′_n′)表示求取λ′₁,λ′₂,...λ′_n的平均值；n′表示第二分解阶数，且n′取大于10且小于20的整数。

上述S103中，根据节点电压的暂态稳定性风险指标和暂态风险指标，并按下式确定节点电压的综合风险程度：

其中，C_i表示第i个节点的节点电压的综合风险程度；L表示短路跳闸事件总数；a₁、b₁、c₁、a₂和b₂均为权重参数，且a₁+b₁+c₁＝1,a₂+b₂＝1；D表示所有节点的所有短路跳闸事件邻域集合的并集，且D_i表示第i个节点的所有短路跳闸事件邻域集合的并集，N表示节点总数，N′_i表示D_i中元素总数量。

上述S103中，依据节点电压的综合风险程度选取最优节点，具体过程如下：

根据节点电压的综合风险程度对节点进行排序，并将节点电压的综合风险程度最大值对应的节点作为最优节点。

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 (14)

1.一种直流受端电网动态无功规划选址方法，其特征在于，包括：

根据节点电压实际振荡曲线确定节点电压的电压风险指标和薄弱方式风险指标；

根据节点电压仿真振荡曲线确定节点电压的暂态风险指标；

根据所述电压风险指标、薄弱方式风险指标和暂态风险指标确定节点电压的综合风险程度，并依据节点电压的综合风险程度选取最优节点；

基于所述最优节点进行选址。

2.根据权利要求1所述的直流受端电网动态无功规划选址方法，其特征在于，所述根据节点电压实际振荡曲线确定节点电压的电压风险指标和薄弱方式风险指标之前，包括：

获取直流闭锁事件和短路跳闸事件各自引起的节点电压实际振荡值，并根据节点电压实际振荡值确定节点电压实际振荡曲线。

3.根据权利要求1所述的直流受端电网动态无功规划选址方法，其特征在于，按下式确定电压风险指标：

式中，Chvdc_k,i表示发生第k次直流闭锁事件后第i个节点的电压风险指标；λ₁,λ₂,...λ_n表示衰减因子，通过PRONY算法分解节点电压实际振荡曲线得到；Max(λ₁,λ₂,...λ_n)表示求取λ₁,λ₂,...λ_n的最大值，Avg(λ₁,λ₂,...λ_n)表示求取λ₁,λ₂,...λ_n的平均值；n表示第一分解阶数，且n取大于10且小于20的整数；

按下式确定薄弱方式风险指标：

Coutage_l,i＝V_avg,l,i+λ_setV_min,l,i

式中，Coutage_l,i表示发生第l次短路跳闸事件后第i个节点的薄弱方式风险指标；λ_set表示调节参数；V_avg,l,i表示发生第l次短路跳闸事件后第i节点临近N个变电站母线对应的节点电压实际振荡值的平均值；V_min,l,i表示发生第l次短路跳闸事件后第i节点临近N个变电站母线对应的节点电压实际振荡值的最小值。

4.根据权利要求1所述的直流受端电网动态无功规划选址方法，其特征在于，所述根据节点电压仿真振荡曲线确定节点电压的暂态风险指标之前，包括：

确定直流受端电网中所有元件发生短路跳闸事件后的事件仿真卡，并根据事件仿真卡对直流受端电网进行仿真，得到节点电压仿真振荡曲线。

5.根据权利要求3所述的直流受端电网动态无功规划选址方法，其特征在于，按下式确定暂态风险指标：

其中，Cchvdc_l,i表示发生第l次短路跳闸事件后第i个节点的暂态风险指标；λ′₁,λ′₂,...λ′_n表示衰减因子，通过PRONY算法分解节点电压仿真振荡曲线得到；Max(λ′₁,λ′₂,...λ′_n′)表示求取λ′₁,λ′₂,...λ′_n的最大值，Avg(λ′₁,λ′₂,...λ′_n′)表示求取λ′₁,λ′₂,...λ′_n的平均值；n′表示第二分解阶数，且n′取大于10且小于20的整数。

6.根据权利要求5所述的直流受端电网动态无功规划选址方法，其特征在于，按下式确定节点电压的综合风险程度：

其中，C_i表示第i个节点的节点电压的综合风险程度；L表示短路跳闸事件总数；a₁、b₁、c₁、a₂和b₂均为权重参数，且a₁+b₁+c₁＝1,a₂+b₂＝1；D表示所有节点的所有短路跳闸事件邻域集合的并集，且D_i表示第i个节点的所有短路跳闸事件邻域集合的并集，N表示节点总数，N′_i表示D_i中元素总数量。

7.根据权利要求1所述的直流受端电网动态无功规划选址方法，其特征在于，所述依据节点电压的综合风险程度选取最优节点，包括：

将节点电压的综合风险程度最大值对应的节点作为最优节点。

8.一种直流受端电网动态无功规划选址装置，其特征在于，包括：

第一确定模块，用于根据节点电压实际振荡曲线确定节点电压的电压风险指标和薄弱方式风险指标；

第二确定模块，用于根据节点电压仿真振荡曲线确定节点电压的暂态风险指标；

选取模块，用于根据所述电压风险指标、薄弱方式风险指标和暂态风险指标确定节点电压的综合风险程度，并依据节点电压的综合风险程度选取最优节点；

选址模块，用于基于所述最优节点进行选址。

9.根据权利要求8所述的直流受端电网动态无功规划选址装置，其特征在于，所述装置还包括：

第三确定模块，用于获取直流闭锁事件和短路跳闸事件各自引起的节点电压实际振荡值，并根据节点电压实际振荡值确定节点电压实际振荡曲线。

10.根据权利要求1所述的直流受端电网动态无功规划选址装置，其特征在于，所述第一确定模块包括：

电压风险指标确定单元，用于按下式确定电压风险指标：

式中，Chvdc_k,i表示发生第k次直流闭锁事件后第i个节点的电压风险指标；λ₁,λ₂,...λ_n表示衰减因子，通过PRONY算法分解节点电压实际振荡曲线得到；Max(λ₁,λ₂,...λ_n)表示求取λ₁,λ₂,...λ_n的最大值，Avg(λ₁,λ₂,...λ_n)表示求取λ₁,λ₂,...λ_n的平均值；n表示第一分解阶数，且n取大于10且小于20的整数；

薄弱方式风险指标确定单元，用于按下式确定薄弱方式风险指标：

Coutage_l,i＝V_avg,l,i+λ_setV_min,l,i

式中，Coutage_l,i表示发生第l次短路跳闸事件后第i个节点的薄弱方式风险指标；λ_set表示调节参数；V_avg,l,i表示发生第l次短路跳闸事件后第i节点临近N个变电站母线对应的节点电压实际振荡值的平均值；V_min,l,i表示发生第l次短路跳闸事件后第i节点临近N个变电站母线对应的节点电压实际振荡值的最小值。

11.根据权利要求8所述的直流受端电网动态无功规划选址装置，其特征在于，所述装置还包括：

仿真模块，用于确定直流受端电网中所有元件发生短路跳闸事件后的事件仿真卡，并根据事件仿真卡对直流受端电网进行仿真，得到节点电压仿真振荡曲线。

12.根据权利要求10所述的直流受端电网动态无功规划选址装置，其特征在于，所述第二确定模块按下式确定暂态风险指标：

其中，Cchvdc_l,i表示发生第l次短路跳闸事件后第i个节点的暂态风险指标；λ′₁,λ′₂,...λ′_n表示衰减因子，通过PRONY算法分解节点电压仿真振荡曲线得到；Max(λ′₁,λ′₂,...λ′_n′)表示求取λ′₁,λ′₂,...λ′_n的最大值，Avg(λ′₁,λ′₂,...λ′_n′)表示求取λ′₁,λ′₂,...λ′_n的平均值；n′表示第二分解阶数，且n′取大于10且小于20的整数。

13.根据权利要求12所述的直流受端电网动态无功规划选址装置，其特征在于，所述选取模块包括：

综合风险程度确定单元，用于按下式确定节点电压的综合风险程度：

其中，C_i表示第i个节点的节点电压的综合风险程度；L表示短路跳闸事件总数；a₁、b₁、c₁、a₂和b₂均为权重参数，且a₁+b₁+c₁＝1,a₂+b₂＝1；D表示所有节点的所有短路跳闸事件邻域集合的并集，且D_i表示第i个节点的所有短路跳闸事件邻域集合的并集，N表示节点总数，N′_i表示D_i中元素总数量。

14.根据权利要求8所述的直流受端电网动态无功规划选址装置，其特征在于，所述选取模块还包括：

选取单元，用于将节点电压的综合风险程度最大值对应的节点作为最优节点。