CN110401184A - 多直流馈入受端电网紧急控制优化方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明多直流馈入受端电网紧急控制优化方法及系统，针对多直流馈入受端电网由于直流闭锁等故障产生的暂态电压和频率稳定问题，采取直流功率支援、储能装置紧急功率提升、抽水蓄能电站切泵及切负荷的方法对受端电网暂态电压及频率稳定进行协调控制。基于故障后受端电网电压和频率的仿真轨迹，利用数值积分法定义暂态稳定裕度指标，采用摄动法，计算控制量的轨迹灵敏度矩阵。采取局部线性化的方法，将原非线性暂态稳定控制问题转化为线性规划问题求解，通过逐次迭代，求取最优控制量。

Description

多直流馈入受端电网紧急控制优化方法及系统

技术领域

本发明涉及电力系统暂态稳定紧急控制技术领域，尤其涉及基于灵敏度分析的多直流馈入受端电网紧急控制优化方法及系统。

背景技术

我国自然资源呈现“逆向分布”，西北和西南地区的能源通过远距离、特高压输送到东部的负荷中心。随着特高压直流的逐年发展，东部的外来直流受电比例越来越大。而特高压直流属于无惯量电源，大量特高压直流送电对常规电源的置换导致系统的动态无功储备大幅下降，使受端电网的电压支撑能力严重下降，当直流系统因受端交流电网短路等故障而导致双极闭锁时，大量有功功率缺失的同时会吸收受端交流电网中大量无功，造成频率和电压的大幅波动，并可能导致交流电网潮流的大范围转移，若不采取合适的控制措施，可能会进一步导致系统安全状况恶化，严重时甚至发生系统崩溃。

直流系统发生闭锁故障后，如何根据系统的严重情况而采取相应的措施一直是电力系统安全防御所研究的重点。主要手段有第二道防线中的紧急控制措施及第三道防线中的低频低压减载。其中，后者属于被动的基于响应的控制措施，当系统的频率或电压跌落到预设的门槛值时才会动作，且该方法多用于极端严重故障下的控制，动作后损失负荷较大。而第二道防线采用的是基于事件的控制措施，通常采用直流功率支援，抽水蓄能电站切泵，切受端电网负荷等方式以避免频率和电压过低导致第三道防线动作，该方法在大多数情况下需要应对系统中小概率，高风险的不确定因素导致过控，造成不必要的控制代价，因此考虑暂态电压和频率稳定约束对控制措施进行优化，并制定出最优的控制措施，是该领域的难点之一。

目前求解该问题主要分为两类，第一类是考虑暂态稳定约束的最优潮流(transient stability constrained optimal power flow，TSCOPF)，文献一《Yuan Yue，Kubokawa J，Sasaki H.A solution of optimal power flow with multi contingencytransient stability constrains》(IEEE Transaction on Power Systems，2003年第18卷第3期1094-1102页)将微分方程转化为差分方程，采用内点法对TSCOPF进行求解。文献二《杨新林，孙元章，王海风.考虑暂态稳定性约束的最优潮流》(电力系统自动化，2003年第27卷第14期13-17页)将微分方程约束等值成相应状态变量的初值约束，将TSCOPF转换为与普通OPF具有相同规模的优化问题。但两种处理方式均由于计算量负担过重而不适用于工程应用。基于轨迹灵敏度分析是求解该问题的第二类方法，文献三《Quantitative frequencysecurity assessment method considering cumulative effect and its applicationsin frequency control》(International Journal ofElectrical Power&EnergySystems,2015年第65期12-20页)对前人基于系统频率的暂态轨迹定义的暂态频率稳定裕度指标进行改进，提高了指标的线性度，为利用该指标进行控制措施的优化搜索奠定了基础。文献四《基于轨迹灵敏度的紧急切负荷优化算法》(电力系统自动化，2016年第40卷第18期143-148页)将文献三中基于系统轨迹定义的暂态稳定指标推广到暂态电压稳定指标的定义中，并采用摄动法求取控制量的轨迹灵敏度矩阵。以交流电网为研究对象，对非线性暂态稳定控制模型中的约束条件进行局部线性化，以控制代价最小为目标对转化后的线性规划模型进行求解。文献五《基于灵敏度分析的直流受端系统紧急切负荷控制优化方法》(电机工程学报，2018年第38卷第24期7267-7275页)在文献四的基础上，将轨迹灵敏度法应用到受端电网的暂态稳定控制中，并同时考虑暂态电压、暂态功角和暂态频率的协调紧急控制。

目前的控制手段多采用直流功率支援、抽水蓄能电站切泵，切除负荷的手段。当直流功率达到最大可提升率，而暂态稳定裕度指标仍无法满足系统要求时，则要损失部分负荷。目前，电池储能技术的飞速发展，仅以江苏省为例，到2020年，将建成约2GW容量各类型储能电站。在电网侧，同时考虑储能进行受端电网暂态电压和频率的紧急协调控制的方法被忽视。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服现有控制手段的不足而提供的一种多直流馈入受端电网紧急控制优化方法及系统，本发明能够在保证多直流馈入受端电网暂态电压和频率稳定的前提下，有效减少负荷损失。

本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案：

多直流馈入受端电网紧急控制优化方法，包括以下步骤：

计算多直流馈入受端系统在控制向量为P^(k)时的暂态安全稳定裕度与轨迹灵敏度矩阵A；

根据所述控制向量为P^(k)时的暂态安全稳定裕度与轨迹灵敏度矩阵A，将预先设置的暂态安全性约束条件局部线性化，形成线性规划数学模型；

求解所述线性规划数学模型，得到第k+1次的控制向量P^(k+1)＝P^(k)+ΔP^(k+1)；

在所述P^(k+1)满足预设的收敛条件时得到优化后的控制向量；

根据所述优化后的控制向量对所述多直流馈入受端电网进行控制。

进一步包括：

在所述P^(k+1)不满足收敛条件时，判断当前迭代次数是否大于设定的最大迭代次数，若大于该值，则确定算法不收敛，结束计算；若小于该值，则令k＝k+1，重新计算多直流馈入受端系统的暂态安全稳定裕度与轨迹灵敏度矩阵A。

进一步的，在所述计算多直流馈入受端系统在控制向量为P^(k)时的暂态安全稳定裕度与轨迹灵敏度矩阵A之前，进一步包括：

计算多直流馈入受端系统在故障后且未采取紧急控制措施时的暂态安全稳定裕度；

确定所述多直流馈入受端系统在故障后且未采取紧急控制措施时的暂态安全稳定裕度不满足预设的暂态安全性约束条件。

进一步的，所述计算多直流馈入受端系统在故障后且未采取紧急控制措施时的暂态安全稳定裕度，包括：

根据多直流馈入受端系统故障后预设时间内的暂态电压和频率的响应曲线，确定如下暂态稳定裕度指标：

其中，x表示所研究的物理量类型为频率或电压；N表示所要研究的物理量(频率或电压)的总数；η_x,i为第i个量在二元表[x_cr，τ_cr]下计算得到的暂态稳定裕度指标；x_i为仿真的暂态电压或频率曲线对应的值；x_N为电压或频率的额定值；T为暂态仿真时间；

所述确定所述多直流馈入受端系统在故障后且未采取紧急控制措施时的暂态安全稳定裕度不满足预设的暂态安全性约束条件，包括：

若计算得到的暂态稳定裕度满足下式：

η_x,i≥ε_x

则故障发生后，系统暂态安全稳定裕度满足安全临界值ε_x，此时无需采取紧急策略，否则，确定该暂态安全稳定裕度不满足预设的暂态安全性约束条件。

进一步的，所述计算多直流馈入受端系统在控制向量为P^(k)的轨迹灵敏度矩阵A，包括：

采用下式求得轨迹灵敏度矩阵：

其中，η_V(P^(k))和η_f(P^(k))分别为在一组控制向量P^(k)下求得的暂态电压和暂态频率稳定安全裕度值；η_V(P^(k),δ_i)和η_f(P^(k),δ_i)分别为在控制向量P^(k)下，对第i个控制量施加摄动量δ后求得的暂态电压和暂态频率稳定安全裕度值。

进一步的，所述线性规划数学模型如下：

η_v(P^k)+A_vΔP^k+1＞ε_v

η_f(P^k)+A_fΔP^k+1＞ε_f

式中，ΔP^k+1为本次优化控制待求的控制量的变化值，具体表示如下：

其中，C为紧急控制措施的总代价；x为系统状态变量，包括发电机功角、转子角速度、暂态内电势；y为代数变量，包括节点电压、相角等；z为除切负荷率以外的所有系统参数，包括各个节点负荷、HVDC馈入功率以及故障的切除时间；w为单位控制量；和分别为相应的直流及储能站的功率提升率；为第i个母线的切负荷率；和分别为对应的直流及储能站的初始功率；为相应负荷节点的初始负荷；和分别为相应的直流及储能站最小和最大功率可提升率；和为第i个母线的最小和最大切负荷率。

进一步的，所述求解线性规划数学模型，具体为：

采用MATLAB中的函数lingprog对线性规划模型进行求解，解得第k+1次的控制向量。

进一步的，所述预设的收敛条件如下：

(1)至少有一个暂态安全稳定裕度值处于临界状态，满足

η_x-ε_x≤Δε_x；

式中，Δε_x是一个很小的正数；

(2)前后两次优化迭代的控制代价的变化小于设定的门槛值ε_c，满足

式中，和分别为对应的直流及储能站的初始功率；为相应负荷节点的初始负荷；w为单位控制量。

本发明还提供了多直流馈入受端电网紧急控制优化系统，包括：

第一计算模块，用于计算多直流馈入受端系统在控制向量为P^(k)时的暂态安全稳定裕度与轨迹灵敏度矩阵A；

模型构建模块，用于根据所述控制向量为P^(k)时的暂态安全稳定裕度与轨迹灵敏度矩阵A，将预先设置的暂态安全性约束条件局部线性化，形成线性规划数学模型；

模型求解模块，用于求解所述线性规划数学模型，得到第k+1次的控制向量P^(k+1)＝P^(k)+ΔP^(k+1)；在所述P^(k+1)满足预设的收敛条件时得到优化后的控制向量；

优化控制模块，用于根据所述优化后的控制向量对所述多直流馈入受端电网进行控制。

进一步包括：

第二计算模块，用于在所述计算多直流馈入受端系统在控制向量为P^(k)时的暂态安全稳定裕度与轨迹灵敏度矩阵A之前，计算多直流馈入受端系统在故障后且未采取紧急控制措施时的暂态安全稳定裕度；

确定模块，用于确定所述多直流馈入受端系统在故障后且未采取紧急控制措施时的暂态安全稳定裕度不满足预设的暂态安全性约束条件。

本发明采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：

(1)本发明提供的多直流馈入受端电网紧急控制优化方法及系统，除考虑传统的直流功率支援，抽水蓄能电站切泵，切除负荷的手段外，充分考虑了目前储能技术的发展，将储能的功率紧急提升纳入暂态稳定紧急控制的框架内，能够有效减少负荷损失。

(2)以系统的暂态响应曲线为基础，统一定义了暂态电压和频率的安全稳定裕度计算指标，并在此基础上计算出多种控制手段下的轨迹灵敏度矩阵，与传统灵敏度相比，该灵敏度更有利于进行优化搜索。

(3)所建立的模型中，严格考虑了暂态电压和频率稳定安全约束，提出了将线性规划法和轨迹灵敏度相结合的优化方法，解决了考虑时域约束的大规模多控制手段下的暂态电压和频率安全稳定的协调控制问题。

附图说明

图1为本发明多直流馈入受端电网紧急控制优化方法及系统的总体模块示意图。

图2为本发明多直流馈入受端电网紧急控制优化方法及系统所定义的暂态稳定裕度指标示意图。

图3为本发明中的多直流馈入受端电网紧急控制优化方法的流程图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例对本发明进行详细描述。

请一并参阅图1至图3，其中图1为本发明多直流馈入受端电网紧急控制优化方法及系统的总体模块示意图，图2为本发明多直流馈入受端电网紧急控制优化方法及系统所定义的暂态稳定裕度指标示意图。图3为本发明中的多直流馈入受端电网紧急控制优化方法的流程图。

本发明多直流馈入受端电网紧急控制优化方法，以多直流馈入受端电网的暂态响应曲线为基础，采用曲线积分法定义线性度较好的暂态稳定裕度指标。采用摄动法计算在直流功率支援、抽水蓄能电站切泵、切除负荷和储能装置紧急功率提升方式下的轨迹灵敏度矩阵。利用轨迹灵敏度矩阵，将原非线性暂态稳定约束局部线性化，将原非线性暂态稳定控制模型转化为线性规划模型。采用线性规划方法求解该模型，通过逐次优化迭代，满足收敛条件后，得到多直流馈入受端电网暂态电压和频率稳定的协调控制措施。

(一)仿真初始化与指标定义

步骤一：暂态响应曲线参数设置与初始化：

仿真软件的时长为10s，仿真步长为0.01s；电压二元表为[0.75，0.5]，即表示暂态过程中，电压曲线的标幺值持续低于0.75的时间不超过0.5s即认为暂态电压稳定，频率二元表为[49.5，0.5]，与电压二元表所代表的含义类似；所研究系统中可切负荷母线数表示为m，可支援直流母线数表示为n，可用储能站点数量表示为q。读取BPA暂态计算所需的.dat和.swi文件，采用BPA仿真即可得到故障后多直流馈入受端电网的暂态电压与频率的响应曲线。

步骤二：定义暂态稳定安全裕度指标，以步骤1得到的暂态响应曲线为基础，计算暂态稳定安全裕度指标，判断是否满足暂态安全约束条件。

步骤2-1：采用BPA仿真故障操作后，系统10s内的暂态电压和频率的响应曲线。

对于暂态稳定紧急控制问题，其本身问题规模很大，涉及求解时域轨迹、计算裕度指标等操作。由于系统规模较大，传统的解析法难以处理该问题。而轨迹灵敏度是表征系统中的某个参数发生较小变化时，时域仿真轨迹或者基于轨迹定义的稳定裕度指标的变化程度，适合于该问题的求解。

步骤2-2：根据暂态响应响应曲线，采用数值积分法，定义如下暂态稳定裕度指标：

式中，x表示所研究的物理量类型为频率或电压；N表示所要研究的物理量(频率或电压)的总数；η_x,i为第i个量在二元表[x_cr，τ_cr]下计算得到的暂态稳定裕度指标；x_i为仿真的暂态电压或频率曲线对应的值；x_N为电压或频率的额定值；T为暂态仿真时间。

如图2中所示，图2为本发明多直流馈入受端电网紧急控制优化方法及系统所定义的暂态稳定裕度指标示意图。

其中，经过标幺化处理后的阴影部分面积即为当前窗口内的暂态稳定裕度。若窗口内电压或频率恒等于额定值，此时的暂态稳定裕度为1；而窗口电压恒等于x_cr时，暂态稳定裕度为0。计算整个暂态过程中各扫描窗口内的暂态稳定裕度，取其中的最小值为系统暂态稳定裕度η_x,i。该指标由于采用的是曲线积分法，定义在面积的基础上，其线性度较好，更有利于优化搜索。

步骤2-3：采用步骤2-2定义的指标计算暂态稳定裕度，若计算得到的暂态稳定裕度满足下式：

η_x,i≥ε_x

则故障发生后，系统暂态稳定裕度满足安全临界值ε_x，此时无需采取紧急策略。否则，初始化紧急控制向量P⁽⁰⁾，设置迭代次数k＝0，进入步骤三。

(二)轨迹灵敏度计算与模型转化

步骤三中实现对暂态安全约束条件进行局部线性化的关键在于轨迹灵敏度矩阵的求解。采用解析法时需要求解电力系统微分方程，过程十分繁琐；而采用数值摄动法可以利用现有仿真软件BPA进行数值仿真，得到暂态响应曲线，求解得到在各控制点施加摄动量后，η_x,i的变化后，即可得到轨迹灵敏度矩阵。

步骤三：计算系统在一组控制向量为P^(k)时的暂态安全稳定裕度与轨迹灵敏度矩阵，将暂态安全性约束条件局部线性化，将原非线性紧急控制模型转化为线性规划数学模型：

步骤3-1：采用2-2中暂态稳定裕度指标的计算方法得到一组控制向量为P^(k)的暂态稳定裕度后，采用摄动法求取下一次优化所需的轨迹灵敏度，即

式中，η_V(P^(k))和η_f(P^(k))分别为在一组控制向量P^(k)下求得的暂态电压和暂态频率稳定安全裕度值；η_V(P^(k),δ_i)和η_f(P^(k),δ_i)分别为在控制向量P^(k)下，对第i个控制量施加摄动量δ后求得的暂态电压和暂态频率稳定安全裕度值。采用该方法可以求得轨迹灵敏度如下：

其中N为紧急控制措施中的控制量总数。

步骤3-2：所建立的原始非线性暂态稳定控制模型表示如下：

g(x,y,z,p)＝0

η_v＞ε_v

s.t. η_f＞ε_f

其中C为紧急控制措施的总代价；x为系统状态变量，包括发电机功角、转子角速度、暂态内电势；y为代数变量，包括节点电压、相角等；z为除切负荷率以外的所有系统参数，包括各个节点负荷、HVDC馈入功率以及故障的切除时间；w为单位控制量；和分别为相应的直流及储能站的功率提升率；为第i个母线的切负荷率；其中，p为一组控制量，可表示为：

和分别为对应的直流及储能站的初始功率；为相应负荷节点的初始负荷；和分别为相应的直流及储能站最小和最大功率可提升率；和为第i个母线的最小和最大切负荷率。

步骤3-3：采用局部线性化方法对步骤3-2中的原始非线性暂态稳定控制模型进行转化，所得到的线性规划模型如下：

η_v(P^k)+A_vΔP^k+1＞ε_v

η_f(P^k)+A_fΔP^k+1＞ε_f

式中，ΔP^k+1为本次优化控制待求的控制量的变化值，具体表示如下：

(三)模型求解与收敛条件设定

步骤四：求解转化得到的线性规划数学模型：

采用MATLAB中的函数lingprog对线性规划模型进行求解，即可解得第k+1次的控制向量为：

P^k+1＝P^k+ΔP^k+1。

步骤五：收敛条件设定：

步骤5-1：设定所需满足的收敛条件如下：

(1)至少有一个暂态安全稳定裕度值处于临界状态，即满足

η_x-ε_x≤Δε_x

式中，Δε_x是一个很小的正数。

(2)前后两次优化迭代的控制代价的变化小于设定的门槛值，即满足

式中，ε_c是门槛值，可以根据实际情况设定。

步骤5-2：判断计算得到的控制向量P^k+1是否满足步骤5-1所设定的收敛条件，若满足，则输出最终控制量。若不满足，则判断当前迭代次数k＞k_max是否满足，若满足，则此时证明优化不收敛，需要改变初始控制量P⁽⁰⁾重新进行计算；若不满足，则令k＝k+1，返回步骤三，并依次向下执行。

针对多直流馈入受端电网紧急控制优化模型的求解方法，除采用步骤四的求解方法外，还可采用其他商用软件如CPLEX、GAMS等。

本发明提供的多直流馈入受端电网紧急控制优化方法及系统，除考虑传统的直流功率支援，抽水蓄能电站切泵，切除负荷的手段外，充分考虑了目前储能技术的发展，将储能的功率紧急提升纳入暂态稳定紧急控制的框架内，能够有效减少负荷损失。

以系统的暂态响应曲线为基础，统一定义了暂态电压和频率的安全稳定裕度计算指标，并在此基础上计算出多种控制手段下的轨迹灵敏度矩阵，与传统灵敏度相比，该灵敏度更有利于进行优化搜索。

所建立的模型中，严格考虑了暂态电压和频率稳定安全约束，提出了将线性规划法和轨迹灵敏度相结合的优化方法，解决了考虑时域约束的大规模多控制手段下的暂态电压和频率安全稳定的协调控制问题。

多直流馈入受端电网紧急控制优化系统，包括：

第一计算模块，用于计算多直流馈入受端系统在控制向量为P^(k)时的暂态安全稳定裕度与轨迹灵敏度矩阵A，模型构建模块，用于根据所述控制向量为P^(k)时的暂态安全稳定裕度与轨迹灵敏度矩阵A，将预先设置的暂态安全性约束条件局部线性化，形成线性规划数学模型，模型求解模块，用于求解所述线性规划数学模型，得到第k+1次的控制向量P^(k+1)＝P^(k)+ΔP^(k+1)；在所述P^(k+1)满足预设的收敛条件时得到优化后的控制向量，优化控制模块，用于根据所述优化后的控制向量对所述多直流馈入受端电网进行控制。

还包括：第二计算模块，用于在所述计算多直流馈入受端系统在控制向量为P^(k)时的暂态安全稳定裕度与轨迹灵敏度矩阵A之前，计算多直流馈入受端系统在故障后且未采取紧急控制措施时的暂态安全稳定裕度；

确定模块，用于确定所述多直流馈入受端系统在故障后且未采取紧急控制措施时的暂态安全稳定裕度不满足预设的暂态安全性约束条件。

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。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.多直流馈入受端电网紧急控制优化方法，其特征在于，包括以下步骤：

计算多直流馈入受端系统在控制向量为P^(k)时的暂态安全稳定裕度与轨迹灵敏度矩阵A；

根据所述控制向量为P^(k)时的暂态安全稳定裕度与轨迹灵敏度矩阵A，将预先设置的暂态安全性约束条件局部线性化，形成线性规划数学模型；

求解所述线性规划数学模型，得到第k+1次的控制向量P^(k+1)＝P^(k)+ΔP^(k+1)；

在所述P^(k+1)满足预设的收敛条件时得到优化后的控制向量；

根据所述优化后的控制向量对所述多直流馈入受端电网进行控制。

2.根据权利要求1所述多直流馈入受端电网紧急控制优化方法，其特征在于，进一步包括：

在所述P^(k+1)不满足收敛条件时，判断当前迭代次数是否大于设定的最大迭代次数，若大于该值，则确定算法不收敛，结束计算；若小于该值，则令k＝k+1，重新计算多直流馈入受端系统的暂态安全稳定裕度与轨迹灵敏度矩阵A。

3.根据权利要求1所述多直流馈入受端电网紧急控制优化方法，其特征在于，在所述计算多直流馈入受端系统在控制向量为P^(k)时的暂态安全稳定裕度与轨迹灵敏度矩阵A之前，进一步包括：

计算多直流馈入受端系统在故障后且未采取紧急控制措施时的暂态安全稳定裕度；

确定所述多直流馈入受端系统在故障后且未采取紧急控制措施时的暂态安全稳定裕度不满足预设的暂态安全性约束条件。

4.根据权利要求3所述多直流馈入受端电网紧急控制优化方法，其特征在于，所述计算多直流馈入受端系统在故障后且未采取紧急控制措施时的暂态安全稳定裕度，包括：

根据多直流馈入受端系统故障后预设时间内的暂态电压和频率的响应曲线，确定如下暂态稳定裕度指标：

其中，x表示所研究的物理量类型为频率或电压；N表示所要研究的物理量(频率或电压)的总数；η_x,i为第i个量在二元表[x_cr，τ_cr]下计算得到的暂态稳定裕度指标；x_i为仿真的暂态电压或频率曲线对应的值；x_N为电压或频率的额定值；T为暂态仿真时间；

所述确定所述多直流馈入受端系统在故障后且未采取紧急控制措施时的暂态安全稳定裕度不满足预设的暂态安全性约束条件，包括：

若计算得到的暂态稳定裕度满足下式：

η_x,i≥ε_x

则故障发生后，系统暂态安全稳定裕度满足安全临界值ε_x，此时无需采取紧急策略，否则，确定该暂态安全稳定裕度不满足预设的暂态安全性约束条件。

5.根据权利要求1所述多直流馈入受端电网紧急控制优化方法，其特征在于，所述计算多直流馈入受端系统在控制向量为P^(k)的轨迹灵敏度矩阵A，包括：

采用下式求得轨迹灵敏度矩阵：

其中，η_V(P^(k))和η_f(P^(k))分别为在一组控制向量P^(k)下求得的暂态电压和暂态频率稳定安全裕度值；η_V(P^(k),δ_i)和η_f(P^(k),δ_i)分别为在控制向量P^(k)下，对第i个控制量施加摄动量δ后求得的暂态电压和暂态频率稳定安全裕度值。

6.根据权利要求1所述多直流馈入受端电网紧急控制优化方法，其特征在于，所述线性规划数学模型如下：

式中，ΔP^k+1为本次优化控制待求的控制量的变化值，具体表示如下：

其中，C为紧急控制措施的总代价；x为系统状态变量，包括发电机功角、转子角速度、暂态内电势；y为代数变量，包括节点电压、相角等；z为除切负荷率以外的所有系统参数，包括各个节点负荷、HVDC馈入功率以及故障的切除时间；w为单位控制量；和分别为相应的直流及储能站的功率提升率；为第i个母线的切负荷率；和分别为对应的直流及储能站的初始功率；为相应负荷节点的初始负荷；和分别为相应的直流及储能站最小和最大功率可提升率；和为第i个母线的最小和最大切负荷率。

7.根据权利要求1所述多直流馈入受端电网紧急控制优化方法，其特征在于，所述求解线性规划数学模型，具体为：

采用MATLAB中的函数lingprog对线性规划模型进行求解，解得第k+1次的控制向量。

8.根据权利要求1所述多直流馈入受端电网紧急控制优化方法，其特征在于，所述预设的收敛条件如下：

(1)至少有一个暂态安全稳定裕度值处于临界状态，满足

η_x-ε_x≤Δε_x；

式中，Δε_x是一个很小的正数；

(2)前后两次优化迭代的控制代价的变化小于设定的门槛值ε_c，满足

式中，和分别为对应的直流及储能站的初始功率；为相应负荷节点的初始负荷；w为单位控制量。

9.多直流馈入受端电网紧急控制优化系统，其特征在于，包括：

第一计算模块，用于计算多直流馈入受端系统在控制向量为P^(k)时的暂态安全稳定裕度与轨迹灵敏度矩阵A；

模型构建模块，用于根据所述控制向量为P^(k)时的暂态安全稳定裕度与轨迹灵敏度矩阵A，将预先设置的暂态安全性约束条件局部线性化，形成线性规划数学模型；

模型求解模块，用于求解所述线性规划数学模型，得到第k+1次的控制向量P^(k+1)＝P^(k)+ΔP^(k+1)；在所述P^(k+1)满足预设的收敛条件时得到优化后的控制向量；

优化控制模块，用于根据所述优化后的控制向量对所述多直流馈入受端电网进行控制。

10.根据权利要求9所述多直流馈入受端电网紧急控制优化系统，其特征在于，进一步包括：

第二计算模块，用于在所述计算多直流馈入受端系统在控制向量为P^(k)时的暂态安全稳定裕度与轨迹灵敏度矩阵A之前，计算多直流馈入受端系统在故障后且未采取紧急控制措施时的暂态安全稳定裕度；

确定模块，用于确定所述多直流馈入受端系统在故障后且未采取紧急控制措施时的暂态安全稳定裕度不满足预设的暂态安全性约束条件。