CN111509752A - 一种交直流混联电网动态电压安全评估方法和系统 - Google Patents

一种交直流混联电网动态电压安全评估方法和系统 Download PDF

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CN111509752A CN201910100628.1A CN201910100628A CN111509752A CN 111509752 A CN111509752 A CN 111509752A CN 201910100628 A CN201910100628 A CN 201910100628A CN 111509752 A CN111509752 A CN 111509752A
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郭庆来
陈上吉
熊化化
牛涛
饶宇飞
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Abstract

本发明提供了一种交直流混联电网动态电压安全评估方法和系统，包括：获取交直流混联电网各母线电压稳态运行值；针对每条母线，比较电压稳态运行值与预先计算的母线的稳态电压安全运行范围：当电压稳态运行值不在稳态电压安全运行范围内时，认为母线动态电压不安全；其中，母线的稳态电压安全运行范围通过对基于支持向量机方法拟合的母线电压值与故障及控制方式的关系式进行计算得到。该方法和系统可快速准确计算在线母线电压保证故障后安全运行的范围，尤其对大规模交直流混联电网，计算效率提升明显，保证故障后的电网电压安全。

Description

一种交直流混联电网动态电压安全评估方法和系统
技术领域
本发明属于电力系统安全和控制技术领域，具体涉及一种交直流混联电网动态电压安全评估方法和系统。
背景技术
随着现代电力系统发展为大规模的区域互联电网，电网互联带来的经济效益的同时，也会使暂态稳定性问题变得更加复杂。随着交直流多落点电网格局的形成，与电压相关的暂态稳定问题将成为运行中面临的主要威胁，在严重故障或者直流闭锁等过程中的尤为显著，例如电力系统出现的故障类别更多，故障过程更加复杂，故障对电力系统安全性的影响范围也更大。为了保证电网运行的安全稳定和经济高效，必须要制定合理的运行方式，因此如何确定故障前的电压安全范围，保证故障过程中电网有足够的低压穿越能力，从而抑制交直流混联电网的连锁故障，十分重要。然而电网目前的电压控制与分析决策主要面向静态或准稳态，无法满足故障后的动态评估。
发明内容
为克服上述现有技术的不足，本发明提出一种交直流混联电网动态电压安全评估方法和系统。该方法和系统首先根据交直流混联电网中各无功电压控制变量，随机生成不同的无功电压控制方式；接着通过基于支持向量机的学习，拟合出不同故障和运行方式下的各母线电压的变化量；最后根据拟合得到的母线电压变化量，计算出当前运行方式下，能保证整个电网故障后安全的电压运行限值。该方法可保证交直流混联电网发生故障后，电网依然能够正常运行。
实现上述目的所采用的解决方案为：
一种交直流混联电网动态电压安全评估方法，其改进之处在于，包括：
获取交直流混联电网各母线电压稳态运行值；
针对每条母线，比较所述电压稳态运行值与预先计算的所述母线的稳态电压安全运行范围：当所述电压稳态运行值不在所述稳态电压安全运行范围内时，认为所述母线动态电压不安全；
其中，所述母线的稳态电压安全运行范围通过对基于支持向量机方法拟合的母线电压值与故障及控制方式的关系式进行计算得到。
本发明提供的第一优选技术方案，其改进之处在于，所述母线的稳态电压安全运行范围的计算，包括：
针对交直流混联电网中各无功电压控制变量，随机生成多种不同的无功电压控制方式；
针对每种的无功电压控制方式，计算交直流混联电网当前状态和故障后暂态过程中的各母线电压值；
针对每种的无功电压控制方式，采用支持向量机方法对各无功电压控制变量、各种故障和各母线电压值的关系式进行拟合；
根据各无功电压控制变量和各母线电压值的关系式，得到各母线电压的稳态运行时的上限值与下限值。
本发明提供的第二优选技术方案，其改进之处在于，所述针对电网中各无功电压控制变量，随机生成多种不同的无功电压控制方式，包括：
根据交直流混联电网中母线数目，确定无功电压控制方式种类的个数；
针对每种的无功电压控制方式，在所述交直流混联电网中各无功电压控制变量的预设范围内，随机生成每个无功电压控制变量的值；
所述无功电压控制变量包括无功控制设备的无功出力值。
本发明提供的第三优选技术方案，其改进之处在于，所述根据交直流混联电网中母线数目，确定生成的无功电压控制方式种类的个数，如下式所示：
Figure BDA0001965576430000021
其中，Nb表示交直流混联电网中母线数目，N表示无功电压控制方式种类的个数，b1表示预设的第一母线数目阈值，b2表示预设的第二母线数目阈值。
本发明提供的第四优选技术方案，其改进之处在于，所述针对每种的无功电压控制方式，在所述交直流混联电网中各无功电压控制变量的预设范围内，随机生成每个无功电压控制变量的值，如下式所示：
Figure BDA0001965576430000022
其中，un,k表示生成的第k种无功电压控制方式下，第n个无功电压控制变量的无功出力值，
Figure BDA0001965576430000031
表示第n个无功电压控制变量的无功出力上限值，
Figure BDA0001965576430000032
表示第n个无功电压控制变量的无功出力下限值，
Figure BDA0001965576430000033
表示
Figure BDA0001965576430000034
和
Figure BDA0001965576430000035
之间生成一个随机数，N表示无功电压控制方式种类的个数，Nu表示无功电压控制变量总个数。
本发明提供的第五优选技术方案，其改进之处在于，所述针对每种的无功电压控制方式，计算交直流混联电网当前状态和故障后暂态过程中的各母线电压值，包括：
针对每种的无功电压控制方式，采用牛顿-拉夫逊潮流计算方法，计算交直流混联电网当前状态下各母线的电压值；
采用隐式梯形积分法，分别计算预设各种故障后，各母线在故障清除后第一时间与第二时间的电压值。
本发明提供的第六优选技术方案，其改进之处在于，所述针对每种的无功电压控制方式，采用支持向量机方法对各无功电压控制变量、各种故障和各母线电压值的关系式进行拟合，如下式所示：
Figure BDA0001965576430000036
式中，
Figure BDA00019655764300000312
表示各无功电压控制变量的无功出力值，x的各分量中，u表示无功电压控制变量的无功出力值，下标为无功电压控制变量的标志，Nu表示无功电压控制变量总个数；vj表示第j条母线的电压，是向量
Figure BDA0001965576430000037
的第j个分量，向量
Figure BDA0001965576430000038
的各分量中，V表示母线电压，下标表示母线标号，上标0表示电网当前状态，上标s,t1表示故障s清除第一时间t1后，上标s,t2表示故障s清除第二时间t2后，Nb表示电网中母线数目；N表示无功电压控制方式种类的个数，fj(x)表示vj和各无功电压控制变量的关系式，
Figure BDA0001965576430000039
表示第p种无功电压控制方式下各无功电压控制变量的无功出力值，
Figure BDA00019655764300000310
表示第q种无功电压控制方式下各无功电压控制变量的无功出力值，βp和βq分别为乘子β＝(β1,β2,...,βN)的第p和q个分量；
其中，β如下式求解：
Figure BDA00019655764300000311
式中，c＝(-1,...,-1)T表示所有元素均为-1的N*1维矩阵，Nβ＝(1,1,...,1)表示所有元素均为1的1*N维矩阵；
Figure BDA0001965576430000041
Figure BDA0001965576430000042
的分量yk＝vj,k，vj,k表示向量
Figure BDA0001965576430000043
第j个分量在第k种无功电压控制方式下的值；
矩阵D定义如下式：
Figure BDA0001965576430000044
其中，Dpq表示矩阵D第p行第q列的元素，yp表示
Figure BDA0001965576430000045
的第p个分量，yq表示
Figure BDA0001965576430000046
的第q个分量。
本发明提供的第七优选技术方案，其改进之处在于，所述根据各无功电压控制变量和各母线电压值的关系式，得到各母线电压的稳态运行时的上限值，如下式所示：
Figure BDA0001965576430000047
Figure BDA0001965576430000048
Figure BDA0001965576430000049
Figure BDA00019655764300000410
以最优解
Figure BDA00019655764300000411
为各母线电压的稳态运行时的上限值；
其中，
Figure BDA00019655764300000412
的分量中，下标表示母线标号，各分量表示对应母线电压的稳态运行时的上限值；vj表示母线j的电压值，Nb表示电网中母线数目，
Figure BDA00019655764300000417
表示各无功电压控制变量的无功出力值，ui表示第i个无功电压控制变量的无功出力值，Nu表示无功电压控制变量总个数，fj(x)表示母线j的电压值和各无功电压控制变量的关系式，
Figure BDA00019655764300000413
表示预设的母线j的电压最大值，
Figure BDA00019655764300000414
表示预设的母线j的电压最小值，
Figure BDA00019655764300000415
表示预设的第i个无功电压控制变量的无功出力上限值，
Figure BDA00019655764300000416
表示预设的第i个无功电压控制变量的无功出力下限值。
本发明提供的第八优选技术方案，其改进之处在于，所述根据各无功电压控制变量和各母线电压值的关系式，得到各母线电压的稳态运行时的下限值，如下式所示：
Figure BDA0001965576430000051
Figure BDA0001965576430000052
Figure BDA0001965576430000053
Figure BDA0001965576430000054
以最优解
Figure BDA0001965576430000055
为各母线电压的稳态运行时的下限值；
其中，v *的分量中，下标表示母线标号，各分量表示对应母线电压的稳态运行时的下限值；vj表示母线j的电压值，Nb表示电网中母线数目，
Figure BDA00019655764300000510
表示各无功电压控制变量的无功出力值，ui表示第i个无功电压控制变量的无功出力值，Nu表示无功电压控制变量总个数，fj(x)表示母线j的电压值和各无功电压控制变量的关系式，
Figure BDA0001965576430000056
表示预设的母线j的电压最大值，
Figure BDA0001965576430000057
表示预设的母线j的电压最小值，
Figure BDA0001965576430000058
表示预设的第i个无功电压控制变量的无功出力上限值，
Figure BDA0001965576430000059
表示预设的第i个无功电压控制变量的无功出力下限值。
一种交直流混联电网动态电压安全评估系统，其改进之处在于，包括：数据采集模块和安全评估模块；
所述数据采集模块，用于获取交直流混联电网各母线电压稳态运行值；
所述安全评估模块，用于针对每条母线，比较所述电压稳态运行值与预先计算的所述母线的稳态电压安全运行范围：当所述电压稳态运行值不在所述稳态电压安全运行范围内时，认为所述母线动态电压不安全；
其中，所述母线的稳态电压安全运行范围通过对基于支持向量机方法拟合的母线电压值与故障及控制方式的关系式进行计算得到。
本发明提供的第九优选技术方案，其改进之处在于，还包括用于计算母线的稳态电压安全运行范围的范围计算模块，所述范围计算模块包括：控制方式生成单元、母线电压单元、拟合单元和范围计算单元；
所述控制方式生成单元，用于针对交直流混联电网中各无功电压控制变量，随机生成多种不同的无功电压控制方式；
所述母线电压单元，用于针对每种的无功电压控制方式，计算交直流混联电网当前状态和故障后暂态过程中的各母线电压值；
所述拟合单元，用于针对每种的无功电压控制方式，采用支持向量机方法对各无功电压控制变量、各种故障和各母线电压值的关系式进行拟合；
所述范围计算单元，用于根据各无功电压控制变量和各母线电压值的关系式，得到各母线电压的稳态运行时的上限值与下限值。
本发明提供的第十优选技术方案，其改进之处在于，所述控制方式生成单元包括：种类个数子单元和随机生成子单元；
所述种类个数子单元，用于根据交直流混联电网中母线数目，确定无功电压控制方式种类的个数；
所述随机生成子单元，用于针对每种的无功电压控制方式，在所述交直流混联电网中各无功电压控制变量的预设范围内，随机生成每个无功电压控制变量的值；
所述无功电压控制变量包括无功控制设备的无功出力值。
与最接近的现有技术相比，本发明具有的有益效果如下：
本发明通过获取交直流混联电网各母线电压稳态运行值；针对每条母线，比较电压稳态运行值与预先计算的母线的稳态电压安全运行范围：当电压稳态运行值不在稳态电压安全运行范围内时，认为母线动态电压不安全；其中，母线的稳态电压安全运行范围通过对基于支持向量机方法拟合的母线电压值与故障及控制方式的关系式进行计算得到。本发明可快速准确计算在线母线电压保证故障后安全运行的范围，尤其对大规模交直流混联电网，计算效率提升明显，保证故障后的电网电压安全。
附图说明
图1为本发明提供的一种交直流混联电网动态电压安全评估方法流程示意图；
图2为本发明提供的一种交直流混联电网动态电压安全评估系统基本示意图；
图3为本发明提供的一种交直流混联电网动态电压安全评估系统详细示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式做进一步的详细说明。
实施例1：
本发明提供的一种交直流混联电网动态电压安全评估方法流程示意图如图1所示，包括：
获取交直流混联电网各母线电压稳态运行值；
针对每条母线，比较电压稳态运行值与预先计算的母线的稳态电压安全运行范围：当电压稳态运行值不在稳态电压安全运行范围内时，认为母线动态电压不安全；
其中，母线的稳态电压安全运行范围通过对基于支持向量机方法拟合的母线电压值与故障及控制方式的关系式进行计算得到。
具体的，本发明提出的基于支持向量机的交直流混联电网动态电压安全评估方法，包括以下步骤：
步骤101、针对电网中各无功电压控制变量，随机生成不同的无功电压控制方式
首先根据(1)式随机生成总共N种无功电压控制方式，其中，k表示第k种无功电压控制方式，n表示第n个无功电压控制变量。un,k表示生成的第k种无功电压控制方式下，第n个无功电压控制变量的无功出力值。
Figure BDA0001965576430000071
和
Figure BDA0001965576430000072
分别表示第n个无功电压控制变量的无功出力上限值与下限值。R(a,b)表示在a和b之间生成一个随机数。其中，无功电压控制变量包括无功控制设备的无功出力值，例如电容电抗器、高压静止无功补偿装置SVC和静止无功发生器SVG等设备的无功出力值。
这里，Nu表示无功控制变量的数量，随机生成的无功电压控制方式数量N，可根据电网中所有节点的数量Nb，利用(2)式确定，即本实施例中，第一母线数目阈值设为19，第二母线数目阈值设为100。
Figure BDA0001965576430000073
Figure BDA0001965576430000074
步骤102、针对每一种生成的无功电压控制方式，计算出电网当前状态、故障后暂态过程中的节点电压值
针对生成的第k种无功电压控制方式，首先用牛顿-拉夫逊潮流计算方法，计算出电网当前状态下第i个母线的电压值
Figure BDA0001965576430000075
然后，用隐式梯形积分法，计算出第s个预想故障后，第i个母线在故障清除后1秒与10秒的电压值
Figure BDA0001965576430000076
和
Figure BDA0001965576430000077
即本实施例中，第一时间设为1秒，第二时间设为10秒。
步骤103、采用支持向量机方法拟合无功电压控制量与各母线电压的关系式
记向量
Figure BDA0001965576430000078
vj是向量
Figure BDA0001965576430000079
的第j个元素，1≤j≤Nb时，vj也表示母线j当前状态下的电压值；第k种无功电压控制方式下的
Figure BDA0001965576430000081
记做
Figure BDA0001965576430000082
vj,k是
Figure BDA0001965576430000083
的第j个元素。
由步骤102得到的N种无功电压控制方式和对应的
Figure BDA0001965576430000084
的第j个元素vj，记做(3)式：
Figure BDA0001965576430000085
求解优化问题(4)：
Figure BDA0001965576430000086
其中，β＝(β1,β2,...,βN)为待求乘子；
矩阵D定义如下：该矩阵第p行第q列的元素为
Figure BDA0001965576430000087
c＝(-1,...,-1)T是所有元素均为-1的N*1维矩阵(行数为N，列数为1)；
Nβ＝(1,1,...,1)是所有元素均为1的1*N维矩阵(行数为1，列数为N)；
Figure BDA0001965576430000088
yp表示
Figure BDA0001965576430000089
的第p个分量，yq表示
Figure BDA00019655764300000810
的第q个分量。
通过求解(4)，得到待求乘子β＝(β1,β2,...,βN)的值，进一步得到无功电压控制方式
Figure BDA00019655764300000811
与vj的关系式fj：
Figure BDA00019655764300000812
步骤104、求解各母线电压的稳态运行时的上限值与下限值
由步骤103得到的无功电压控制方式x与vj的关系式fj，进一步可以计算稳态运行时各母线电压的上限值(6)与下限值(7)
Figure BDA0001965576430000091
Figure BDA0001965576430000092
其中，
Figure BDA0001965576430000093
表示预设的母线j的电压最大值，
Figure BDA0001965576430000094
表示预设的母线j的电压最小值，
Figure BDA0001965576430000095
表示预设的第i个无功电压控制变量的无功出力上限值，
Figure BDA0001965576430000096
表示预设的第i个无功电压控制变量的无功出力下限值。
优化问题(6)的最优解记为
Figure BDA0001965576430000097
优化问题(7)的最优解记为
Figure BDA0001965576430000098
Figure BDA0001965576430000099
的分量中，下标表示母线标号，各分量表示对应母线电压的稳态运行时的上限值；v*的分量中，下标表示母线标号，各分量表示对应母线电压的稳态运行时的下限值。
通过该最优解，可以得到各母线稳态运行时的电压安全运行上限值与下限值，即，安全的电压运行范围：
母线1的稳态电压安全运行范围为
Figure BDA00019655764300000910
如母线1电压稳态运行值不在此范围内，则认为不安全，需要调整；
母线2的稳态电压安全运行范围为
Figure BDA00019655764300000911
如母线2电压稳态运行值不在此范围内，则认为不安全，需要调整；
…
母线Nb的稳态电压安全运行范围为
Figure BDA00019655764300000912
如母线Nb电压稳态运行值不在此范围内，则认为不安全，需要调整。
实施例2：
基于同一发明构思，本发明还提供了一种交直流混联电网动态电压安全评估系统，由于这些设备解决技术问题的原理与交直流混联电网动态电压安全评估方法相似，重复之处不再赘述。
该系统基本结构如图2所示，包括：数据采集模块和安全评估模块；
其中，数据采集模块，用于获取交直流混联电网各母线电压稳态运行值；
安全评估模块，用于针对每条母线，比较电压稳态运行值与预先计算的母线的稳态电压安全运行范围：当电压稳态运行值不在稳态电压安全运行范围内时，认为母线动态电压不安全；
其中，母线的稳态电压安全运行范围通过对基于支持向量机方法拟合的母线电压值与故障及控制方式的关系式进行计算得到。
交直流混联电网动态电压安全评估系统详细结构如图3所示。
其中，该系统还包括用于计算母线的稳态电压安全运行范围的范围计算模块，范围计算模块包括：控制方式生成单元、母线电压单元、拟合单元和范围计算单元；
控制方式生成单元，用于针对交直流混联电网中各无功电压控制变量，随机生成多种不同的无功电压控制方式；
母线电压单元，用于针对每种的无功电压控制方式，计算交直流混联电网当前状态和故障后暂态过程中的各母线电压值；
拟合单元，用于针对每种的无功电压控制方式，采用支持向量机方法对各无功电压控制变量、各种故障和各母线电压值的关系式进行拟合；
范围计算单元，用于根据各无功电压控制变量和各母线电压值的关系式，得到各母线电压的稳态运行时的上限值与下限值。
其中，控制方式生成单元包括：种类个数子单元和随机生成子单元；
种类个数子单元，用于根据交直流混联电网中母线数目，确定无功电压控制方式种类的个数；
随机生成子单元，用于针对每种的无功电压控制方式，在交直流混联电网中各无功电压控制变量的预设范围内，随机生成每个无功电压控制变量的值；
无功电压控制变量包括无功控制设备的无功出力值。
其中，母线电压单元包括当前电压子单元和故障电压子单元；
前电压子单元，用于针对每种的无功电压控制方式，采用牛顿-拉夫逊潮流计算方法，计算交直流混联电网当前状态下各母线的电压值；
故障电压子单元，用于采用隐式梯形积分法，分别计算预设各种故障后，各母线在故障清除后第一时间与第二时间的电压值。
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:以上实施例仅用于说明本申请的技术方案而非对其保护范围的限制,尽管参照上述实施例对本申请进行了详细的说明,所属领域的普通技术人员应当理解:本领域技术人员阅读本申请后依然可对申请的具体实施方式进行种种变更、修改或者等同替换，但这些变更、修改或者等同替换，均在申请待批的权利要求保护范围之内。

Claims (12)

1.一种交直流混联电网动态电压安全评估方法，其特征在于，包括：
获取交直流混联电网各母线电压稳态运行值；
针对每条母线，比较所述电压稳态运行值与预先计算的所述母线的稳态电压安全运行范围：当所述电压稳态运行值不在所述稳态电压安全运行范围内时，认为所述母线动态电压不安全；
其中，所述母线的稳态电压安全运行范围通过对基于支持向量机方法拟合的母线电压值与故障及控制方式的关系式进行计算得到。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述母线的稳态电压安全运行范围的计算，包括：
针对交直流混联电网中各无功电压控制变量，随机生成多种不同的无功电压控制方式；
针对每种的无功电压控制方式，计算交直流混联电网当前状态和故障后暂态过程中的各母线电压值；
针对每种的无功电压控制方式，采用支持向量机方法对各无功电压控制变量、各种故障和各母线电压值的关系式进行拟合；
根据各无功电压控制变量和各母线电压值的关系式，得到各母线电压的稳态运行时的上限值与下限值。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述针对电网中各无功电压控制变量，随机生成多种不同的无功电压控制方式，包括：
根据交直流混联电网中母线数目，确定无功电压控制方式种类的个数；
针对每种的无功电压控制方式，在所述交直流混联电网中各无功电压控制变量的预设范围内，随机生成每个无功电压控制变量的值；
所述无功电压控制变量包括无功控制设备的无功出力值。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述根据交直流混联电网中母线数目，确定生成的无功电压控制方式种类的个数，如下式所示：
Figure FDA0001965576420000011
其中，Nb表示交直流混联电网中母线数目，N表示无功电压控制方式种类的个数，b1表示预设的第一母线数目阈值，b2表示预设的第二母线数目阈值。
5.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述针对每种的无功电压控制方式，在所述交直流混联电网中各无功电压控制变量的预设范围内，随机生成每个无功电压控制变量的值，如下式所示：
Figure FDA0001965576420000021
其中，un,k表示生成的第k种无功电压控制方式下，第n个无功电压控制变量的无功出力值，
Figure FDA0001965576420000022
表示第n个无功电压控制变量的无功出力上限值，
Figure FDA0001965576420000023
表示第n个无功电压控制变量的无功出力下限值，
Figure FDA0001965576420000024
表示
Figure FDA0001965576420000025
和
Figure FDA0001965576420000026
之间生成一个随机数，N表示无功电压控制方式种类的个数，Nu表示无功电压控制变量总个数。
6.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述针对每种的无功电压控制方式，计算交直流混联电网当前状态和故障后暂态过程中的各母线电压值，包括：
针对每种的无功电压控制方式，采用牛顿-拉夫逊潮流计算方法，计算交直流混联电网当前状态下各母线的电压值；
采用隐式梯形积分法，分别计算预设各种故障后，各母线在故障清除后第一时间与第二时间的电压值。
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述针对每种的无功电压控制方式，采用支持向量机方法对各无功电压控制变量、各种故障和各母线电压值的关系式进行拟合，如下式所示：
Figure FDA0001965576420000027
式中，
Figure FDA0001965576420000028
表示各无功电压控制变量的无功出力值，x的各分量中，u表示无功电压控制变量的无功出力值，下标为无功电压控制变量的标志，Nu表示无功电压控制变量总个数；vj表示第j条母线的电压，是向量
Figure FDA0001965576420000029
的第j个分量，向量
Figure FDA00019655764200000210
的各分量中，V表示母线电压，下标表示母线标号，上标0表示电网当前状态，上标s,t1表示故障s清除第一时间t1后，上标s,t2表示故障s清除第二时间t2后，Nb表示电网中母线数目；N表示无功电压控制方式种类的个数，fj(x)表示vj和各无功电压控制变量的关系式，
Figure FDA00019655764200000211
表示第p种无功电压控制方式下各无功电压控制变量的无功出力值，
Figure FDA00019655764200000212
表示第q种无功电压控制方式下各无功电压控制变量的无功出力值，βp和βq分别为乘子β＝(β1,β2,...,βN)的第p和q个分量；
其中，β如下式求解：
Figure FDA0001965576420000031
式中，c＝(-1,...,-1)T表示所有元素均为-1的N*1维矩阵，Nβ＝(1,1,...,1)表示所有元素均为1的1*N维矩阵；
Figure FDA0001965576420000032
Figure FDA0001965576420000033
的分量yk＝vj,k，vj,k表示向量
Figure FDA0001965576420000034
第j个分量在第k种无功电压控制方式下的值；
矩阵D定义如下式：
Figure FDA0001965576420000035
其中，Dpq表示矩阵D第p行第q列的元素，yp表示
Figure FDA0001965576420000036
的第p个分量，yq表示
Figure FDA0001965576420000037
的第q个分量。
8.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据各无功电压控制变量和各母线电压值的关系式，得到各母线电压的稳态运行时的上限值，如下式所示：
Figure FDA0001965576420000038
Figure FDA0001965576420000039
Figure FDA00019655764200000310
Figure FDA00019655764200000311
以最优解
Figure FDA00019655764200000312
为各母线电压的稳态运行时的上限值；
其中，
Figure FDA00019655764200000313
的分量中，下标表示母线标号，各分量表示对应母线电压的稳态运行时的上限值；vj表示母线j的电压值，Nb表示电网中母线数目，
Figure FDA00019655764200000314
表示各无功电压控制变量的无功出力值，ui表示第i个无功电压控制变量的无功出力值，Nu表示无功电压控制变量总个数，fj(x)表示母线j的电压值和各无功电压控制变量的关系式，
Figure FDA00019655764200000315
表示预设的母线j的电压最大值，
Figure FDA00019655764200000316
表示预设的母线j的电压最小值，
Figure FDA00019655764200000317
表示预设的第i个无功电压控制变量的无功出力上限值，
Figure FDA0001965576420000041
表示预设的第i个无功电压控制变量的无功出力下限值。
9.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据各无功电压控制变量和各母线电压值的关系式，得到各母线电压的稳态运行时的下限值，如下式所示：
Figure FDA0001965576420000042
Figure FDA0001965576420000043
Figure FDA0001965576420000044
Figure FDA0001965576420000045
以最优解
Figure FDA0001965576420000046
为各母线电压的稳态运行时的下限值；
其中，v*的分量中，下标表示母线标号，各分量表示对应母线电压的稳态运行时的下限值；vj表示母线j的电压值，Nb表示电网中母线数目，
Figure FDA0001965576420000047
表示各无功电压控制变量的无功出力值，ui表示第i个无功电压控制变量的无功出力值，Nu表示无功电压控制变量总个数，fj(x)表示母线j的电压值和各无功电压控制变量的关系式，
Figure FDA0001965576420000048
表示预设的母线j的电压最大值，
Figure FDA0001965576420000049
表示预设的母线j的电压最小值，
Figure FDA00019655764200000410
表示预设的第i个无功电压控制变量的无功出力上限值，
Figure FDA00019655764200000411
表示预设的第i个无功电压控制变量的无功出力下限值。
10.一种交直流混联电网动态电压安全评估系统，其特征在于，包括：数据采集模块和安全评估模块；
所述数据采集模块，用于获取交直流混联电网各母线电压稳态运行值；
所述安全评估模块，用于针对每条母线，比较所述电压稳态运行值与预先计算的所述母线的稳态电压安全运行范围：当所述电压稳态运行值不在所述稳态电压安全运行范围内时，认为所述母线动态电压不安全；
其中，所述母线的稳态电压安全运行范围通过对基于支持向量机方法拟合的母线电压值与故障及控制方式的关系式进行计算得到。
11.如权利要求10所述的系统，其特征在于，还包括用于计算母线的稳态电压安全运行范围的范围计算模块，所述范围计算模块包括：控制方式生成单元、母线电压单元、拟合单元和范围计算单元；
所述控制方式生成单元，用于针对交直流混联电网中各无功电压控制变量，随机生成多种不同的无功电压控制方式；
所述母线电压单元，用于针对每种的无功电压控制方式，计算交直流混联电网当前状态和故障后暂态过程中的各母线电压值；
所述拟合单元，用于针对每种的无功电压控制方式，采用支持向量机方法对各无功电压控制变量、各种故障和各母线电压值的关系式进行拟合；
所述范围计算单元，用于根据各无功电压控制变量和各母线电压值的关系式，得到各母线电压的稳态运行时的上限值与下限值。
12.如权利要求11所述的系统，其特征在于，所述控制方式生成单元包括：种类个数子单元和随机生成子单元；
所述种类个数子单元，用于根据交直流混联电网中母线数目，确定无功电压控制方式种类的个数；
所述随机生成子单元，用于针对每种的无功电压控制方式，在所述交直流混联电网中各无功电压控制变量的预设范围内，随机生成每个无功电压控制变量的值；
所述无功电压控制变量包括无功控制设备的无功出力值。
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WO2017092527A1 (zh) * 2015-12-02 2017-06-08 国电南瑞科技股份有限公司 电力系统运行备用安全裕度在线评估方法
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