基于双极对称特征的特高压直流输电系统可靠性计算方法技术方案

本发明专利技术公开了一种基于双极对称特征的特高压直流输电系统可靠性计算方法。根据特高压直流输电系统的拓扑结构及其元件可靠性参数，进行串联简化获得特高压直流输电系统的单极等效模型和各组件可靠性参数，根据所有可能的故障状态及其各故障状态之间的转换关系，建立单极状态空间模型，构建包含有容量状态转移矩阵X的微分方程，再计算求得故障状态对应的稳态概率，将相同容量状态合并获得单极中正常运行换流桥个数NT对应的累计概率，再根据累计概率获得双极中正常运行换流桥个数对应的稳态概率。本发明专利技术简化了特高压直流输电系统状态空间复杂性和计算步骤，便于快速评估特高压直流输电系统可靠性和基于此的电力系统运行规划工作的展开。

【技术实现步骤摘要】
基于双极对称特征的特高压直流输电系统可靠性计算方法
本专利技术涉及一种电力系统输电部分可靠性计算方法，特别是涉及了一种基于双极对称特征的特高压直流输电系统可靠性计算方法。
技术介绍
我国面临着负荷中心和能源基地分布不均衡的矛盾，用电大省多集中在东南沿海一带，如珠三角和长三角地区，而能源基地多集中于中西部地区，如长江金沙江上游水能资源丰富的西南地区和煤炭资源丰富的三北地区。负荷中心“电荒”和电源中心“窝电”并存，解决这一矛盾的关键是建设特高压为主的电力输送通道，而特高压直流又以其控制方式灵活、快速，可点对点、大功率、远距离直接将电力输送至负荷中心，成为负荷中心承载区外来电的首选方案。特高压的接入对受端电网是一把双刃剑，若直流发生双极闭锁故障，会造成潮流转移和功率缺额，对受端电网产生较大的系统冲击，严重影响电网的安全稳定运行。因此，研究特高压直流输电系统的可靠性具有重要的现实意义。目前特高压直流输电系统的可靠性分析方法主要有解析法和模拟法两大类，模拟法主要是蒙特卡洛模拟，而解析法则包括频率和持续时间法、故障树分析法、串并联分析法等。但蒙特卡洛采样方法随着系统采样系统规模增大，状态评估时间本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于双极对称特征的特高压直流输电系统可靠性计算方法，其特征在于包括以下步骤：1)根据特高压直流输电系统的拓扑结构及其元件可靠性参数，进行串联简化获得特高压直流输电系统的单极等效模型和单极等效模型中各组件可靠性参数；2)根据特高压直流输电系统所有可能的故障状态及其各故障状态之间的转换关系，建立特高压直流输电系统的单极状态空间模型；3)根据特高压直流输电系统的单极状态空间模型，构建包含有容量状态转移矩阵X的微分方程，再计算求得特高压直流输电系统所有可能的故障状态对应的稳态概率；4)将相同容量状态合并获得单极中正常运行换流桥个数NT对应的累计概率，再根据累计概率获得双极中正常运行换流桥个数NT’...

【技术特征摘要】
1.一种基于双极对称特征的特高压直流输电系统可靠性计算方法，其特征在于包括以下步骤：1)根据特高压直流输电系统的拓扑结构及其元件可靠性参数，进行串联简化获得特高压直流输电系统的单极等效模型和单极等效模型中各组件可靠性参数；2)根据特高压直流输电系统所有可能的故障状态及其各故障状态之间的转换关系，建立特高压直流输电系统的单极状态空间模型；3)根据特高压直流输电系统的单极状态空间模型，构建包含有容量状态转移矩阵X的微分方程，再计算求得特高压直流输电系统所有可能的故障状态对应的稳态概率；4)将相同容量状态合并获得单极中正常运行换流桥个数NT对应的累计概率，再根据累计概率获得双极中正常运行换流桥个数NT’对应的稳态概率，作为特高压直流输电系统的可靠性。2.根据权利要求1所述的一种基于双极对称特征的特高压直流输电系统可靠性计算方法，其特征在于：所述步骤1)具体是：对特高压直流输电系统的拓扑结构进行简化，将换流变压器CT、换流阀CV和阀控CC组合构成换流单元TVC，将直流滤波器DCF和直流线路DCL组合构成直流单元FLF；并同时根据特高压直流输电系统拓扑结构中各个元件的可靠性参数采用以下公式计算获得单极等效模型中各组件的可靠性参数：λ1＝λCT+λCV+λCCλ2＝λACFμ2＝μACFλ3＝λDCF+λDCL+λDCF其中，λCT和μCT分别表示换流变压器的故障率和修复率，λCV和μCC分别表示换流阀的故障率和修复率，λCC和μCC分别表示阀控及保护装置的故障率和修复率，λACF和μACF分别表示交流滤波器的故障率和修复率，λDCF和μDCF分别表示直流滤波器的故障率和修复率，λDCL和μDCL分别表示换流变压器的故障率和修复率；λ1和μ1分别表示换流单元TVC的故障率和修复率，λ2和μ2分别表示交流单元ACF的故障率和修复率，λ3和μ3表示直流单元FLF的故障率和修复率。3.根据权利要求1所述的一种基于双极对称特征的特高压直流输电系统可靠性计算方法，其特征在于：所述步骤2)具体是：2.1)将特高压直流输电单极系统所有可能的故障状态分为以下11种状态：状态1为单极等效模型中各个组件未发生故障的状态；状态2为单极等效模型仅有一侧的一个换流单元TVC发生故障的状态；状态3为单极等效模型仅有一侧的交流滤波器ACF发生故障的状态；状态4为单极等效模型仅有直流单元FLF发生故障的状态；状态5为单极等效模型仅有两侧的各自一个换流单元TVC发生故障的状态；状态6为单极等效模型仅有一侧的两个换流单元TVC均发生故障的状态；状态7为单极等效模型仅有一侧的一个换流单元TVC和一侧的交流滤波器ACF发生故障的状态；状态8为单极等效模型仅有直流单元FLF和一侧的一个换流单元TVC发生故障的状态；状态9为单极等效模型仅有一侧的两个换流单元TVC和另一侧的一个换流单元TVC发生故障的状态；状态10为单极等效模型仅有两侧的各自一个换流单元TVC和一侧的一个交流滤波器ACF发生故障的状态；状态11为单极等效模型仅有直流单元FLF和两侧的各自一个换流单元TVC发生故障的状态；2.2)然后在状态1～状态11之间形成以下转换关系：状态1分别和状态2～状态4之间相互转换：状态1以四倍的换流单元TVC故障率λ1转换到状态2，状态2以一倍的换流单元TVC修复率μ1转换到状态1；状态1以两倍的交流单元ACF故障率λ2转换到状态3，状态3以一倍的交流单元ACF修复率μ2转换到状态1；状态1以一倍的直流单元FLF故障率λ3转换到状态4，状态4以一倍的直流单元FLF修复率μ3转换到状态1；状态2分别和状态5～状态8之间相互转换：状态2以两倍的换流单元TVC故障率λ1转换到状态5，状态5以两倍的换流单元TVC修复率μ1转换到状态2；状态2以一倍的换流单元TVC故障率λ1转换到状态6，状态6以两倍的换流单元TVC修复率μ1转换到状态2；状态2以两倍的交流单元ACF故障率λ2转换到状态7，状态7以一倍的交流单元ACF修复率μ2转换到状态2；状态2以一倍的直流单元FLF故障率λ3转换到状态8，状态8以一倍的直流单元FLF修复率μ3转换到状态2；状态5分别和状态9～状态11之间能相互转换：状态5以两倍的换流单元TVC故障率λ1转换到状态9，状态9以两倍的换流单元TVC修复率μ1转换到状态5；状态5以两倍的交流单元ACF故障率λ2转换到状态10，状态10以一倍的交流单元ACF修复率μ2转换到状态5；状态5以一倍的直流单元FLF故障率λ3转换到状态11，状态11以一倍的直流单元FLF修复率μ3转换到状态5；状态9以一倍的换流单元TVC修复率μ1转换到状态...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴华华，张俊，严耀良，张静炜，赵巍，周卫国，杨晓雷，方红晓，蒋星，丁一，
申请(专利权)人：国网浙江省电力公司，国网浙江省电力公司嘉兴供电公司，浙江大学，
类型：发明
国别省市：浙江,33