一种特高压直流线路预想故障辅助决策方法和装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种特高压直流线路预想故障辅助决策方法和装置，方法包括：计算辅助决策可调措施对越限设备有功功率的影响，并获取重载设备列表；确定辅助决策策略；校验辅助决策策略，并确定重载设备列表中重载设备的可调裕度。本发明专利技术提供的技术方案对特高压直流预想故障后引起的潮流转移作了精细化考虑，可以准确判断特高压直流预想故障引起的电网设备重载或越限，本发明专利技术基于最优化算法设定优化控制目标的代价系数，并以考虑特高压故障调整策略优先级，通过最优化计算自动生成特高压直流预想故障辅助决策措施，一方面消除了设备重载及越限，另一方面能尽快使电网频率恢复正常水平。

【技术实现步骤摘要】
一种特高压直流线路预想故障辅助决策方法和装置
本专利技术涉及电力系统在线安全稳定分析技术，具体涉及一种特高压直流线路预想故障辅助决策方法和装置。
技术介绍
随着电网大规模互联的快速发展，我国电网将形成以特高压电网为骨干网架，世界上电压等级最高、输送容量最大、技术水平最先进、运行特性最复杂的交直流混联大电网。随着特高压电网建设的推进，以及直流输电、FACTS等大量电力电子元件应用、风电和光伏新能源电源大规模接入带来的运行压力不断增大，全网电气联系日趋紧密，断面间耦合关系更加复杂，安全稳定水平相互制约，社会对安全的关注日益突出。由于特高压直流输送功率较大，一旦发生闭锁故障，将对特高压直流送端电网和受端电网产生较大影响，可能引起大范围的潮流转移，导致部分设备重载或越限，同时由于有功功率损失较大，会引起频率下降。需要调度运行人员及时采取措施，一方面尽快恢复电网频率，另一方面消除设备越限或重载，保障电网安全稳定运行。现有的电力系统安全分析实现了对常规N-1预想故障的安全扫描，包括线路、变压器、母线及发电机等设备，这些设备故障后一般不产生有功功率损失或者有功功率损失较少，常规的安全分析算法由平衡机承担不平衡功率。对于特高压直流预想故障，由于故障引起的有功功率损失较大，不适合采用常规的安全分析算法，将直流故障损失的功率全部由平衡机承担会引起较大的计算偏差，无法准确确定直流故障后电网的潮流分布。现有的电力系统辅助决策技术针对电网实时运行中的越限及重载以及预想故障后的越限，实现了辅助决策自动分析功能，通过发电机、负荷功率调整等预先指定的可选调整措施，计算可选调整设备针对越限及重载设备的灵敏度信息，在保证全系统发电-负荷整体平衡的前提下，确定辅助决策调整方案，以消除或减轻系统的越限和重载问题，提高系统的安全性。针对特高压直流预想故障的现有电力系统辅助决策技术存在有以下不足：一方面特高压直流预想故障辅助决策需要给出发电机、直流等可调措施的调整策略以弥补直流故障引起的功率损耗，同时消除潮流转移引起的设备重载或越限，现有的辅助决策仅处理设备越限，不考虑弥补功率损失以快速恢复电网正常运行频率；另一方面，为了尽快恢复电网正常的运行频率，特高压故障辅助决策需要考虑调整措施的优先级，优先调整动作速度快的可调措施，如抽蓄机组、水电机组，然后再调整火电等其他措施，同时要考虑调整其他直流线路输送功率的调整措施，这些都是常规的辅助决策不具备的功能。
技术实现思路
为了克服上述现有技术的不足，本专利技术针对特高压直流预想故障，结合特高压直流输送功率较大的特点，提出了一种基于最优化计算的特高压直流线路预想故障辅助决策方法和装置，解决常规安全分析无法准确考虑考虑特高压直流预想故障引起潮流转移的问题，解决常规辅助决策无法同时考虑消除设备越限重载和快速恢复电网频率的问题。为了实现上述专利技术目的，本专利技术采取如下技术方案：本专利技术提供一种特高压直流线路预想故障辅助决策方法，所述方法包括：判断特高压直流输电线路预想故障后电网设备是否发生重载或越限，若发生越限则计算辅助决策可调措施对越限设备有功功率的影响，若发生重载则获取重载设备列表；根据辅助决策可调措施对越限设备有功功率的影响确定辅助决策策略；校验辅助决策策略，并根据校验后的辅助决策策略确定重载设备列表中重载设备的可调裕度。对于送端电网，判断特高压直流输电线路预想故障后电网设备是否发生重载或越限包括：根据特高压直流线路预想故障前特高压直流线路的有功功率和直流双极运行情况确定特高压直流线路预想故障导致特高压直流线路损失的有功功率；为特高压直流线路预想故障自动匹配相应的安全控制策略进而得到切机策略，如果发电机组切除的有功功率总加小于特高压直流线路预想故障导致特高压直流线路损失的有功功率，则根据发电机组调差系数和负荷功频特性计算送端电网中所有处于运行状态的发电机组和负荷分摊的有功不平衡容量；根据送端电网中所有处于运行状态的发电机组和负荷分摊的有功不平衡容量计算送端电网的潮流分布和频率；根据送端电网的潮流分布判断送端电网中某设备的有功功率是否超过送端电网设备越限门槛值，若是表明送端电网中的该设备为越限设备，否则判断送端电网中设备的有功功率是否超过送端电网设备重载门槛值，若是则获取送端电网中的重载设备列表。对于受端电网，判断特高压直流输电线路预想故障后电网设备是否发生重载或越限包括：根据特高压直流线路预想故障前特高压直流线路的有功功率和直流双极运行情况确定特高压直流线路预想故障导致特高压直流线路损失的有功功率；为特高压直流线路预想故障自动匹配相应的安全控制策略进而得到发电机组动作策略、切负荷策略和直流线路有功功率调制策略，根据发电机组一次调频特性和负荷功频特性，分析特高压直流线路预想故障后受端电网的发电机组、负荷和直流线路的有功功率变化情况，计算受端电网的潮流分布和频率；根据受端电网的潮流分布判断受端电网中某设备的有功功率是否超过受端电网设备越限门槛值，若是表明受端电网中的该设备为越限设备，否则判断受端电网中设备的有功功率是否超过受端电网设备重载门槛值，若是则获取受端电网中的重载设备列表。所述辅助决策可调措施包括发电机组有功功率调整措施、负荷有功功率调整措施和直流线路有功功率调整措施。所述计算辅助决策可调措施对越限设备有功功率的影响包括：针对于发电机组有功功率调整，发电机组节点l有功功率调整对越限设备k有功功率的影响Ctrdunk-l表示为：Ctrdunk-l＝ΔPunl×Gk-l其中，ΔPunl为发电机组节点l的有功功率调整量，Gk-l表示发电机组节点l有功功率调整对越限设备k有功功率的灵敏度，且Mk表示越限设备k与直流潮流方程中的节点的关联矢量，T表示转置，Xl表示直流潮流方程节点导纳矩阵的逆矩阵的第l列矢量，xk表示越限设备k的电抗。所述计算辅助决策可调措施对越限设备有功功率的影响包括：针对于负荷有功功率调整，负荷节点r有功功率调整对越限设备k有功功率的影响Ctrdloadk-r表示为：Ctrdloadk-r＝ΔPloadr×Gk-r其中，ΔPloadr为负荷节点r的有功功率调整量，Gk-r表示负荷节点r有功功率调整对越限设备k有功功率的灵敏度，且Xr表示直流潮流方程节点导纳矩阵的逆矩阵的第r列矢量。所述计算辅助决策可调措施对越限设备有功功率的影响包括：针对于直流线路有功功率调整，包括：(1)送端电网和受端电网在不同的同步电网内，送端电网交流拓扑节点i和受端交流拓扑节点j形成直流线路i-j；直流线路i-j有功功率调整对越限设备k有功功率的影响Ctrddck-(i-j)表示为：Ctrddck-(i-j)＝ΔPdci-j×Gk-i或Ctrddck-(i-j)＝ΔPdci-j×Gk-j其中，ΔPdci-j表示直流线路i-j的有功功率调整量；Gk-i表示送端电网交流拓扑节点i有功功率调整对越限设备k有功功率的灵敏度，且Xi表示直流潮流方程节点导纳矩阵的逆矩阵的第i列矢量；Gk-j表示受端交流拓扑节点j有功功率调整对越限设备k有功功率的灵敏度，且Xj表示直流潮流方程节点导纳矩阵的逆矩阵的第j列矢量；(2)送端电网和受端电网在相同的同步电网内，直流线路i-j有功功率调整对越限设备k有功功率的影响Ctrddck-(i-j)表示本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种特高压直流线路预想故障辅助决策方法，其特征在于，所述方法包括：判断特高压直流输电线路预想故障后电网设备是否发生重载或越限，若发生越限则计算辅助决策可调措施对越限设备有功功率的影响，若发生重载则获取重载设备列表；根据辅助决策可调措施对越限设备有功功率的影响确定辅助决策策略；校验辅助决策策略，并根据校验后的辅助决策策略确定重载设备列表中重载设备的可调裕度。

【技术特征摘要】
1.一种特高压直流线路预想故障辅助决策方法，其特征在于，所述方法包括：判断特高压直流输电线路预想故障后电网设备是否发生重载或越限，若发生越限则计算辅助决策可调措施对越限设备有功功率的影响，若发生重载则获取重载设备列表；根据辅助决策可调措施对越限设备有功功率的影响确定辅助决策策略；校验辅助决策策略，并根据校验后的辅助决策策略确定重载设备列表中重载设备的可调裕度。2.根据权利要求1所述的特高压直流线路预想故障辅助决策方法，其特征在于，对于送端电网，判断特高压直流输电线路预想故障后电网设备是否发生重载或越限包括：根据特高压直流线路预想故障前特高压直流线路的有功功率和直流双极运行情况确定特高压直流线路预想故障导致特高压直流线路损失的有功功率；为特高压直流线路预想故障自动匹配相应的安全控制策略进而得到切机策略，如果发电机组切除的有功功率总加小于特高压直流线路预想故障导致特高压直流线路损失的有功功率，则根据发电机组调差系数和负荷功频特性计算送端电网中所有处于运行状态的发电机组和负荷分摊的有功不平衡容量；根据送端电网中所有处于运行状态的发电机组和负荷分摊的有功不平衡容量计算送端电网的潮流分布和频率；根据送端电网的潮流分布判断送端电网中某设备的有功功率是否超过送端电网设备越限门槛值，若是表明送端电网中的该设备为越限设备，否则判断送端电网中设备的有功功率是否超过送端电网设备重载门槛值，若是则获取送端电网中的重载设备列表。3.根据权利要求1所述的特高压直流线路预想故障辅助决策方法，其特征在于，对于受端电网，判断特高压直流输电线路预想故障后电网设备是否发生重载或越限包括：根据特高压直流线路预想故障前特高压直流线路的有功功率和直流双极运行情况确定特高压直流线路预想故障导致特高压直流线路损失的有功功率；为特高压直流线路预想故障自动匹配相应的安全控制策略进而得到发电机组动作策略、切负荷策略和直流线路有功功率调制策略，根据发电机组一次调频特性和负荷功频特性，分析特高压直流线路预想故障后受端电网的发电机组、负荷和直流线路的有功功率变化情况，计算受端电网的潮流分布和频率；根据受端电网的潮流分布判断受端电网中某设备的有功功率是否超过受端电网设备越限门槛值，若是表明受端电网中的该设备为越限设备，否则判断受端电网中设备的有功功率是否超过受端电网设备重载门槛值，若是则获取受端电网中的重载设备列表。4.根据权利要求2或3所述的特高压直流线路预想故障辅助决策方法，其特征在于，所述辅助决策可调措施包括发电机组有功功率调整措施、负荷有功功率调整措施和直流线路有功功率调整措施。5.根据权利要求4所述的特高压直流线路预想故障辅助决策方法，其特征在于，所述计算辅助决策可调措施对越限设备有功功率的影响包括：针对于发电机组有功功率调整，发电机组节点l有功功率调整对越限设备k有功功率的影响Ctrdunk-l表示为：Ctrdunk-l＝ΔPunl×Gk-l其中，ΔPunl为发电机组节点l的有功功率调整量，Gk-l表示发电机组节点l有功功率调整对越限设备k有功功率的灵敏度，且Mk表示越限设备k与直流潮流方程中的节点的关联矢量，T表示转置，Xl表示直流潮流方程节点导纳矩阵的逆矩阵的第l列矢量，xk表示越限设备k的电抗。6.根据权利要求5所述的特高压直流线路预想故障辅助决策方法，其特征在于，所述计算辅助决策可调措施对越限设备有功功率的影响包括：针对于负荷有功功率调整，负荷节点r有功功率调整对越限设备k有功功率的影响Ctrdloadk-r表示为：Ctrdloadk-r＝ΔPloadr×Gk-r其中，ΔPloadr为负荷节点r的有功功率调整量，Gk-r表示负荷节点r有功功率调整对越限设备k有功功率的灵敏度，且Xr表示直流潮流方程节点导纳矩阵的逆矩阵的第r列矢量。7.根据权利要求6所述的特高压直流线路预想故障辅助决策方法，其特征在于，所述计算辅助决策可调措施对越限设备有功功率的影响包括：针对于直流线路有功功率调整，包括：(1)送端电网和受端电网在不同的同步电网内，送端电网交流拓扑节点i和受端交流拓扑节点j形成直流线路i-j；直流线路i-j有功功率调整对越限设备k有功功率的影响Ctrddck-(i-j)表示为：Ctrddck-(i-j)＝ΔPdci-j×Gk-i或Ctrddck-(i-j)＝ΔPdci-j×Gk-j其中，ΔPdci-j表示直流线路i-j的有功功率调整量；Gk-i表示送端电网交流拓扑节点i有功功率调整对越限设备k有功功率的灵敏度，且Xi表示直流潮流方程节点导纳矩阵的逆矩阵的第i列矢量；Gk-j表示受端交流拓扑节点j有功功率调整对越限设备k有功功率的灵敏度，且Xj表示直流潮流方程节点导纳矩阵的逆矩阵的第j列矢量；(2)送端电网和受端电网在相同的同步电网内，直流线路i-j有功功率调整对越限设备k有功功率的影响Ctrddck-(i-j)表示为：Ctrddck-(i-j)＝ΔPdci-j×Gk-(i-j)其中，Gk-(i-j)表示直流线路i-j有功功率调整对越限设备k有功功率的灵敏度，且Gk-(i-j)＝Gk-i-Gk-j。8.根据权利要求7所述的特高压直流线路预想故障辅助决策方法，其特征在于，所述根据辅助决策可调措施对越限设备有功功率的影响确定辅助决策策略包括：确定约束条件，包括受端电网等式约束、送端电网等式约束和不等式约束；确定约束条件下的目标函数，并求解。9.根据权利要求8所述的特高压直流线路预想故障辅助决策方法，其特征在于，所述受端电网等式约束表示为：其中，表示特高压直流线路m发生特高压直流线路预想故障导致的受端电网损失的负荷有功功率；所述送端电网等式约束表示为：所述不等式约束表示为：Limitkdown≤Pk+Pkadj≤Limitkup其中，Limitkdown和Limitkup分别表示越限设备k的有功功率下限和上限，Pk表示辅助决策可调措施执行前越限设备k的有功功率，Pkadj表示采用辅助决策可调措施后越限设备k的功率变化量，且有10.根据权利要求9所述的特高压直流线路预想故障辅助决策方法，其特征在于，所述确定约束条件下的目标函数，并求解包括：以调整代价最小为优化目标建立如下约束条件下的目标函数：其中，Ci-j、Cl、Cr分别为直流线路i-j有功功率、发电机组l有功功率、负荷r有功功率的单位调整量的调整代价；求解目标函数，得到ΔPdci-j、ΔPunl和ΔPloadr。11.根据权利要求8所述的特高压直流线路预想故障辅助决策方法，其特征在于，所述根据辅助决策可调措施对越限设备有功功率的影响确定辅助决策策略之后包括：优化受端电网的频率，使其回复到正常水平。12.根据权利要求10所述的特高压直流线路预想故障辅助决策方法，其特征在于，所述校验辅助决策策略包括：通过判断辅助决策可调措施执行后越限设备是否不再越限校验辅助决策可调措施的有效性，若辅助决策可调措施执行后越限设备不再越限，则表明辅助决策可调措施具有有效性。13.根据权利要求12所述的特高压直流线路预想故障辅助决策方法，其特征在于，所述根据校验后的辅助决策策略确定重载设备列表中重载设备的可调裕度包括：重载设备列表中重载设备的可调裕度表示为：其中，Mkcontrol表示重载设备k的可调裕度；Limitk表示越限设备k的有功功率限值，若辅助决策可调措施执行后越限设备k的有功功率...

【专利技术属性】
技术研发人员：吕颖，王轶禹，冯长有，李增辉，康建东，葛睿，谢昶，庄伟，于之虹，金一丁，严剑峰，马超，史东宇，李刚，王天琪，解梅，鲁广明，高波，戴红阳，
申请(专利权)人：中国电力科学研究院，国家电网公司，国网山东省电力公司泰安供电公司，
类型：发明
国别省市：北京,11