一种柔性直流输电系统的可靠性评估方法和装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种柔性直流输电系统的可靠性评估方法和装置，该法包括按构建的柔性直流输电系统可靠性模型，计算可靠性模型子系统的状态频率和概率；根据该状态频率和概率确定的运行容量概率频率、可靠性指标和系统不可用率评估系统的可靠性；该装置包括计算单元和评估单元。本发明专利技术提供的技术方案通过对柔性直流系统的可靠性评估，能有效辨识柔性直流输电系统的薄弱环节，并提出可行的增强型方案，能确保可靠性成本效益。

A Reliability Assessment Method and Device for Flexible HVDC Transmission System

The invention provides a reliability evaluation method and device for a flexible HVDC transmission system, which includes calculating the state frequency and probability of the reliability model subsystem according to the reliability model of the flexible HVDC transmission system constructed, and determining the probability frequency, reliability index and system of the operation capacity based on the state frequency and probability. Availability evaluation system reliability; the device includes calculation unit and evaluation unit. The technical scheme provided by the invention can effectively identify the weak links of the flexible direct current transmission system by evaluating the reliability of the flexible direct current system, and propose a feasible enhanced scheme to ensure the reliability and cost-effectiveness.

【技术实现步骤摘要】
一种柔性直流输电系统的可靠性评估方法和装置
本专利技术涉及柔性直流输电工程系统级可靠性评估领域，具体讲涉及一种柔性直流输电系统的可靠性评估方法和装置。
技术介绍
随着全球能源互联网的建设，现有的输变电技术和装备已无法适应长距离电力传输的需要，而柔性直流输电具有功率调节灵活快速、不需无功补偿、输电距离远等特点，在可再生能源并网、直流网络构建、异步电网互联、密集型供电等场合具有显著优势，且随着未来电压等级和容量的进一步提升，柔性直流输电技术作为实现全球能源互联网战略的重要技术手段之一，将在推动长距离电能高效传输、大规模可再生能源接入、大电网互联等方面发挥重要作用。随着柔性直流输电技术的不断发展和实际工程的日益增多，柔性直流输电系统的可靠性成为影响整个电力系统可靠性的重要因素。柔性直流输电系统的可靠性直接反映了直流系统的系统设计、设备制造、工程建设以及运行等环节的水平。通过对柔性直流输电系统可靠性的分析，可以提出改善柔性直流输电工程可靠性的具体措施，对新建工程提出合理的可靠性指标要求，为柔性直流输电系统的设计、施工和运行提供技术支撑，以适应柔性直流输电系统快速发展的需要。柔性直流输电技术在电网的发展中占有非常重要的位置，对未来电网的发展方式产生深远影响。目前，对于直流输电系统可靠性的分析主要集中在常规直流输电系统，因此需要提共一种对柔性直流输电工程系统级可靠性评估的方法，以优化电网系统的计算分析方法。
技术实现思路
为满足现有技术发展的需要，本专利技术提供了一种柔性直流输电系统的可靠性评估方法。本专利技术提供的柔性直流输电系统的可靠性评估方法，其改进之处在于，所述方法包括：将所述直流输电系统划分为多个子系统；计算各子系统可靠性模型的状态频率和状态概率；根据所述子系统可靠性模型的状态频率和状态概率确定系统的运行容量概率频率和系统不可用率。进一步的，所述子系统划分方法包括：设备类型、故障后果和可靠性逻辑关系；所述子系统包括换流站单极元件子系统、换流站双极元件子系统和单极传输线路子系统；所述各子系统可靠性模型包括：换流站单极子系统可靠性模型、换流站双极子系统可靠性模型、单极传输线路子系统可靠性模型和系统可靠性模型。进一步的，所述换流站单极元件子系统包括换流器、联接变压器及备用变压器、换流变断路器、母线和极控；所述换流站双极元件子系统包括站控；所述单极传输线路系统包括单极直流输电线路及与单极直流输电线路串联的直流极母线设备。进一步的，所述子系统可靠性模型的状态概率按下式计算：式中，P(s)为状态概率，N是元件数量；Nf和N-Nf:状态s的失效和未失效的元件数量；Pi和Qi分别是第i个元件可用率和不可用率,分别按下式计算：式中，μi：元件的修复率；λi：元件的故障率。进一步的，根据所述状态概率得到失效概率，如下式：式中，Pf为累计失效概率；G：失效状态的集合；，进一步的，所述子系统可靠性模型的状态频率如下式：式中，f(s)为子系统的状态频率，λk：元件k从状态s离开的转移率；进一步的，根据所述状态频率计算失效频率，如下式：式中，Ff为累计失效频率，fnm：换流站单极元件子系统从状态n向状态m的转移频率。进一步的，运行容量概率频率的计算包括：(1)分别按下式计算子系统可靠性模型的等效故障率λs和修复率μs：(2)根据等效故障率和修复率计算子系统可靠性模型的状态概率和状态频率，并对各子系统的容量按照无故障系统状态的容量赋值；(3)由下式得到运行容量概率表：式中，G表示容量为C的枚举事件的集合。进一步的，根据所述运行容量概率表，将停运容量按频率加权求和得到系统不可用率；其中，系统双极停运概率和频率是容量为0的概率和频率；系统单极停运概率和频率是容量为0.5的概率和频率。本专利技术还提供一种柔性直流输电系统的可靠性评估装置，所述装置包括：划分单元，用于将所述直流输电系统划分为多个子系统；计算单元，用于计算各子系统可靠性模型的状态频率和状态概率；评估单元，用于根据子系统可靠性模型的状态频率和状态概率计算系统的运行容量概率频率和系统不可用率。进一步的，所述计算单元包括：建模子单元，用于根据划分后的柔性直流输电系统建立换流站单极子系统可靠性模型、换流站双极子系统可靠性模型、单极传输线路子系统可靠性模型和系统可靠性模型。进一步的，所述评估单元包括：子系统状态计算子单元，用于根据子系统内元件的可用率和不可用率计算子系统的状态频率和状态概率；评估子单元，用于根据子系统的状态频率和状态概率计算系统的运行容量概率频率；用于根据运行容量概率频率表计算系统可靠性指标；用于根据停运容量按概率加权求和，计算系统不可用率，并以此评估系统可靠性。与最接近的现有技术比，本专利技术提供的技术方案具有以下优异效果：(1)本专利技术提供的技术方案提出了柔性直流输电系统划分方法，将直流输电系统划分为多个子系统后分别建立可靠性模型，并计算各子系统可靠性模型的状态频率和状态概率，进而确定柔性直流输电系统的运行容量概率频率以及系统的不可用率，根据系统的不可用率评估系统可靠性；其柔性直流输电系统划分为各子系统，能更易简单、清晰地表达柔性直流输电系统各部分的逻辑关系，为不同运行状态的分析提供了方便；且明确了柔性直流输电系统结构与运行模式。(2)本专利技术提供的技术方案提出了柔性直流输电系统可靠性模型，各子系统可靠性计算模型，通过对柔性直流系统的可靠性评估，辨识柔性直流输电系统的薄弱环节，并提了可行的增强型方案进行可靠性成本效益的分析。(3)本专利技术提供的柔性直流输电系统可靠性模型，结合可靠性计算方法即可对柔性直流输电系统可靠性进行评估，通过对柔性直流输电系统进行可靠性评估可准确分析柔性直流输电系统固有的可靠性水平；可有针对性的开展柔性直流输电系统可靠性优化分析。附图说明图1为本专利技术提供的柔性直流输电工程子系统划分图；图2为本专利技术提供的柔性直流输电工程元件级可靠性框图；图3为本专利技术提供的柔性直流输电工程子系统级可靠性框图；图4为本专利技术提供的系统单个枚举事件容量状态的确定图。具体实施方式以下将结合说明书附图，以具体实施例的方式详细介绍本专利技术提供的技术方案。本专利技术提供的技术方案提出了柔性直流输电系统的划分方法，将柔性直流输电系统划分为换流站单极子系统、换流站双极子系统以及单极传输线路子系统三部分，对柔性直流输电系统内部特性进行充分研究，全面考虑相互间的关系，得出能表征整个系统运行状态及其转移关系的逻辑关系图，如图1所示：①换流站单极元件子系统换流站单极元件子系统由换流站内的单极元件组成，主要包括换流器、联接变压器及其备用变压器、换流变断路器、母线、极控等构成，它们任意一台设备故障就会导致换流站单极停运。②换流站双极元件子系统换流站双极子系统主要由换流站双极元件构成，双极元件指其故障会造成换流站双极停运，主要是站控等。③单极传输线路子系统传输线路子系统主要包括单极直流输电线路，及与其串联的直流极母线设备，例如电抗器、避雷器、直流套管等。本专利技术提供的技术方案在分析柔性直流输电系统时构建系统级可靠性模型，包括换流站单极子系统可靠性模型、换流站双极子系统可靠性模型、单极传输线路子系统可靠性模型以及系统可靠性模型四部分内容：①换流站单极元件子系统可靠性模型换流站单极元件子系统主要由换流器、联接变压器及其备用本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种柔性直流输电系统的可靠性评估方法，其特征在于，所述方法包括：将所述直流输电系统划分为多个子系统；计算各子系统可靠性模型的状态频率和状态概率；根据所述子系统可靠性模型的状态频率和状态概率确定系统的运行容量概率频率和系统不可用率。

【技术特征摘要】
1.一种柔性直流输电系统的可靠性评估方法，其特征在于，所述方法包括：将所述直流输电系统划分为多个子系统；计算各子系统可靠性模型的状态频率和状态概率；根据所述子系统可靠性模型的状态频率和状态概率确定系统的运行容量概率频率和系统不可用率。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述子系统划分方法包括：根据设备类型、故障后果和可靠性逻辑关系进行划分；所述子系统包括换流站单极元件子系统、换流站双极元件子系统和单极传输线路子系统；所述各子系统可靠性模型包括：换流站单极子系统可靠性模型、换流站双极子系统可靠性模型、单极传输线路子系统可靠性模型和系统可靠性模型。3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述换流站单极元件子系统包括换流器、联接变压器及备用变压器、换流变断路器、母线和极控；所述换流站双极元件子系统包括站控；所述单极传输线路系统包括单极直流输电线路及与单极直流输电线路串联的直流极母线设备。4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述子系统可靠性模型的状态概率按下式计算：式中，P(s)为状态概率，N是元件数量；Nf和N-Nf:状态s的失效和未失效的元件数量；Pi和Qi分别是第i个元件可用率和不可用率,分别按下式计算：式中，μi：元件的修复率；λi：元件的故障率。5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，根据所述状态概率得到失效概率，如下式：式中，Pf为累计失效概率；G：失效状态的集合。6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述子系统可靠性模型的状态频率如下式：式中，f(s)为子系统的状态频率，λk：元件k从状态s离开的转移率。7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，根据所述状态频率计算失效频率，如下式：式中，Ff为累计...

【专利技术属性】
技术研发人员：涂莉，杨杰，许韦华，王晓宇，阳岳希，周季，
申请(专利权)人：全球能源互联网研究院，国家电网公司，国网江苏省电力公司经济技术研究院，
类型：发明
国别省市：北京,11