[發明專利]基于雙極對稱特征的特高壓直流輸電系統可靠性計算方法

有效

• 申請號: 201710230012.7
• 申請日: 2017-04-10
• 公開（公告）號: CN106972517B
• 公開（公告）日: 2019-04-02
• 發明（設計）人: 吳華華;張俊;嚴耀良;張靜煒;趙巍;周衛國;楊曉雷;方紅曉;蔣星;丁一
• 申請（專利權）人: 國網浙江省電力公司;國網浙江省電力公司嘉興供電公司;浙江大學
• 主分類號: H02J3/36
• 分類號: H02J3/36
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 林超

本發明公開了一種基于雙極對稱特征的特高壓直流輸電系統可靠性計算方法。根據特高壓直流輸電系統的拓撲結構及其元件可靠性參數，進行串聯簡化獲得特高壓直流輸電系統的單極等效模型和各組件可靠性參數，根據所有可能的故障狀態及其各故障狀態之間的轉換關系，建立單極狀態空間模型，構建包含有容量狀態轉移矩陣X的微分方程，再計算求得故障狀態對應的穩態概率，將相同容量狀態合并獲得單極中正常運行換流橋個數NT對應的累計概率，再根據累計概率獲得雙極中正常運行換流橋個數對應的穩態概率。本發明簡化了特高壓直流輸電系統狀態空間復雜性和計算步驟，便于快速評估特高壓直流輸電系統可靠性和基于此的電力系統運行規劃工作的展開。

技術領域

本發明涉及一種電力系統輸電部分可靠性計算方法，特別是涉及了一種基于雙極對稱特征的特高壓直流輸電系統可靠性計算方法。

背景技術

我國面臨著負荷中心和能源基地分布不均衡的矛盾，用電大省多集中在東南沿海一帶，如珠三角和長三角地區，而能源基地多集中于中西部地區，如長江金沙江上游水能資源豐富的西南地區和煤炭資源豐富的三北地區。負荷中心“電荒”和電源中心“窩電”并存，解決這一矛盾的關鍵是建設特高壓為主的電力輸送通道，而特高壓直流又以其控制方式靈活、快速，可點對點、大功率、遠距離直接將電力輸送至負荷中心，成為負荷中心承載區外來電的首選方案。特高壓的接入對受端電網是一把雙刃劍，若直流發生雙極閉鎖故障，會造成潮流轉移和功率缺額，對受端電網產生較大的系統沖擊，嚴重影響電網的安全穩定運行。因此，研究特高壓直流輸電系統的可靠性具有重要的現實意義。

目前特高壓直流輸電系統的可靠性分析方法主要有解析法和模擬法兩大類，模擬法主要是蒙特卡洛模擬，而解析法則包括頻率和持續時間法、故障樹分析法、串并聯分析法等。但蒙特卡洛采樣方法隨著系統采樣系統規模增大，狀態評估時間明顯增加；但故障樹分析法不能處理多狀態元件，也無法計算故障頻率和持續時間；串并聯分析方法無法考慮特高壓直流輸電系統元件受迫停運效應和恢復效應。因此基于狀態空間轉移的頻率和持續時間方法稱為特高壓直流輸電系統可靠性分析的主流，現有的計算方法對特高壓直流輸電系統進行子系統劃分，充分考慮了特高壓直流輸電系統結構特點及多種運行方式，由換流變壓器組、換流站、雙極系統層層遞進，充分考慮了特高壓直流輸電系統拓撲結構，較為準確地反映了特高壓直流輸電系統的實際情況。但上述模型狀態空間結構復雜，狀態枚舉及轉移時容易出現遺漏和疏忽，且計算繁雜，因此快速評估特高壓直流輸電系統可靠性的方法成為電力系統運行規劃的需要。

發明內容

針對上述背景技術中的問題，本發明提供了一種基于雙極對稱特征的特高壓直流輸電系統可靠性計算方法，可快速評估特高壓直流輸電系統可靠性，便于指導電力系統調控運行。

特高壓直流輸電系統可靠性體系眾多，本發明的技術方案主要針對各容量狀態概率進行計算，采用以下步驟進行計算特高壓直流輸電系統的可靠性結果：

1)根據特高壓直流輸電系統拓撲結構和元件可靠性參數，串聯簡化得到單極模型及單極模型各組件可靠性參數。

2)根據特高壓直流輸電系統單極等效模型，確定其狀態空間模型

3)根據特高壓直流輸電系統單極狀態空間模型，可進一步推導出各容量狀態轉移矩陣，計算各容量狀態平穩概率并進行狀態合并。

4)采用通用生成函數方法，綜合考慮交流濾波器備用效應和備用恢復效應，計算雙極系統容量狀態和平穩概率。

因此本發明是采用狀態空間和通用生成函數結合方法，充分利用特高壓直流輸電系統雙極對稱特征，計算獲得穩態概率，作為各容量狀態可靠性結果，具體采用以下步驟進行計算：

1)根據特高壓直流輸電系統的拓撲結構及其元件可靠性參數，進行串聯簡化獲得特高壓直流輸電系統的單極等效模型和單極等效模型中各組件可靠性參數；