[發明專利]一種交直流電網暫態穩定風險評估方法

有效

• 申請號: 201811518505.1
• 申請日: 2018-12-12
• 公開（公告）號: CN109524982B
• 公開（公告）日: 2020-06-16
• 發明（設計）人: 張國輝;李志中;劉萌;蘇建軍;王賓;張天寶;黃秉青;張婉婕;史方芳;楊超;李寬;趙斌超;王永波;李聰聰;梁正堂;石碩;李娜;佟新元
• 申請（專利權）人: 國網山東省電力公司電力科學研究院;清華大學;國家電網有限公司
• 主分類號: H02J3/36
• 分類號: H02J3/36;G06Q10/06;G06Q50/06
• 代理公司: 北京智繪未來專利代理事務所(普通合伙) 11689
• 代理人: 張紅蓮

本發明公開了一種交直流系統暫態穩定風險評估方法，屬于電力系統輸電線路繼電保護領域與人工智能領域的交叉領域。本發明采用直流控制系統大擾動狀態下的實時測量信息進行快速假想故障集的并行解析評估，以得到該次擾動基于假想故障集的連續換相失敗風險估計值。本發明提出的方法能夠基于交流擾動發生之后的測量信息快速評估直流輸電系統發生連續換相失敗的風險，克服了直流輸電系統運行風險難以評估的問題，同時基于直流換流站解析等值模型與并行計算加速了工程現場應用下的計算速度，具有廣泛的工程應用前景。

技術領域

本發明屬于電力系統穩定控制技術領域，涉及電力系統輸電線路繼電保護與人工智能交叉，特別涉及一種交直流混聯系統的直流系統運行狀態風險評估方法。

背景技術

隨著我國直流輸電技術的快速發展，我國已經形成世界上規模最大、電壓等級最高的交直流混合輸電系統。LCC-HVDC(基于電網換相整流器高壓直流輸電)的換流閥一般為晶閘管，其在運行過程中由于不斷變換閥的通斷狀態，為交直流混聯系統帶來了很強的非線性，加上直流系統的控制系統繁多，交直流系統強耦合，給交直流系統相互作用機理分析帶來了許多困難，阻礙了交直流系統繼電保護的優化配置。

為了提高交直流混聯電網的暫態穩定性，目前業界提出了直流輸電系統的暫態響應機制，即在交直流系統將發生因連續換相失敗而引發的大范圍功率波動之前對受端電網的潮流進行提前控制，從而減少直流系統連續換相失敗帶來的功率缺額的影響。但是，這種暫態響應機制依賴于交直流系統運行狀態的提前評估及預警，而可靠的評估方法因交直流系統的復雜性難以推進。如何評估直流系統的運行暫態失穩風險，依然是一個懸而未解的技術難題。

發明內容

本發明的目的是為了克服交直流混聯系統在大擾動之下的暫態穩定風險評估問題，有別于傳統的純物理機理建模方法，該方法基于數據建模和物理建模相結合的思想，利用網格狀的仿真大數據以及不斷在線增長的現場故障數據構建交直流響應機理故障集，基于該數據集獲得特定交流擾動引起的直流系統瞬時性的功率缺額之下交流系統的期望響應，并基于直流換流站的數學等值模型，對若干交流期望響應進行快速、并行的電氣量解析計算，從而根據各電氣量的解析解計算對應的交直流系統暫態穩定風險指數。

為了使讀者更好地理解本發明的技術方案，在介紹技術方案之前，首先對本發明所使用的技術術語說明如下：

交直流控保系統：指的是包括直流換流閥控制器本體在內的一系列具有記錄現場運行數據錄波能力的控制器集合；

直流控制系統：指的是直流系統換流閥本體控制器，一般包括定電流控制器、定電壓控制器、定γ角控制器、電流裕度控制器、α_min控制器；

直流控制系統的狀態變量：主要指的是直流換流閥控制器的極控級的相關PI控制器的積分器輸出量，因其為一積分器輸出，不能突變，故在求解數值積分時作為一個狀態變量進行初值迭代；本發明需要對直流系統換流閥控制器中的所有控制器的PI環節的輸出量進行實時記錄，這些PI環節的輸出量即使控制系統的狀態變量；

為實現上述發明目的，本發明具體采用以下技術方案：

一種交直流電網暫態穩定風險評估方法，其特征在于，所述暫態穩定風險評估方法包括以下步驟：

步驟1：構建交直流混聯電網的故障集故障集中數據包括離線仿真數據和真實錄波數據

步驟2：對步驟1所構建的交直流混聯電網故障集數據進行分析，為每一個故障情境即擾動情境標定與交流故障等值的故障容量ΔP_ac，同時記錄下直流控制系統的狀態變量和逆變側的延遲觸發角

步驟3：在交直流混聯電網的運行過程中，交直流控保系統對交直流混聯電網的運行狀態狀態進行實時在線監測，若發生交流擾動，估算則估算交流系統的故障容量