本发明属于电力系统及其自动化技术领域，更准确地说，本发明涉及一种直流功率实时可提升能力的计算方法。
背景技术：
目前，我国多个地区已经形成了多直流馈入的网架格局，利用直流系统的紧急功率支援(edcps)能力，与交流系统的其他紧急控制措施相比，对改善大功率冲击扰动下交流系统的暂态稳定性，控制代价更小，控制也更快速、可靠。然而对于直流功率的实时可提升能力却没有明确的计算方法，一般只能获得直流输电的过负荷能力，长期最大过负荷电流一般为额定电流的1.1倍；暂态过负荷能力可达1.5倍额定电流，能持续3s。但是，直流系统是否能够在任何运行方式下都能够瞬时达到最大过负荷运行的状态对紧急控制的效果具有重大的影响，因为不合理的直流功率紧急提升指令，不仅有可能实际提升量达不到设定值，甚至有可能破坏系统的安全稳定运行，造成连锁故障。
对交流输电系统而言，尤其是超高压、特高压直流，由于直流输送的容量均较大，因此当直流满功率运行时，直流近区断面的潮流均较重，直流功率提升后对近区通道的静稳和暂稳裕度均产生一定的影响。在直流功率提升时，首先需要确保的是近区的断面潮流均不超过热稳和暂稳极限。
对直流输电系统而言，改变直流输电系统传输电流的大小可以通过调节整流侧和逆变侧的触发控制角、整流侧和逆变侧的换流变压器的阀侧空载电压实现。触发角具有极快的响应速度，通常在1～4ms之内；而阀侧空载电压由于要通过改变换流变压器的变比来调节，因此其响应速度比调节触发控制角要慢得多，一般需要5～10s。因此，对于利用直流功率紧急支援能力的紧急控制，关键在于短时间内直流能够瞬时提升的功率。在该暂态过程中，直流系统能够发挥作用的控制量一般只有整流侧和逆变侧的触发控制角。在降低触发角的同时，直流系统有功功率增大，也增加了系统无功功率的消耗，导致交流电压跌落，为确保直流电流维持不变，则需要进一步减小触发角。当触发角降至最小值时，整流站将由原来的定电流控制切换为定αmin控制(αmin为整流站最小的触发延迟角)，限制直流有功的提升，此时逆变侧自动转为定电流控制，其整定值比整流侧整定值小0.1p.u.。由于直流紧急提升功率需要大量无功的支撑，不合理的直流提升指令可能会恶化系统电压，甚至导致直流换相失败。因此，在交流系统电压支撑能力不足，无功补偿不充足的情况下，需要明确直流功率的实时提升能力，确保直流功率提升能够准确跟随指令有效提升至目标值。
技术实现要素：
本发明的目的是：针对现有技术的不足，提供一种直流功率实时可提升能力的计算方法。
具体地说，本发明是采用以下的技术方案来实现的，包括下列步骤：
1)获得直流能够短时安全运行的最大过负荷功率pmax.dc，得到受制于直流本身能力约束的最大可提升功率δpmax.dc为：
δpmax.dc＝pmax.dc-p0
其中，p0为当前直流有功功率；
2)根据电网当前的运行网架结构和运行方式，确定由交流系统断面潮流输送能力决定的直流最大可提升功率为δpmax.ac；
3)根据直流当前运行方式确定实时可运行的最大功率pmax.on，得到受制于直流运行方式约束的最大可提升功率δpmax.on为：
δpmax.on＝pmax.on-p0
4)综合多个限制因素的直流功率实时提升能力为：
δpmax＝min(δpmax.ac,δpmax.dc,δpmax.on)
5)基于在线实时数据，校核当直流功率提升至p＝p0+δpmax时交流系统的暂态稳定性，若暂态稳定裕度小于系统允许的运行下限时，令δpmax＝δpmax-δp，校核当直流功率提升至p＝p0+δpmax时交流系统的暂态稳定性，其中δp为逐渐降低校核功率的梯度值，其取值越小，则得到的直流实时可提升功率越精确；否则，当δpmax＞0时，说明直流功率实时提升能力为δpmax；当δpmax≤0时，说明该直流不具备实时功率提升能力。
上述技术方案的进一步特征在于，所述步骤2)中确定由交流系统断面潮流输送能力决定的直流最大可提升功率的方法，具体如下。
设与直流输送功率存在耦合性的交流断面为端面j，其传输功率的稳定极限为pjmax，因此受制于断面j的稳定运行极限，直流最大允许提升的功率为
式中，pj0为断面j当前的运行潮流；kj为增大单位功率的直流量时断面j潮流的变化值；
若与直流输送功率存在耦合性的交流断面有n个，则受制于n个耦合断面潮流稳定运行极限，直流最大允许可提升功率为：
δpmax.ac＝min(δpmax.ac(1),δpmax.ac(j)…δpmax.ac(n))(j＝1,2……n)。
上述技术方案的进一步特征在于，所述步骤3)中根据直流当前运行方式确定实时可运行的最大功率的方法，具体如下：
3-1)监测当前直流电流平均值i0，整流站极对地直流电压ud0，整流器的触发角α0，设整流站每相的换相电抗为xr1，直流回路电阻为r，以及直流允许运行的最小触发角为αmin；
当α0＞αmin时，转至步骤3-2)，否则，直接转至步骤3-7)；
3-2)计算得到换流变压器阀侧空载线电压有效值u0为：
其中，n1为换流站每极中的6脉动换流器数；
整流站直流功率为pd0：
pd0＝ud0i0
换流站消耗的无功功率q0为：
3-3)设电流的增大幅度为δi，则增大的电流i1为：
i1＝i0+δi
计算电流增大后的直流电压ud1和直流功率pd1为：
ud1＝ud0+rδi
pd1＝ud1i1
3-4)根据当前状态下交流侧的雅克比矩阵和整流站换流器消耗的无功变化求取电流增大后的换流变压器阀侧空载线电压有效值，具体方法如下：
从直流接入点来看，交流系统的端口特性用雅克比矩阵方程表示为
其中，p和q分别为交流电网向直流整流站注入的有功和无功功率；δ为等效的交流单端口网络的交流等效电势与直流接入点交流电压的相角差；u为直流接入点交流电压的幅值，δp、δq、δδ、δu分别对应的是交流电网注入直流整流站的有功功率的变化量、交流电网注入直流整流站的无功功率的变化量、交流等效电势与直流接入点交流电压相角差的变化量和直流接入点交流电压幅值的变化量；
此时，换流变压器阀侧空载线电压有效值u1为：
其中，
3-5)计算电流增大后整流器的触发角α1为：
3-6)令i0＝i1，ud0＝ud1，α0＝α1，若α0＞αmin，则返回步骤3-2)；否则，转至步骤3-7)；
3-7)由直流当前运行方式决定的直流最大运行功率为δpmax.on为：
pmax.on＝ud0i0。
本发明的有益效果如下：本发明方法在系统大扰动故障下，利用直流的紧急功率支援能力，快速有效调节注入交流系统的直流功率，最大限度弥补送受端电网的暂态不平衡功率，提高系统暂态稳定性。本发明能够基于交直流系统的当前运行状态以及交直流电网的固有特性，计算出直流当前的功率实时可提升能力，为系统在大扰故障下的紧急控制措施提供明确的可用动作量，一方面确保直流短时最大的紧急支援能力得到充分发挥，另一方面避免紧急控制指令与直流实际能力的失配，降低或消除紧急功率支援过程中由于交流电压支撑不足导致的功率提升不达标甚至发生换相失败的事故风险，提高电网的暂态稳定性。
附图说明
图1是本发明方法的流程图；
具体实施方式
下面参照附图对本发明作进一步详细描述。
实施例1：
本实施例的基本原理是：基于直流的当前运行方式，确定功率实时可提升能力，一方面避免直流功率提升后，直流近区断面潮流越过输送功率极限，破坏交流电网的安全稳定运行，另一方面避免直流紧急功率支援过程中，由于换流站交流电压过低，不够维持直流电流跟随直流功率调节装置输出的电流整定值，造成直流的实际提升功率不达标，甚至由于电压的大幅度跌落导致换相失败的问题。该方法在考虑直流过负荷能力的前提下，综合考虑交流系统和直流本身运行方式的制约，基于准稳态方程，计算直流功率的实时最大可提升能力。对于交流输电断面的约束，在已知网架结构的基础上，根据潮流转移比和线路稳定限额，以及断面实时运行功率可以估算出直流允许提升的最大功率；对于直流本身的制约因素，分析最常采用的整流站定电流，逆变站定电压控制方式下的直流实时可提升能力，采用摄动法，逐渐增大直流电流，计及直流输送有功和无功消耗的增大对交流电压的影响，计算出此时整流器的触发角，在此迭代计算过程中，当触发角刚好降至最小触发角时，直流控制方式即将转为最小触发角控制，此时的功率即为由直流本身的运行方式决定的最大可实时提升功率。其具体实施步骤如图1所示。
图1中步骤1描述的是受制于直流本身能力约束的最大可提升功率的计算方法。
首先获得直流能够短时(一般为2小时)安全运行的最大过负荷功率pmax.dc，则受制于直流本身能力约束的最大可提升功率δpmax.dc为：
δpmax.dc＝pmax.dc-p0
其中，p0为当前直流有功功率。
图1中步骤2描述的是根据电网当前的运行网架结构和运行方式，确定由交流系统断面输送能力决定的直流最大可提升功率为δpmax.ac，具体如下。
设与直流输送功率存在耦合性的交流断面为端面j，其传输功率的稳定极限为pjmax，因此受制于断面j的稳定运行极限，直流最大允许提升的功率为：
式中，pj0为断面j当前的运行潮流；kj为增大单位功率的直流量时断面j潮流的变化值。
若与直流输送功率存在耦合性的交流断面有n个，则受制于n个耦合断面潮流稳定运行极限，直流最大允许可提升功率为：
δpmax.ac＝min(δpmax.ac(1),δpmax.ac(j)…δpmax.ac(n))(j＝1,2……n)。
图1中步骤3描述的是根据直流当前运行方式确定实时可运行的最大功率pmax.on。则受制于直流运行方式约束的最大可提升功率δpmax.on为：
δpmax.on＝pmax.on-p0
根据直流当前运行方式确定实时可运行的最大功率的方法，具体如下：
3-1)监测当前直流电流平均值i0，整流站极对地直流电压ud0，整流器的触发角α0，设整流站每相的换相电抗为xr1，直流回路电阻为r，以及直流允许运行的最小触发角为αmin(一般为5°)。
当α0＞αmin时，转至步骤3-2)，否则，直接转至步骤3-7)。
3-2)计算得到换流变压器阀侧空载线电压有效值u0为：
其中，n1为换流站每极中的6脉动换流器数。
整流站直流功率pd0为：
pd0＝ud0i0
换流站消耗的无功功率q0为：
3-3)设电流的增大幅度为δi，则增大的电流i1为：
i1＝i0+δi
计算电流增大后的直流电压ud1和直流功率pd1为：
ud1＝ud0+rδi
pd1＝ud1i1
3-4)根据当前状态下交流侧的雅克比矩阵和整流站换流器消耗的无功变化求取电流增大后的换流变压器阀侧空载线电压有效值，具体方法如下。
从直流接入点来看，交流系统的端口特性可以用雅克比矩阵方程表示为
其中，p和q分别为交流电网向直流整流站注入的有功和无功功率；δ为等效的交流单端口网络的交流等效电势与直流接入点交流电压的相角差；u为直流接入点交流电压的幅值，δp、δq、δδ、δu分别对应的是交流电网注入直流整流站的有功功率的变化量、交流电网注入直流整流站的无功功率的变化量、交流等效电势与直流接入点交流电压相角差的变化量和直流接入点交流电压幅值的变化量。
此时，换流变压器阀侧空载线电压有效值u1为：
其中，
3-5)计算电流增大后整流器的触发角α1为：
3-6)令i0＝i1，ud0＝ud1，α0＝α1，若α0＞αmin，则返回步骤3-2)。否则，转至步骤3-7)。
3-7)由直流当前运行方式决定的直流最大运行功率为：
pmax.on＝ud0i0
图1中步骤4描述的是综合多个限制因素的直流功率实时提升能力的计算方法，具体为：
δpmax＝min(δpmax.ac,δpmax.dc,δpmax.on)
图1中步骤5描述的是在线暂态稳定校核过程，具体为：基于在线实时数据，校核当直流功率提升至p＝p0+δpmax时交流系统的暂态稳定性，若暂态稳定裕度小于系统允许的运行下限时，令δpmax＝δpmax-δp，重新校核当直流功率提升至p＝p0+δpmax时交流系统的暂态稳定性，其中δp为逐渐降低校核功率的梯度值，其取值越小，则得到的直流实时可提升功率越精确；否则，当δpmax＞0时，说明直流功率实时提升能力为δpmax；当δpmax≤0时，说明该直流不具备实时功率提升能力。
虽然本发明已以较佳实施例公开如上，但实施例并不是用来限定本发明的。在不脱离本发明之精神和范围内，所做的任何等效变化或润饰，同样属于本发明之保护范围。因此本发明的保护范围应当以本申请的权利要求所界定的内容为标准。