基于机组静态及动态电压支撑效果的直流近区最小开机确定方法、装置及系统与流程

本发明属于电力系统及其自动化技术领域，具体涉及一种基于机组静态及动态电压支撑效果的直流近区最小开机确定方法、装置及系统。

背景技术：

在大规模新能源接入的送端电网中，由于新能源机组无法提供惯量及电压支撑，直流送端系统承受电压扰动的能力下降，直流换相失败、再启动、交流线路单瞬故障等常见扰动，都可能引发特高压直流送受端连锁性严重故障，并成为电网故障新常态，这就对直流近区电网常规机组最小开机方式及对应的最小开机出力都提出了更高要求。

现有技术中的机组最小开机确定一般是从各局部区域相关断面入手，研究确保断面安全稳定及不越限的断面内常规机组最小开机方式，制约最小开机方式的因素主要是热稳、动稳、电压、频率等安全稳定问题。对于直流近区最小开机，一般结合实际工程电源和电网建设，通过大量仿真分析确定直流近区常规电源安排和输送能力，对于不同直流配套机组支撑效果仅通过机组容量和接入地理位置进行区分，而不考虑机组对其他直流支撑效果。

为确保直流稳定运行，需同时考虑直流常规扰动导致的稳态过电压、暂态过电压等电压稳定问题，以及稳控切机措施、潮流组织方面的直流近区最小开机方式，为调度运行人员合理安排运行提供支撑。因此，寻求一种考虑电压支撑效果的直流最小开机方法尤为重要。

技术实现要素：

针对上述问题，本发明提出一种基于机组静态及动态电压支撑效果的直流近区最小开机确定方法、装置及系统，确定直流近区机组优化开机顺序，实现相同开机容量下机组最大电压支撑效果。

实现上述技术目的，达到上述技术效果，本发明通过以下技术方案实现：

第一方面，本发明提供了一种基于机组静态及动态电压支撑效果的直流近区最小开机确定方法，包括：

获取机组静态电压支撑效果指标；

获取直流预想故障集，所述获取直流预想故障集中包括若干个故障子集；

基于所述直流预想故障集构建限制性故障集；

计算出所述限制性故障集中任一故障下机组动态电压支撑效果指标；

基于所述机组静态电压支撑效果指标及动态电压支撑效果指标确定直流机组及配套机组开机顺序；

按照所述开机顺序控制逐次增加一台开机，重新对限制性故障集中的故障进行暂态电压安全裕度评估，直至直流预想故障集中所有故障子集暂态安全，满足所有故障子集暂态安全的机组总出力即为满足电压稳定的直流最小开机容量；

按照直流及配套机组开机顺序，以满足直流闭锁最大可承担不平衡功率为原则，确定稳控切机容量；

选取稳控切机容量和满足电压稳定的直流最小开机容量的最大值作为直流近区最终的最小开机容量，完成直流近区最小开机确定。

优选地，所述机组静态电压支撑效果指标的计算步骤包括：

获取全网直流机组及配套机组台数和容量信息；

计算出投退单台机组对直流换流站短路容量变化；

确定出机组静态电压支撑效果指标，所述机组静态电压支撑效果指标为：

其中，pi为机组i的额定功率，sj0为直流换流站j对应的换流母线处短路容量初值，sij'为退出机组i后直流换流站j对应的换流母线处短路容量；fij值越大，表明直流对机组功率变化越敏感，即该机组对保持直流近区电压稳定能力越强。

优选地，所述基于所述直流预想故障集构建限制性故障集，包括以下步骤：

基于所述直流预想故障集进行暂态电压安全评估，得到各故障子集下暂态电压安全裕度ηv；

选出所有暂态电压安全裕度为负值的故障组成限制性故障集。

优选地，所述机组动态电压支撑效果指标为：

其中，qij(t)为直流换流站j故障下机组i无功随时间变化函数，qij0为直流换流站j故障下机组i初始无功出力，t0为直流故障发生时刻，tlim为故障后直流换流站交流母线电压恢复至安全运行范围时刻，mj为直流换流站j暂态电压安全裕度为负值的限制性故障个数，sni为机组i额定容量；dij值越大，表明机组对直流故障下无功响应越灵敏，对该直流动态电压支撑越强。

优选地，所述基于所述机组静态电压支撑效果指标及动态电压支撑效果指标确定直流机组及配套机组开机顺序包括以下步骤：

获取与直流换流站j相配套的机组开机顺序计算公式：

其中：为静态电压支撑能力权重系数；fij为机组静态电压支撑效果指标；dij为机组动态电压支撑效果指标；

按照kij从大到小的顺序依次排列，确定直流机组及配套机组的开机先后顺序。

优选地，所述取0.5。

优选地，所述稳控切机容量wj的计算公式为：

wj＝pnj-β

其中，pnj为直流换流站j输电功率，β为直流闭锁最大可承担不平衡功率。

第二方面，本发明提供了一种基于机组静态及动态电压支撑效果的直流近区最小开机确定装置，包括：

第一获取模块，用于获取机组静态电压支撑效果指标；

第二获取模块，用于获取直流预想故障集，所述获取直流预想故障集中包括若干个故障子集；

限制性故障集构建模块，用于基于所述直流预想故障集构建限制性故障集；

机组动态电压支撑效果指标计算模块，用于计算出所述限制性故障集中任一故障下机组动态电压支撑效果指标；

机组开机顺序确定模块，用于基于所述机组静态电压支撑效果指标及动态电压支撑效果指标确定直流机组及配套机组开机顺序；

直流最小开机容量确定模块，用于按照所述开机顺序控制逐次增加一台开机，重新对限制性故障集中的故障进行暂态电压安全裕度评估，直至直流预想故障集中所有故障子集暂态安全，满足所有故障子集暂态安全的机组总出力即为满足电压稳定的直流最小开机容量；

稳控切机容量确定模块，用于按照直流及配套机组开机顺序，以满足直流闭锁最大可承担不平衡功率为原则，确定稳控切机容量；

直流近区最终的最小开机容量确定模块，用于选取稳控切机容量和满足电压稳定的直流最小开机容量的最大值作为直流近区最终的最小开机容量，完成直流近区最小开机确定。

第三方面，本发明提供了一种基于机组静态及动态电压支撑效果的直流近区最小开机确定系统，包括：

处理器，适于实现各种指令；

存储设备，适于存储多条指令，所述指令适于由处理器加载并执行第一方面中任一项所述的步骤。

与现有技术相比，本发明的有益效果：

本发明综合考虑各因素后确定直流近区最小开机，可保障直流限制故障下系统电压稳定：当发生直流故障导致稳态、暂态过电压或潮流大范围转移时，根据机组静态及动态电压支撑效果指标值确定直流配套机组开机顺序，实现相同开机容量下机组最大电压支撑效果，为调度运行人员合理安排运行提供支撑。

附图说明

图1所示为本发明一种具体实施例的方法流程示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

下面结合附图对本发明的应用原理作详细的描述。

实施例

如图1所示，本实施例提供了一种基于机组静态及动态电压支撑效果的直流近区最小开机确定方法，包括：

步骤(1)获取全网直流机组及配套机组台数和容量信息，并计算投退单台机组对直流换流站短路容量变化，确定出机组静态电压支撑效果指标；

在本发明实施例的一种具体实施方式中，所述机组静态电压支撑效果指标不仅考虑机组对所配套直流的支撑效果，还可用于评价多回直流的支撑效果，因此，机组i对直流j的静态电压支撑效果指标为：

式中：pi为机组i的额定功率，sj0为直流换流站j对应的换流母线处短路容量初值，sij'为退出机组i后直流换流站j对应的换流母线处短路容量。fij值越大，表明直流对机组功率变化越敏感，即该机组对保持直流近区电压稳定能力较强；

步骤(2)获取直流预想故障集，在本发明实施例的一种具体实施方式中，所述直流预想故障集包括直流闭锁、再启动、换相失败等故障子集；

步骤(3)基于所述直流预想故障集进行暂态电压安全评估，得到各故障子集下暂态电压安全裕度ηv，对各故障子集下暂态电压安全裕度值按从小到大的次序排列，其中，0代表临界稳定、负值代表暂态不稳定、正值代表稳定，绝对值越大稳定度越高，选出所有暂态电压安全裕度为负值的故障组成限制性故障集，计算所述限制性故障集中任一故障(即限制性故障)下机组动态电压支撑效果指标；若直流预想故障集中所有预想故障下暂稳电压安全裕度均大于零，则系统暂态电压安全；本发明实施例中的各故障子集下暂态电压安全裕度ηv可以采用现有技术来实现，因此，本发明中不做过多赘述；

在本发明实施例的一种具体实施方式中，定义直流预想事故集下机组无功出力随时间变化积分加权与机组额定容量的比值为机组动态电压支撑效果指标，该指标不仅考虑机组对所配套直流的动态电压支撑效果，还可用于评价多回直流的支撑效果。因此，机组i对直流j故障扰动下的机组动态电压支撑效果指标为：

式中：qij(t)为直流换流站j故障下机组i无功随时间变化函数，qij0为直流换流站j故障下机组i初始无功出力，t0为直流故障发生时刻，tlim为故障后直流换流站交流母线电压恢复至安全运行范围时刻，mj为直流换流站j暂态电压安全裕度为负值的限制性故障个数，sni为机组i额定容量。dij值越大，表明机组对直流故障下无功响应越灵敏，对该直流动态电压支撑较强。

步骤(4)基于所述机组静态电压支撑效果指标及动态电压支撑效果指标确定直流机组及配套机组开机顺序，按照该开机顺序控制逐次增加一台开机；重新对限制性故障集中的故障进行暂态电压安全裕度评估，直至所有故障子集暂态安全，满足所有故障子集暂态安全的机组总出力即为满足电压稳定的直流最小开机容量；

在本发明实施例的一种具体实施方式中，与直流换流站j相配套的机组开机顺序计算公

式为：

式中：为静态电压支撑能力权重系数，如无特别说明，一般取0.5。按照kij从大到小的顺序依次排列，确定直流配套机组的开机优先顺序。

步骤(5)按照直流及配套机组开机顺序，满足直流闭锁最大可承担不平衡功率确定稳控切机容量，即：直流近区最小开机不仅要满足电压约束，至少仍需满足稳控切机容量wj，所述稳控切机容量wj的计算公式为：

wj＝pnj-β

式中：pnj为直流j输电功率，β为直流闭锁最大可承担不平衡功率，一般取为2100mw。

步骤(6)选取稳控切机容量和满足电压稳定的直流最小开机容量的最大值作为直流近区最终的最小开机容量。

实施例2

基于与实施例1相同的发明构思，本发明实施例中，提供了一种基于机组静态及动态电压支撑效果的直流近区最小开机确定装置，包括：

第一获取模块，用于获取机组静态电压支撑效果指标；

第二获取模块，用于获取直流预想故障集，所述获取直流预想故障集中包括若干个故障子集；

限制性故障集构建模块，用于基于所述直流预想故障集构建限制性故障集；

机组动态电压支撑效果指标计算模块，用于计算出所述限制性故障集中任一故障下机组动态电压支撑效果指标；

机组开机顺序确定模块，用于基于所述机组静态电压支撑效果指标及动态电压支撑效果指标确定直流机组及配套机组开机顺序；

直流最小开机容量确定模块，用于按照所述开机顺序控制逐次增加一台开机，重新对限制性故障集中的故障进行暂态电压安全裕度评估，直至直流预想故障集中所有故障子集暂态安全，满足所有故障子集暂态安全的机组总出力即为满足电压稳定的直流最小开机容量；

稳控切机容量确定模块，用于按照直流及配套机组开机顺序，以满足直流闭锁最大可承担不平衡功率为原则，确定稳控切机容量；

直流近区最终的最小开机容量确定模块，用于选取稳控切机容量和满足电压稳定的直流最小开机容量的最大值作为直流近区最终的最小开机容量，完成直流近区最小开机确定。

其余部分均与实施例1相同。

实施例3

基于与实施例1相同的发明构思，本发明实施例中，提供了一种基于机组静态及动态电压支撑效果的直流近区最小开机确定系统，包括：

处理器，适于实现各种指令；

存储设备，适于存储多条指令，所述指令适于由处理器加载并执行实施例1中任一项所述的步骤。

本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、cd-rom、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

以上结合附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本发明的保护之内。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。