基于速降直流灵敏度的交流线路故障安控量在线评估方法
【专利摘要】本发明提供一种基于速降直流灵敏度的交流线路故障安控量在线评估方法，包括以下步骤：判断是否为首次计算离线数据或交流线路运行状态发生改变，若是，则更新离线数据，否则保持原离线数据不变；确定关键交流线路过载量；计算速降直流安控量，并确定约束交流线路。本发明可在线自动快速计算直流换流站一、二级断面线路N-2故障的安控措施，计算结果准确，可大幅减少人工计算强度，提高电网方式人员的工作效率，且适用于大容量直流馈入后，受近区线路热稳限制存在潮流疏散问题的受端交流系统。
【专利说明】
基于速降直流灵敏度的交流线路故障安控量在线评估方法
技术领域
[0001] 本发明属于电力系统运行与控制领域，具体涉及一种基于速降直流灵敏度的交流 线路故障安控量在线评估方法。
【背景技术】
[0002] 为保证电力系统的安全稳定运行，除了建立合理的电网结构、安排合理的运行方 式外，还应配套适当的安全稳定控制措施。随着我国特高压直流的快速发展，直流线路输电 功率大幅度提升，与以往常规直流相比，特高压直流受换流站近区线路热稳约束，换流站近 区潮流疏散问题日益突出，尤其在近区线路检修方式下问题更为严重。目前电网运行方式 人员仍采取人工离线仿真分析的方法计算直流换流站一、二级断面的安控措施，该方法计 算方式安排多、工作强度大且容易出现人为疏漏和错误，不利于快速、准确且规范化制定相 应安控措施。
【发明内容】
[0003] 为了克服上述现有技术的不足，本发明提供一种基于速降直流灵敏度的交流线路 故障安控量在线评估方法，可在线自动快速计算直流换流站一、二级断面线路N-2故障的 安控措施，计算结果准确，可大幅减少人工计算强度，提高电网方式人员的工作效率，且适 用于大容量直流馈入后，受近区线路热稳限制存在潮流疏散问题的受端交流系统。
[0004] 为了实现上述发明目的，本发明采取如下技术方案：
[0005] 本发明提供一种基于速降直流灵敏度的交流线路故障安控量在线评估方法，所述 方法包括以下步骤：
[0006] 步骤1 :在线监测直流换流站一、二、三级断面交流线路运行状态，判断是否为首 次计算离线数据或交流线路运行状态发生改变，若是，则更新离线数据，否则保持原离线数 据不变；
[0007] 步骤2 :在线监测交流线路有功功率，针对线路N-2故障集中的每个故障，结合离 线数据中的潮流转移比确定关键交流线路过载量；
[0008] 步骤3 :针对导致关键交流线路过载的交流线路N-2故障，根据离线数据中的速降 直流灵敏度计算对应的速降直流安控量，并确定约束交流线路。
[0009] 所述步骤1中，通过每隔一个时间周期读取EMS系统中数据信息完成对直流换流 站一、二、三级断面交流线路运行状态的在线监测。
[0010] 直流换流站一级断面由直流换流站所有直接出线构成；
[0011] 直流换流站二级断面由一级断面上除一级断面直接出线以外的所有母线直接出 线构成；
[0012] 直流换流站三级断面由二级断面上除一级断面直接出线和二级断面上母线直接 出线以外的所有母线直接出线构成。
[0013] 所述交流线路运行状态包括交流线路处于正常运行状态和交流线路处于停运状 ο
[0014] 所述离线数据包括线路Ν-2故障集、关键交流线路集、潮流转移比和速降直流灵 敏度。
[0015] 所述线路Ν-2故障集包括直流换流站一、二级断面所有同杆并架交流线路Ν-2故 障，定义交流线路故障编号为i，i = l，2,…，^
[0016] 所述关键交流线路集为考虑实际电网运行情况，发生故障后换流站近区一、二级 断面潮流超过热稳极限的交流线路，定义关键交流线路编号为j，j = 1，2,…，m。
[0017] 所述潮流转移比Mjl表示为：
[0018] Mjl= APnjl/Pl0 (1)
[0019] 其中，Λ Pnijl为发生故障i前后关键交流线路j的有功功率变化量，P i。为发生故障 i的初始有功功率。
[0020] 所述速降直流灵敏度Njl表示为：
[0021] Njl=-APnjlZiP z (2)
[0022] 其中，Pz为直流功率速降量，一般取IOOMff ; APnjl为发生故障i后直流功率速Bpz 前后关键交流线路j的有功功率变化量。
[0023] 所述步骤2具体包括以下步骤：
[0024] 步骤2-1 :计算发生故障i后关键交流线路j的有功功率，表示为：
[0025] Pjl= P ^+MjlXPl0 (3)
[0026] 其中，Pj。为关键交流线路j的初始有功功率；
[0027] 步骤2-2 :关键交流线路过载量用Gu表示，关键交流线路j的热稳限额用P ^表示， 若 PjlS P r，则 Gjl= P M-Pr,否则 Gjl= 0。
[0028] 所述步骤3中，速降直流安控量用A1表示，有：
[0029] Ai= max (G VNji)+dA (4)
[0030] 其中，dA为裕度，约束交流线路为满足A1= G VNjl的关键交流线路。
[0031 ] 与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
[0032] 本发明提供一种基于速降直流灵敏度的交流线路故障安控量在线评估方法，可在 线自动快速计算直流换流站一、二级断面线路N-2故障的安控措施，计算结果准确，可大幅 减少人工计算强度，提高电网方式人员的工作效率，且适用于大容量直流馈入后，受近区线 路热稳限制存在潮流疏散问题的受端交流系统。
【附图说明】
[0033] 图1是本发明实施例中基于速降直流灵敏度的交流线路故障安控量在线评估方 法流程图；
[0034] 图2是本发明实施例中灵绍特高压直流受端近区电网结构示意图。
【具体实施方式】
[0035] 下面结合附图对本发明作进一步详细说明。
[0036] 本发明提供的基于速降直流灵敏度的交流线路故障安控量在线评估方法（图1)， 包括以下步骤：
[0037] 步骤I :在线监测直流换流站一、二、三级断面交流线路运行状态，判断是否为首 次计算离线数据或交流线路运行状态发生改变，若是，则更新离线数据，否则保持原离线数 据不变；
[0038] 步骤2 :在线监测交流线路有功功率，针对线路N-2故障集中的每个故障，结合离 线数据中的潮流转移比确定关键交流线路过载量；
[0039] 步骤3 :针对导致关键交流线路过载的交流线路N-2故障，根据离线数据中的速降 直流灵敏度计算对应的速降直流安控量，并确定约束交流线路。
[0040] 图2所示为本实施例研究的灵绍特高压直流受端近区电网结构示意图。
[0041] 绍兴换流站一级断面由绍兴换-涌潮双回线路、绍兴换-舜江双回线路以及绍兴 换-兰亭I线构成。
[0042] 绍兴换流站二级断面由涌潮-乔司、舜江-古越、舜江-河姆、兰亭-古越、兰 亭-凤仪双回线路以及兰亭-天一单回线路构成。
[0043] 绍兴换流站三级断面由乔司-仁和、乔司-琴二、乔司-由拳、古越-句章、河 姆-姚江、河姆-天一、天一-宁海、凤仪-浙中、凤仪-仓岩双回线路以及天一-春晓三回 线路构成。
[0044] 离线数据来源于2016年电网规划数据，华东电网总负荷2. 6亿千瓦，总开机2. 3 亿千瓦，以火电机组为主，核电机组全部满发。华东电网以500kV网架为主，内部建成淮 南~皖南~浙北~沪西以及浙北~浙中~浙南~福州1000 kV交流特高压网架。华东采用 静态负荷模型，主要发电机采用Ed"、Eq"变化详细模型，并考虑励磁、PSS和调速系统。重 要的输电断面方向为福建、安徽外送，上海、江苏受电，灵绍直流满功率8000MW运行。
[0045] 原离线数据中，直流换流站一、二、三级断面交流线路全部处于正常运行状态。在 线监测结果为除绍兴换-兰亭II线处于停运状态外，其余线路处于正常运行状态。由于在 线监测结果与原离线数据不一致，即运行状态发生改变，需要进一步更新离线数据信息。
[0046] ①更新离线数据中的网架结构：模拟在线监测结果，将离线数据中的绍兴换-兰 亭II线线路开断。
[0047] ②更新离线数据中线路N-2故障集：
[0048] 线路N-2故障集包括换流站近区一、二级断面所有同杆并架的交流线路N-2故障， 定义故障编号为i，i = 1，2,…n，线路N-2故障集如表1所示：
[0049] 表 1
[0051] ③更新离线数据甲的天键线蹐果：
[0052] 关键线路集为考虑实际电网运行情况，故障后换流站近区一、二级断面可能过热 稳的线路（若为双回线路仅取其中一回），关键线路编号为j，j = 1，2, ···，!!!，关键交流线 路集如表2所示：
[0053] 表 2
[0055] 潮流转移比表示为：
[0056] Mjl= APnjl/Pl0
[0057] 其中，Λ Pnijl为发生故障i前后关键交流线路j的有功功率变化量，P i。为发生故障 i的双回线路初始有功功率，潮流转移比计算结果为表3所示：
[0058] 表 3
[0060]
[0061] 速降直流灵敏度Njl表示为：
[0062] Njl=-APnjlA3z
[0063] 其中，Pz为直流功率速降量，一般取iooMff; Apnji为发生故障i后直流功率速Bpz 前后关键交流线路j的有功功率变化量。速降直流灵敏度计算结果如表4 :
[0064] 表 4
[0067] 步骤2具体包括以下步骤：
[0068] 步骤2-1 :计算发生故障i后关键交流线路j的有功功率，表示为：
[0069] Pji=Pj^MjlXP l0
[0070] 其中，Pj。为关键交流线路j的初始有功功率；
[0071] 步骤2-2 :关键交流线路过载量用Gu表示，关键交流线路j的热稳限额用P ^表示， 若 PjlS P r，则 Gjl= P M-Pr,否则 Gjl= 0。
[0072] 关键线路过载信息如表5 :
[0073] 表 5
[0075]
[0076] 速降直流安控量用八;表不，有：
[0077] Ai= max (G VNji)+dA
[0078] 其中，dA为裕度，取50MW ;约束交流线路为满足A1= G VNjl的关键交流线路。
[0079] 速降直流安控量及约束线路信息如表6 :
[0080] 表 6
[0082] 通过表6计算结果可以得出该运行方式下，直流换流站线路N-2故障约束线路及 安控措施如表7所示。
[0083] 表 7
[0085] 本实施例应用于灵绍直流受端近区交流线路N-2故障的安全稳定控制措施，同时 适用于其他直流线路。
[0086] 最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，所 属领域的普通技术人员参照上述实施例依然可以对本发明的【具体实施方式】进行修改或者 等同替换，这些未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，均在申请待批的本发 明的权利要求保护范围之内。
【主权项】
1. 基于速降直流灵敏度的交流线路故障安控量在线评估方法，其特征在于：所述方法 包括以下步骤： 步骤1 :在线监测直流换流站一、二、三级断面交流线路运行状态，判断是否为首次计 算离线数据或交流线路运行状态发生改变，若是，则更新离线数据，否则保持原离线数据不 变； 步骤2 :在线监测交流线路有功功率，针对线路N-2故障集中的每个故障，结合离线数 据中的潮流转移比确定关键交流线路过载量； 步骤3 :针对导致关键交流线路过载的交流线路N-2故障，根据离线数据中的速降直流 灵敏度计算对应的速降直流安控量，并确定约束交流线路。2. 根据权利要求1所述的基于速降直流灵敏度的交流线路故障安控量在线评估方法， 其特征在于：所述步骤1中，通过每隔一个时间周期读取EMS系统中数据信息完成对直流换 流站一、二、三级断面交流线路运行状态的在线监测。3. 根据权利要求1或2所述的基于速降直流灵敏度的交流线路故障安控量在线评估方 法，其特征在于：直流换流站一级断面由直流换流站所有直接出线构成； 直流换流站二级断面由一级断面上除一级断面直接出线以外的所有母线直接出线构 成； 直流换流站三级断面由二级断面上除一级断面直接出线和二级断面上母线直接出线 以外的所有母线直接出线构成。4. 根据权利要求1或2所述的基于速降直流灵敏度的交流线路故障安控量在线评估方 法，其特征在于：所述交流线路运行状态包括交流线路处于正常运行状态和交流线路处于 停运状态。5. 根据权利要求1所述的基于速降直流灵敏度的交流线路故障安控量在线评估方法， 其特征在于：所述离线数据包括线路N-2故障集、关键交流线路集、潮流转移比和速降直流 灵敏度。6. 根据权利要求5所述的基于速降直流灵敏度的交流线路故障安控量在线评估方法， 其特征在于：所述线路N-2故障集包括直流换流站一、二级断面所有同杆并架交流线路N-2 故障，定义交流线路故障编号为i，i = l，2, 一,η。7. 根据权利要求5所述的基于速降直流灵敏度的交流线路故障安控量在线评估方法， 其特征在于：所述关键交流线路集为考虑实际电网运行情况，发生故障后换流站近区一、二 级断面潮流超过热稳极限的交流线路，定义关键交流线路编号为j，j = 1，2,…，m。8. 根据权利要求5所述的基于速降直流灵敏度的交流线路故障安控量在线评估方法， 其特征在于：所述潮流转移比My表示为： Μ]1= ΔΡη]1/Ρ10 (1) 其中，△ 为发生故障i前后关键交流线路j的有功功率变化量，P i。为发生故障i的 初始有功功率。9. 根据权利要求8所述的基于速降直流灵敏度的交流线路故障安控量在线评估方法， 其特征在于：所述速降直流灵敏度Ny表示为： Ν,^-ΔΡ^ (2) 其中，ρζ为直流功率速降量，一般取1〇〇丽；δp njl为发生故障i后直流功率速降p jr 后关键交流线路j的有功功率变化量。10. 根据权利要求9所述的基于速降直流灵敏度的交流线路故障安控量在线评估方 法，其特征在于：所述步骤2具体包括以下步骤： 步骤2_1 :计算发生故障i后关键女流线路j的有功功率Pji，表7K为： Ρ^Ρ,ο+Μ,ηΧΡ,ο (3) 其中，Ρ%为关键交流线路j的初始有功功率； 步骤2-2 :关键交流线路过载量用^表示，关键交流线路j的热稳限额用P 1^表示，若 Ρμ> Pr，则 P fPr，否则 0。11. 根据权利要求10所述的基于速降直流灵敏度的交流线路故障安控量在线评估方 法，其特征在于：所述步骤3中，速降直流安控量用~表示，有： A;= max (G 以/1^)+dA (4) 其中，dA为裕度，约束交流线路为满足A1= G η/Νμ的关键交流线路。
【文档编号】G01R31/00GK106033888SQ201510123041
【公开日】2016年10月19日
【申请日】2015年3月19日
【发明人】曾兵, 刘明松, 张健, 屠竞哲, 易俊, 贺庆, 马士聪, 王歆
【申请人】国家电网公司, 中国电力科学研究院, 国网浙江省电力公司