一种应对直流故障下直流功率紧急提升最优经济控制方法与流程

本发明涉及特高压直流技术领域，具体涉及一种应对直流故障下直流功率紧急提升最优经济控制方法。

背景技术

目前，中国已经建成了世界上运行电压最高、输电能力最强、技术水平最先进的直流输电工程。通过特高压电网网架可为实现跨大区跨流域水火电互济、全国范围内能源资源优化配置提供充分支持，以满足我国国民经济发展的需求。但就整体而言，电网建设仍处于过渡期，强直流弱交流的特征凸显。

面对直流故障所采取的措施，直流功率紧急提升措施已愈发重要。对于不同直流系统所带来的成本问题，亟需采取有效的控制方法加以优化。

近年来关于电力系统安全经济调度的研究较多，文献[1]提出了电力系统安全经济调度的网损协调优化方法，将网损价格因子和网损协调系数引入目标函数，建立了改进直流潮流模型，实现了负荷在机组间的最优分配；利用交流潮流方法计算系统实际网损，并利用增量直流潮流模型将网损在机组间进行合理分摊；最后利用交直流迭代思想修正网损价格因子和网损协调系数以优化网损分配方案。

上述文献只是从网损角度分析系统的经济性，并没有全面的分析增量直流的成本，且对于直流功率紧急提升措施也未涉及。

文献[1]王楠，张粒子，黄巍，等.电力系统安全经济调度网损协调优化方法[j].电网技术，2010(10)：105-108.

技术实现要素：

为了解决现有技术对于直流功率紧急提升措施成本分析的不足，本发明提出了一种应对直流故障下直流功率紧急提升最优经济控制方法。首先确定区域内可进行直流功率紧急提升的直流；然后根据采取的直流功率调制量，确定直流功率紧急提升成本以及网损成本；所述最优经济控制方法是以直流故障下采取直流功率紧急提升成本最小为优化目标构建的目标函数，所述约束条件根据弱交流联络线不越静态稳定极限确定；最后在满足所有的约束条件下，通过最优经济目标函数对区域内直流进行经济优化控制。

为了实现上述发明目的，本发明采取如下技术方案：

本发明提供了一种应对直流故障下直流功率紧急提升最优经济控制方法，包括：

确定区域内可进行直流功率紧急提升的直流：

根据采取的直流功率调制量，确定直流功率紧急提升成本以及网损成本；所述最优经济控制方法是以直流故障下采取直流功率紧急提升成本最小为优化目标构建的目标函数，所述约束条件根据弱交流联络线不越静态稳定极限确定；

在满足所有的约束条件下，通过最优经济目标函数对区域内直流进行经济优化控制。

所述所述采取直流功率紧急提升措施的直流应满足：

在直流故障情况下，采取直流功率紧急提升的直流应为区域内的受入型直流，且其提升量应在约束范围内。

所述目标函数如下式：

m＝minf(1)

其中，m为最优经济目标函数表达式，f为直流功率紧急提升成本。

所述的直流功率紧急提升成本包括：

f＝f1+f2(2)

其中，f1为直流功率紧急提升成本，f2为直流功率紧急提升网损成本。

f1＝cdc·pmj(3)

其中，cdc为直流功率紧急提升所产生的单位成本均价，pmj为直流功率紧急提升量。

f2＝λlσlμpmj(4)

pdcl＝μpmj(7)

其中，λl为网损价格因子，表示单位网损均价，即当前系统运行状态下平衡单位网损量所需付出的平均成本；cl为补偿系统网损所产生的网损成本；pacl为交流潮流模型下由直流功率紧急提升所带来的系统实际有功网损；σl为网损协议系数；pdcl为由直流功率紧急提升所带来的直流潮流模型中的网损量。

所述弱交流联络线不越静态稳定极限中的静态稳定极限包括：

基于稳态潮流模型和机电暂态模型对直流故障进行仿真，得到发电机相对参考机的功角曲线和强直弱交电网的失步振荡中心：1)发电机相对参考机的功角大于360度，并且发电机与参考机分别位于交流联络线的两侧；2)强直弱交电网的失步振荡中心位于弱交流联络线上。满足这两个条件，则交流联络线达到静态稳定极限。

所述弱交流联络线不越静态稳定极限的不等式约束如下式：

δpcr＝psl-pi0-μ(9)

其中，pdcli为因直流故障的直流功率损失量；pimax为弱交流联络线功率上升峰值；为转移比(取实际计算值)；pmj为直流故障后的直流功率紧急提升量；为控制灵敏度(取实际计算值)；psl为弱交流联络线稳定功率极限；pi0为弱交流联络线初始功率；μ为设定的裕度量。上式的意义是有措施时的功率峰值转移量要小于等于弱交流联络线稳定功率提升极限。

所述直流功率紧急功率提升量的上下限约束如下式：

0≤pm2≤pm2，max(10)

其中，pm2，max为直流功率紧急提升量的上限，取值为0.1pd。

本发明提供的应对直流故障下直流功率紧急提升最优经济控制方法，先确定区域内可进行直流功率紧急提升的直流；然后根据采取的直流功率调制量，确定直流功率紧急提升成本以及网损成本；所述最优经济控制方法是以直流故障下采取直流功率紧急提升成本最小为优化目标构建的目标函数，所述约束条件根据弱交流联络线不越静态稳定极限确定；最后在满足所有的约束条件下，通过最优经济目标函数对区域内直流进行经济优化控制。

本发明提供的技术方案综合了直流功率紧急提升成本以及直流功率紧急提升网损成本，补充了电网的安全经济控制手段，使得资源的利用更加有效和经济。

附图说明

图1是本发明应对直流故障下直流功率紧急提升最优经济控制方法框图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明。

本发明提供一种应对直流故障下直流功率紧急提升最优经济控制方法，框图如图1所示，具体包括以下步骤：

确定区域内可进行直流功率紧急提升的直流；

根据采取的直流功率调制量，确定直流功率紧急提升成本以及网损成本；所述最优经济控制方法是以直流故障下采取直流功率紧急提升成本最小为优化目标构建的目标函数，所述约束条件根据弱交流联络线不越静态稳定极限确定；

在满足所有的约束条件下，通过最优经济目标函数对区域内直流进行经济优化控制。

上述采取直流功率紧急提升措施的直流应满足：

在直流故障情况下，采取直流功率紧急提升的直流应为区域内的受入型直流，且其提升量应在约束范围内。

上述目标函数如下式：

m＝minf(11)

其中，m为最优经济目标函数表达式，f为直流功率紧急提升成本。

上述直流功率紧急提升成本包括：

f＝f1+f2(12)

其中，f1为直流功率紧急提升成本，f2为直流功率紧急提升网损成本。

f1＝cdc·pmj(13)

其中，cdc为直流功率紧急提升所产生的单位成本均价，pmj为直流功率紧急提升量。

f2＝λlσlμpmj(14)

pdcl＝μpmj(17)

其中，λl为网损价格因子，表示单位网损均价，即当前系统运行状态下平衡单位网损量所需付出的平均成本；cl为补偿系统网损所产生的网损成本；pacl为交流潮流模型下由直流功率紧急提升所带来的系统实际有功网损；σl为网损协议系数；pdcl为由直流功率紧急提升所带来的直流潮流模型中的网损量。

上述弱交流联络线不越静态稳定极限中的静态稳定极限包括：

基于稳态潮流模型和机电暂态模型对直流故障进行仿真，得到发电机相对参考机的功角曲线和强直弱交电网的失步振荡中心：1)发电机相对参考机的功角大于360度，并且发电机与参考机分别位于交流联络线的两侧；2)强直弱交电网的失步振荡中心位于弱交流联络线上。满足这两个条件，则交流联络线达到静态稳定极限。

上述弱交流联络线不越静态稳定极限的不等式约束如下式：

δpcr＝psl-pi0-μ(19)

其中，pdcli为因直流故障的直流功率损失量；pimax为弱交流联络线功率上升峰值；为转移比(取实际计算值)；pmj为直流故障后的直流功率紧急提升量；为控制灵敏度(取实际计算值)；psl为弱交流联络线稳定功率极限；pi0为弱交流联络线初始功率；μ为设定的裕度量。上式的意义是有措施时的功率峰值转移量要小于等于弱交流联络线稳定功率提升极限。

上述直流功率紧急功率提升量的上下限约束如下式：

0≤pm2≤pm2，max(20)

其中，pm2，max为直流功率紧急提升量的上限，取值为0.1pd。