多直流馈入电网电压暂变稳定水平的评估方法及装置与流程

本发明涉及多直流馈入电网
技术领域：
，尤其涉及一种多直流馈入电网电压暂变稳定水平的评估方法及装置。
背景技术：
：随着我国“西电东送”战略的实施，我国多个电网和地区已经形成了多回直流馈入的交、直流混合输电系统。随着规划的馈入受端电网直流数量增多，交直流相互影响引起的电压稳定问题将更加突出。工程实际表明，多直流馈入电网故障发生后，其导致的电压暂降可能引发多回直流换相失败，严重时可能引发多回直流闭锁。暂态电压稳定问题对多直流馈入电网的安全稳定运行提出了严峻挑战。因此，研究一种可以衡量多直流馈入电网电压暂变稳定水平的指标，从而量化评估多直流馈入电网抵御故障的能力，具有重要意义。直流的换相失败问题是多直流馈入电网电压暂变过程中最典型的问题，也是衡量多直流馈入电网电压暂变稳定水平的决定性因素。现有技术中，直流换相失败常用的判别方法主要是熄弧角判别法，该方法是通过比较换流器熄弧角与引起换相失败的最小熄弧角之间的差别来判断系统是否发生换相失败。本发明人在实施本发明的过程中发现，现有技术中存在以下技术问题：在实际系统中，换流器熄弧角与引起换相失败的最小熄弧角都是时变的；尤其是，引起换相失败的最小熄弧角需要经过大量的计算才能确定，难以应用于评估实际系统；另外，对于多直流馈入电网，不能简单地从单一故障后某变电站电压跌落情况判断系统是否发生换相失败。技术实现要素：本发明实施例提供一种多直流馈入电网电压暂变稳定水平的评估方法，能够结合多种故障类型，衡量多直流馈入电网电压暂变稳定水平。本发明实施例一提供一种多直流馈入电网电压暂变稳定水平的评估方法，包括：根据历史数据统计多直流馈入电网发生的故障类型，并计算各个故障类型对应的故障权重值；记录在所述多直流馈入电网发生故障后，所述多直流馈入电网中所有直流逆变侧交流母线的电压变化曲线；计算所述多直流馈入电网中每条直流线路的运行功率权重值；确定各条所述直流线路对应的直流逆变侧交流母线低电压阈值；其中，所述直流逆变侧交流母线低电压阈值为对应的所述直流线路发生换相失败时的电压值；根据所述多直流馈入电网发生的故障类型总数、各个故障类型相应的权重值以及电压变化曲线计算衡量多直流馈入电网电压暂变稳定水平的指标；根据所述衡量多直流馈入电网电压暂变稳定水平的指标获得多直流馈入电网电压暂变稳定水平。作为上述方案的改进，所述计算各个故障类型对应的故障权重值，具体包括：设所述多直流馈入电网第i种故障发生次数为ni，则其对应的权重值λi如下公式所示：式中，m为故障类型的总数目。作为上述方案的改进，所述计算所述多直流馈入电网中每条直流线路的运行功率权重值，具体包括：设μj为第j条直流线路的运行功率权重值，则通过如下公式计算μj：式中，n为所述直流线路的总数目。作为上述方案的改进，还包括：确定导致所述多直流馈入电网发生故障的关键变电站和关键线路。作为上述方案的改进，所述计算衡量多直流馈入电网电压暂变稳定的水平指标，具体包括：通过如下公式计算所述多直流馈入电网电压暂变稳定水平指标：式中，iu为电压暂变稳定水平指标，λi为第i种故障类型对应的权重值，m为故障类型的总数目，故障类型对应的权重值之和为1；k为发生故障的变电站和线路编号，l为发生故障的变电站和线路的总数目；μj为第j条直流线路的运行功率权重值，n为直流线路的总数目；vj,thre为第j条直流线路对应的直流逆变侧交流母线低电压阈值；ui,j,k(t)为第k个变电站或线路发生第i种故障后，t时刻时第j条直流线路逆变侧的交流母线电压值；t0为故障后电压低于vj,thre的时刻，δt为ui,j,k(t)低于vj,thre的持续时间。本发明实施例二对应提供了一种多直流馈入电网电压暂变稳定水平的评估装置，包括：故障类型统计单元，用于根据历史数据统计多直流馈入电网发生的故障类型，并计算各个故障类型对应的故障权重值；电压变化采集单元，用于记录在所述多直流馈入电网发生故障后，所述多直流馈入电网中所有直流逆变侧交流母线的电压变化曲线；运行功率计算单元，用于计算所述多直流馈入电网中每条直流线路的运行功率权重值；低电压阈值确定单元，用于确定各条所述直流线路对应的直流逆变侧交流母线低电压阈值；其中，所述直流逆变侧交流母线低电压阈值为对应的所述直流线路发生换相失败时的电压值；指标计算单元，用于根据所述多直流馈入电网发生的故障类型总数、各个故障类型相应的权重值以及电压变化曲线计算衡量多直流馈入电网电压暂变稳定水平的指标；稳定水平衡量单元，用于根据所述衡量多直流馈入电网电压暂变稳定水平的指标获得多直流馈入电网电压暂变稳定水平。本发明实施例三对应提供了一种多直流馈入电网电压暂变稳定水平的评估装置，包括：处理器、存储器以及存储在所述存储器中且被配置为由所述处理器执行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如本发明实施例一所述的一种多直流馈入电网电压暂变稳定水平的评估方法。本发明实施例四对应提供了一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质包括存储的计算机程序，其中，在所述计算机程序运行时控制所述计算机可读存储介质所在设备执行如本发明实施例一所述的一种多直流馈入电网电压暂变稳定水平的评估方法。本发明实施例提供的一种多直流馈入电网电压暂变稳定水平的评估方法，具有如下有益效果：能够基于多故障类型，结合各个故障类型在历史数据中的权重值，综合地、整体地衡量多直流馈入电网电压暂变稳定水平；能够选取所有历史数据中出现的故障类型，也能够有选择地选取典型或常见的故障类型，有针对性的进行评估；通过确定关键变电站和关键线路，有针对性地进行故障后的电压监控，提取关键变电站和关键线路故障后多直流馈入电网中所有直流逆变侧交流母线的电压变化曲线；最终根据多直流馈入电网的电压暂变稳定水平指标衡量多直流馈入电网电压暂变稳定水平，得到全面、准确、有针对性的评估结果。附图说明图1是本发明实施例一提供的一种多直流馈入电网电压暂变稳定水平的评估方法的流程示意图。图2是本发明实施例一提供的一种多直流馈入电网电压暂变稳定水平的评估方法的计算示意图。图3是本发明实施例二提供的一种多直流馈入电网电压暂变稳定水平的评估装置的结构示意图。具体实施方式下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。参见图1，是本发明实施例一提供的一种多直流馈入电网电压暂变稳定水平的评估方法的流程示意图，包括：s101、根据历史数据统计多直流馈入电网发生的故障类型，并计算各个故障类型对应的故障权重值；s102、记录在所述多直流馈入电网发生故障后，所述多直流馈入电网中所有直流逆变侧交流母线的电压变化曲线；s103、计算所述多直流馈入电网中每条直流线路的运行功率权重值；s104、确定各条所述直流线路对应的直流逆变侧交流母线低电压阈值；其中，所述直流逆变侧交流母线低电压阈值为对应的所述直流线路发生换相失败时的电压值；s105、根据所述多直流馈入电网发生的故障类型总数、各个故障类型相应的权重值以及电压变化曲线计算衡量多直流馈入电网电压暂变稳定水平的指标；s106、根据所述衡量多直流馈入电网电压暂变稳定水平的指标获得多直流馈入电网电压暂变稳定水平。优选的，本发明实施例一提供的一种多直流馈入电网电压暂变稳定水平的评估方法中，根据历史数据统计多直流馈入电网发生的故障类型，该故障类型可以是所有故障类型，也可以是多直流馈入电网中的典型故障类型。典型故障类型包括单回线路单相、相间、三相短路故障、同杆并架多回线路同时/相继故障、母线单相或多相接地/短路故障等。进一步的，所述计算各个故障类型对应的故障权重值，具体包括：设所述多直流馈入电网第i种故障发生次数为ni，则其对应的权重值λi如下公式所示：式中，m为故障类型的总数目。进一步的，所述计算所述多直流馈入电网中每条直流线路的运行功率权重值，具体包括：设μj为第j条直流线路的运行功率权重值，则通过如下公式计算μj：式中，n为所述直流线路的总数目。即第j条直流线路故障前的运行功率除以所有直流线路故障前馈入多直流馈入电网的总功率。进一步的，还包括：确定导致所述多直流馈入电网发生故障的关键变电站和关键线路。优选的，变电站和线路是电网传输负荷的关键元件，当线路或变电站发生故障后，可能导致电网电压下降。但不同线路或变电站发生不同类型的故障，其对电网电压的影响程度不同。因此，可根据一定规则(例如根据调度运行经验或复杂网络关键节点确定方法等)，筛选出一定数量的多直流馈入电网关键变电站；也可以根据一定规则(例如根据调度运行经验或复杂网络关键线路确定方法等)，筛选出一定数量的多直流馈入电网关键线路。优选的，对于步骤s102，记录在所述多直流馈入电网发生故障后，所述多直流馈入电网中所有直流逆变侧交流母线的电压变化曲线，可以包括：在关键变电站上发生多种典型故障后，记录所有直流逆变侧交流母线的电压随时间变化曲线；在关键线路上发生多种典型故障后，记录所有直流逆变侧交流母线的电压随时间变化曲线。优选的，对于步骤s104，当直流逆变侧交流母线的电压跌落到阈值以下，该直流即会发生换相失败，但不同直流的低电压阈值不尽相同。当多直流馈入电网故障后直流逆变侧换流母线交流侧电压跌落到故障前电压值一定百分比后，则认为该直流发生换相失败，此为直流换相失败的工程实用判据。因此，根据本领域技术技术人员的常识可以确定多直流馈入电网每条直流开始发生换相失败的交流母线低电压阈值。进一步的，所述计算衡量多直流馈入电网电压暂变稳定的水平指标，具体包括：通过如下公式计算所述多直流馈入电网电压暂变稳定水平指标：式中，iu为电压暂变稳定水平指标，λi为第i种故障类型对应的权重值，m为故障类型的总数目，故障类型对应的权重值之和为1；k为发生故障的变电站和线路编号，l为发生故障的变电站和线路的总数目；μj为第j条直流线路的运行功率权重值，n为直流线路的总数目；vj,thre为第j条直流线路对应的直流逆变侧交流母线低电压阈值；ui,j,k(t)为第k个变电站或线路发生第i种故障后，t时刻时第j条直流线路逆变侧的交流母线电压值；t0为故障后电压低于vj,thre的时刻，δt为ui,j,k(t)低于vj,thre的持续时间。优选的，参见图2，是本发明实施例一提供的一种多直流馈入电网电压暂变稳定水平的评估方法的计算示意图。积分项表示面积，特别地，若第i种故障后第j条直流线路逆变侧的交流母线电压值始终高于vj,thre，则δt＝0。在一个具体的实施中，进行多直流馈入电网电压暂变稳定水平的评估方法具体如下：查找历史数据，求得广东省电网近五年最典型的五类故障和对应的故障权重值如下表1所示：表1广东电网近五年最典型的五类故障及权重序号故障类型权重值1单回线路单相接地0.89332单回线路相间短路0.05013单回线路三相短路0.02654同杆并架双回线路相继故障0.01775母线单相永久性故障单相开关拒动0.0124某机构根据调度运行经验确定的广东省电网前十个关键变电站/线路如表2和表3所示。表2广东省电网前十个关键变电站序号变电站名称1500kv花都站2500kv从西站3500kv穗东站4500kv增城站5500kv罗洞站6500kv现代站7500kv横沥站8500kv宝安站9500kv顺德站10500kv水乡站表3广东省电网前十条关键线路序号线路名称1500kv花都-从西线2500kv从西-博罗线3500kv穗东-横沥线4500kv增城-水乡线5500kv东莞-惠州线6500kv罗洞-北郊线7500kv紫荆-现代线8500kv顺德-广南线9500kv纵江-莞城线10500kv东坡-花都线广东省多直流馈入电网共有八回直流馈入，分别为牛从直流、普侨直流、楚穗直流、兴安直流、天广直流、高肇直流、三广直流、滇西北直流，对应的八个直流逆变站分别为从西、侨乡、穗东、宝安、北郊、肇庆、鹅城和东方站。运用psd-bpa时域仿真分析软件对各故障进行时域仿真分析：在某运行方式下，在上表2所述的十个关键变电站上分别发生母线单相永久性故障单相开关拒动故障时，记录八条直流逆变侧交流母线的电压随时间变化曲线；在上表3所述的十条关键线路上分别发生单回线路单相接地、单回线路相间短路、单回线路三相短路、同杆并架双回线路相继故障故障时，记录八条直流逆变侧交流母线的电压随时间变化曲线。故障前各直流线路运行功率及相应的运行功率权重值如表4所示。表4故障前各直流线路运行功率及相应的权重值根据工程经验，每条直流开始发生换相失败的交流母线低电压阈值(以故障前电压值的标幺值为基准值)如下表5所示。表5每条直流线路开始发生换相失败的交流母线低电压阈值序号直流线路名称低电压阈值1牛从直流0.91p.u.2普侨直流0.88p.u.3楚穗直流0.90p.u.4兴安直流0.91p.u.5天广直流0.89p.u.6高肇直流0.88p.u.7三广直流0.89p.u.8滇西北直流0.90p.u.根据式计算此运行方式下衡量广东多直流馈入电网的电压暂变稳定水平指标iu＝0.986。此值越大，电压暂变稳定水平越弱，电网抵御故障的能力越弱。本发明实施例提供的一种多直流馈入电网电压暂变稳定水平的评估方法、装置及存储介质，具有如下有益效果：能够基于多故障类型，结合各个故障类型在历史数据中的权重值，综合地、整体地衡量多直流馈入电网电压暂变稳定水平；能够选取所有历史数据中出现的故障类型，也能够有选择地选取典型或常见的故障类型，有针对性的进行评估；通过确定关键变电站和关键线路，有针对性地进行故障后的电压监控，提取关键变电站和关键线路故障后多直流馈入电网中所有直流逆变侧交流母线的电压变化曲线；最终根据多直流馈入电网的电压暂变稳定水平指标衡量多直流馈入电网电压暂变稳定水平，得到全面、准确、有针对性的评估结果。参见图3，是本发明实施例二提供的一种多直流馈入电网电压暂变稳定水平的评估装置的结构示意图，包括：故障类型统计单元201，用于根据历史数据统计多直流馈入电网发生的故障类型，并计算各个故障类型对应的故障权重值；电压变化采集单元202，用于记录在所述多直流馈入电网发生故障后，所述多直流馈入电网中所有直流逆变侧交流母线的电压变化曲线；运行功率计算单元203，用于计算所述多直流馈入电网中每条直流线路的运行功率权重值；低电压阈值确定单元204，用于确定各条所述直流线路对应的直流逆变侧交流母线低电压阈值；其中，所述直流逆变侧交流母线低电压阈值为对应的所述直流线路发生换相失败时的电压值；指标计算单元205，用于根据所述多直流馈入电网发生的故障类型总数、各个故障类型相应的权重值以及电压变化曲线计算衡量多直流馈入电网电压暂变稳定水平的指标；稳定水平衡量单元206，用于根据所述衡量多直流馈入电网电压暂变稳定水平的指标获得多直流馈入电网电压暂变稳定水平。本发明实施例三对应提供了一种多直流馈入电网电压暂变稳定水平的评估装置，包括处理器、存储器以及存储在所述存储器中且被配置为由所述处理器执行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如本发明实施例一所述的多直流馈入电网电压暂变稳定水平的评估方法。所述多直流馈入电网电压暂变稳定水平的评估装置可以是桌上型计算机、笔记本、掌上电脑及云端服务器等计算设备。所述多直流馈入电网电压暂变稳定水平的评估装置可包括，但不仅限于，处理器、存储器。本发明实施例四对应提供了一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质包括存储的计算机程序，其中，在所述计算机程序运行时控制所述计算机可读存储介质所在设备执行如本发明实施例一所述的多直流馈入电网电压暂变稳定水平的评估方法。所称处理器可以是中央处理单元(centralprocessingunit，cpu)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(digitalsignalprocessor，dsp)、专用集成电路(applicationspecificintegratedcircuit，asic)、现场可编程门阵列(field-programmablegatearray，fpga)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等，所述处理器是所述多直流馈入电网电压暂变稳定水平的评估装置的控制中心，利用各种接口和线路连接整个多直流馈入电网电压暂变稳定水平的评估装置的各个部分。所述存储器可用于存储所述计算机程序和/或模块，所述处理器通过运行或执行存储在所述存储器内的计算机程序和/或模块，以及调用存储在存储器内的数据，实现所述多直流馈入电网电压暂变稳定水平的评估装置的各种功能。所述存储器可主要包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需的应用程序(比如声音播放功能、图像播放功能等)等；存储数据区可存储根据手机的使用所创建的数据(比如音频数据、电话本等)等。此外，存储器可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非易失性存储器，例如硬盘、内存、插接式硬盘，智能存储卡(smartmediacard,smc)，安全数字(securedigital,sd)卡，闪存卡(flashcard)、至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他易失性固态存储器件。其中，所述多直流馈入电网电压暂变稳定水平的评估装置集成的模块/单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明实现上述实施例方法中的全部或部分流程，也可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一计算机可读存储介质中，该计算机程序在被处理器执行时，可实现上述各个方法实施例的步骤。其中，所述计算机程序包括计算机程序代码，所述计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。所述计算机可读介质可以包括：能够携带所述计算机程序代码的任何实体或装置、记录介质、u盘、移动硬盘、磁碟、光盘、计算机存储器、只读存储器(rom，read-onlymemory)、随机存取存储器(ram，randomaccessmemory)、电载波信号、电信信号以及软件分发介质等。需说明的是，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。另外，本发明提供的装置实施例附图中，模块之间的连接关系表示它们之间具有通信连接，具体可以实现为一条或多条通信总线或信号线。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本
技术领域：
的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。当前第1页12