考虑多重故障的输电断面的功率极限计算方法及系统与流程

本发明涉及高压输电技术领域，尤其是一种考虑多重故障的输电断面的功率极限计算方法及系统。

背景技术：

我国特高压交直流互联电网规模不断扩大，大电网运行方式和动态行为日趋复杂。一方面特高压电网快速发展，已经投运和正在多回特高压直流，其中单回直流额定输送容量800万千瓦，后期将提升至1000到1200万千瓦，特高压直流故障闭锁对电网冲击巨大。另一方面输电线路密集通道和交叉跨越大幅增加，220kv及以上交叉跨越点多，单一走廊最大输电容量达2680万千瓦，在极端天气、自然灾害、保护不正确动作等情形下易发生多重故障，存在引发较大电网事故的风险，严重危害电网安全。

在电网调度运行中，根据运行和分析经验确定的输电断面一般是电网的薄弱环节，现有的实时调度技术体系缺少针对输电断面的多重故障的在线分析和决策技术支撑，调度运行人员无法准确掌握电网发生多重故障的风险及安全稳定隐患，缺乏处置依据、策略和措施等相关指导。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是提供一种考虑多重故障的输电断面的功率极限计算方法及系统，提高应对多重故障的风险防控能力。

本发明提供了一种考虑多重故障的输电断面的功率极限计算方法，包括如下步骤：

s1：提供输电断面及多重故障；

s2：评估所述多重故障发生时所述输电断面中每一个成员线路的功率变化量；

s3：依据所述功率变化量判断所述多重故障与所述输电断面的相关性，若所述多重故障与所述输电断面相关，进入下一步，若不相关，计算终止；

s4：以发生所述多重故障时所述输电断面中每一个成员线路都不越限为约束条件，计算出所述输电断面的功率可增长倍数；

s5：依据所述功率可增长倍数计算出所述输电断面的极限功率。

进一步地，所述多重故障的类型为：直流闭锁、交流线路停运或直流闭锁与交流线路故障。

进一步地，所述多重故障为直流闭锁时，成员线路的所述功率变化量的计算方法包括如下步骤：

通过公式(1)～(3)计算出发生所述多重故障后各发电机和负荷的功率；

pgi＝p⁰gi(1-kgifd)(1)，

pli＝p⁰li(1+kpifd)(2)，

∑(pli-p⁰li)＝σ(pgi-p⁰gi)+δpdc(3)，

式中，pgi为发生所述多重故障后发电机有功功率，p⁰gi为发电机原有功功率，kgi为用标幺值表示的发电机组单位调节功率，fd为频率偏差，pli为发生所述多重故障后负荷有功功率，p⁰li为额定频率下的负荷有功功率，kpi为有功负荷的频率调节系数，δpdc为送受端电网产生的不平衡功率；

通过潮流计算计算出所述多重故障后成员线路的功率；

所述多重故障后成员线路的功率减去所述多重故障前成员线路的功率，得到成员线路的所述功率变化量。

进一步地，所述多重故障为交流线路停运时，成员线路的所述功率变化量的计算方法包括如下步骤：采用分布因子评估交流线路故障跳开引起的其他线路潮流的变化，计算得到成员线路的所述功率变化量。

进一步地，所述多重故障为直流闭锁与交流线路故障时，成员线路的所述功率变化量的计算方法包括如下步骤：分别计算出所述多重故障为直流闭锁时的成员线路的所述功率变化量以及所述多重故障为交流线路停运时的成员线路的所述功率变化量，并将所述多重故障为直流闭锁时的成员线路的所述功率变化量以及所述多重故障为交流线路停运时的成员线路的所述功率变化量求和。

进一步地，所述步骤s3中依据所述功率变化量判断所述多重故障与所述输电断面的相关性的方法具体包括如下步骤：

提供影响阈值；

分别比较每一个成员线路的所述功率变化量和所述影响阈值的大小，若存在至少一个成员线路的所述功率变化量大于所述影响阈值，则所述多重故障与所述输电断面相关，若所有成员线路的所述功率变化量均小于等于所述影响阀值，所述多重故障与所述输电断面不相关。

进一步地，所述步骤s4中所述功率可增长倍数具体由公式(4)～(7)计算得出：

式中，pj⁰为线路j发生所述多重故障前的功率，pj¹为线路j发生所述多重故障后的功率，为线路j的所述功率变化量，pj^lim为线路j的极限有功功率，为线路j的初始视在功率，vj为线路j的电压，为线路j的额定电流。

本发明还提供了一种考虑多重故障的输电断面的功率极限计算系统，包括：

第一模块，用于提供输电断面及多重故障；

第二模块，用于评估所述多重故障发生时所述输电断面中每一个成员线路的功率变化量；

第三模块，用于依据所述功率变化量判断所述多重故障与所述输电断面的相关性，若所述多重故障与所述输电断面相关，进入下一步，若不相关，计算终止；

第四模块，用于以发生所述多重故障时所述输电断面中每一个成员线路都不越限为约束条件，计算出所述输电断面的功率可增长倍数；

以及第五模块，用于依据所述功率可增长倍数计算出所述输电断面的极限功率。

进一步地，所述第一模块中，所述多重故障的类型为：直流闭锁、交流线路停运或直流闭锁与交流线路故障。

进一步地，所述第三模块包括：

第一单元，用于提供影响阈值；

以及第二单元，用于分别比较每一个成员线路的所述功率变化量和所述影响阈值的大小，若存在至少一个成员线路的所述功率变化量大于所述影响阈值，则所述多重故障与所述输电断面相关，若所有成员线路的所述功率变化量均小于等于所述影响阀值，所述多重故障与所述输电断面不相关。

本发明提供的考虑多重故障的输电断面的功率极限计算方法，考虑了多重故障的影响，可以计算出输电断面的功率极限，提高了应对多重故障的风险防控能力，本发明提供的考虑多重故障的输电断面的功率极限计算系统也具有同样的效果。

附图说明

图1是本发明考虑多重故障的输电断面的功率极限计算方法的流程图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好地理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。

一种考虑多重故障的输电断面的功率极限计算方法，如图1所示，包括如下步骤：

s1：提供输电断面及多重故障；

s2：评估所述多重故障发生时所述输电断面中每一个成员线路的功率变化量；

s3：依据所述功率变化量判断所述多重故障与所述输电断面的相关性，若所述多重故障与所述输电断面相关，进入下一步，若不相关，计算终止；

s4：以发生所述多重故障时所述输电断面中每一个成员线路都不越限为约束条件，计算出所述输电断面的功率可增长倍数；

s5：依据所述功率可增长倍数计算出所述输电断面的极限功率。

本实施例的一可选实施方式中，多重故障的类型为：直流闭锁、交流线路停运或直流闭锁与交流线路故障。

在该实施方式中，当多重故障为直流闭锁时，成员线路的所述功率变化量的计算方法包括如下步骤：

通过公式(1)～(3)计算出发生所述多重故障后各发电机和负荷的功率；

pgi＝p⁰gi(1-kgifd)(1)，

pli＝p⁰li(1+kpifd)(2)，

σ(pli-p⁰li)＝∑(pgi-p⁰gi)+δpdc(3)，

式中，pgi为发生所述多重故障后发电机有功功率，p⁰gi为发电机原有功功率，kgi为用标幺值表示的发电机组单位调节功率，fd为频率偏差，pli为发生所述多重故障后负荷有功功率，p⁰li为额定频率下的负荷有功功率，kpi为有功负荷的频率调节系数，δpdc为送受端电网产生的不平衡功率；

通过潮流计算计算出所述多重故障后成员线路的功率；

所述多重故障后成员线路的功率减去所述多重故障前成员线路的功率，得到成员线路的所述功率变化量。

多回直流闭锁可针对发生闭锁的直流，在式(3)中增加各直流闭锁引起的送受端电网不平衡功率，然后联合求解。

所述多重故障为多个线路停运时，线路j的功率变化量δpj^m的计算方法如下：

交流线路发生故障跳开会引起交流电网拓扑变化和潮流转移，采用分布因子评估交流线路故障跳开引起的其他线路潮流的变化，

p^lj＝pj⁰+dj-lpl(4)，

式中，pj⁰为线路j的原有功功率,p^lj为线路l故障后的线路j有功，pl为线路l故障后的线路l的原有功，dj-l为线路j与线路l之间的线路潮流分布因子；

双支路开断后的分布因子如下：

式中，dj-kl为线路j与线路k和线路l的分布因子，xj-k为线路j和线路k端口对之间的互阻抗，xk-k为线路k的自阻抗，xl-k为线路l和线路k端口对之间的互阻抗，xj为线路j的阻抗，xl为线路l的阻抗，xk为线路k的阻抗；

多重开断后其他设备的潮流计算公式如下：

式中，为线路j在线路k和线路l同时开断后的潮流，pj为线路j在线路k和线路l开断前的潮流，pk为线路k开断前的潮流，pl为线路l开断前的潮流。

所述多重故障为直流闭锁与交流线路故障时，所述线路j的功率变化量的计算方法如下：先依据公式(1)～(3)计算出直流闭锁对线路j有功功率的影响，按式公式(4)～(7)计算出交流线路停运对线路j有功功率的影响，二者叠加获得直流闭锁与交流线路故障时功率变化量

本实施例的一可选实施方式中，所述步骤s3中依据所述功率变化量判断所述多重故障与所述输电断面的相关性的方法具体包括如下步骤：

提供影响阈值，其中，影响阀值可以预先在步骤s1、s2或s3中设置；

分别比较每一个成员线路的所述功率变化量和所述影响阈值的大小，若存在至少一个成员线路的所述功率变化量大于所述影响阈值，则所述多重故障与所述输电断面相关，若所有成员线路的所述功率变化量均小于等于所述影响阀值，所述多重故障与所述输电断面不相关。

本实施例的一可选实施方式中，输电断面的功率可增长倍数计算方法如下：

所述功率可增长倍数具体由公式(8)～(11)计算得出：

式中，pj⁰为所述线路j发生多重故障前的功率，pj¹为所述线路j发生多重故障后的功率，为所述线路j发生多重故障后的功率变化量，为所述线路j的极限有功功率，为所述线路j的初始视在功率，vj为所述线路j的电压，为所述线路j的额定电流；

本实施例的一可选实施方式中，所述极限功率pj^lim还可以由公式(12)计算得出：

式中，pj⁰为线路j发生多重故障前的功率，j为输电断面。

本实施例的有益效果：

1)考虑了直流线路故障、交流线路故障等多种多重故障，快速计算多重预想故障对输电断面各成员线路功率变化的影响，提出了评估多重故障与输电断面相关性的指标，能选择出与指定断面相关的多重故障。

2)提出了考虑多重故障的输电断面稳定极限快速计算方法，首先逐个计算以输电断面各成员不越限为约束的输电断面稳定极限，然后综合求出该断面的稳定极限。

本发明还提供了一种考虑多重故障的输电断面的功率极限计算系统，该系统的原理可以参考上述计算方法，包括：

第一模块，用于提供输电断面及多重故障；

第二模块，用于评估所述多重故障发生时所述输电断面中每一个成员线路的功率变化量；

第三模块，用于依据所述功率变化量判断所述多重故障与所述输电断面的相关性，若所述多重故障与所述输电断面相关，进入下一步，若不相关，计算终止；

第四模块，用于以发生所述多重故障时所述输电断面中每一个成员线路都不越限为约束条件，计算出所述输电断面的功率可增长倍数；

以及第五模块，用于依据所述功率可增长倍数计算出所述输电断面的极限功率。

其中，所述第一模块中，所述多重故障的类型为：直流闭锁、交流线路停运或直流闭锁与交流线路故障。

其中，所述第三模块包括：

第一单元，用于提供影响阈值；

以及第二单元，用于分别比较每一个成员线路的所述功率变化量和所述影响阈值的大小，若存在至少一个成员线路的所述功率变化量大于所述影响阈值，则所述多重故障与所述输电断面相关，若所有成员线路的所述功率变化量均小于等于所述影响阀值，所述多重故障与所述输电断面不相关。

本发明的保护范围不限于此。本技术领域的技术人员在本发明基础上所作的等同替代或变换，均在本发明的保护范围之内。本发明的保护范围以权利要求书为准。