一种特高压交直流耦合系统输电能力分析方法及系统与流程

1.本发明属于大型交直流混联电网安全稳定运行领域，涉及一种特高压交直流耦合系统输电能力分析方法及系统。


背景技术：

2.对于大规模配套火电通过特高压交流、特高压直流“一交一直”联合送出系统，因其交直流耦合紧密，各类稳定问题交织，相互制约，使得其一交一直联合输电能力的确定成为一大难题。目前，对于这种交直流耦合送出系统的输电能力校核，尚无统一的校核流程及规范，多通过遍历校核各种可能的方式后总结得出联合送出能力，计算量大且效率低。


技术实现要素：

3.为了解决背景技术存在的交直流耦合送出系统的输电能力校核计算量大且效率低的问题，本发明提供了一种特高压交直流耦合系统输电能力方法及系统，所述方法及系统通过确定初始化过程、确定直流故障后的相关策略、校核直流故障并确定直流功率上限、校核近区交流设备故障并确定交流功率上限等步骤，分析“一交一直”联合送出能力，可用于电力系统运行分析人员对特高压交直流耦合系统的送出能力进行计算分析，规范计算方法，提高计算效率，所述一种特高压交直流耦合系统输电能力分析方法包括：步骤1，确定初始化过程，选定待校核的初始运行方式；步骤2，确定直流故障后的再启动策略、换相失败加速保护策略，确定交流安控策略；步骤3，依据选取的所述直流故障后的再启动策略、所述换相失败加速保护策略以及双极闭锁故障分别校核直流故障下的直流运行功率上限，确定直流运行功率上限；步骤4，依据选取的所述交流安控策略校核近区交流设备故障下的直流功率下限，确定交流功率上限及直流功率下限；步骤5，若所述直流运行功率上限与所述直流功率下限之差大于xmw，配套电源全部出力可通过特高压交直流耦合系统联合送出，否则返回步骤2重新修改再启动策略并执行后续步骤；其中，x为正数；步骤6，若所述直流运行功率下限小于或等于预设直流最小功率，则说明配套火电可全部通过特高压交流线路送出，校核结束；若所述直流运行功率下限大于直流最小功率，计算可送出的最小配套火电的窝电量，校核结束。
4.进一步的，所述选定待校核的初始运行方式包括：确定配套电源台数、机组组合方式及配套机组总出力。
5.进一步的，所述确定直流故障后的再启动策略的方法包括：对不同配套电源台数、不同机组组合方式进行直流故障后双极2全再启动、双极1全再启动、单极2全再启动、单极2全1降再启动策略扫描，确定每一种再启动策略约束下的直流功率上限，根据所述直流功率上限确定不同开机台数下的再启动策略。
6.进一步的，所述确定换相失败加速保护策略的方法包括：对不同配套电源台数，不同机组组合方式进行换相失败n+1扫描，所述n为可最大承受的连续换相失败次数；比较不同换相失败次数后直流功率运行范围，选取范围最大时的换相失败策略作为换相失败加速保护策略。
7.进一步的，所述确定交流安控策略的方法包括：对交流线路、主变等设备n
‑
1故障进行扫描，确定上述n
‑
1故障中最严重的故障为约束交流送出上限的故障，校核所述约束交流送出上限的故障后不同切机策略下的交流功率上限，根据切机台数、切机位置及交流功率上限，确定一个切机策略作为所述交流安控策略。
8.进一步的，所述确定交流安控策略的方法包括：对交流线路、主变等设备n
‑
1故障进行扫描，确定上述n
‑
1故障中最严重的故障为约束交流送出上限的故障，校核所述约束交流送出上限的故障后不同切机策略下的交流功率上限，根据切机台数、切机位置及交流功率上限，确定一个切机策略作为所述交流安控策略。
9.进一步的，确定所述交流功率上限及直流功率下限方法包括：校核近区交流电网发生交流线路、主变、低抗等设备n
‑
1以及单瞬故障后受系统稳定性约束及换流站暂态压升约束下的直流功率下限，选取最高下限值为交流故障约束下的直流功率下限，对应交流故障约束的交流上限为所述配套机组总出力减去所述直流功率下限。
10.所述一种特高压交直流耦合系统输电能力分析系统包括计算初始化单元，策略设计单元，直流故障校核单元，交流设备故障校核单元及输电能力分析单元；所述计算初始化单元用于确定初始化过程，选定待校核的初始运行方式；所述策略设计单元用于确定直流故障后的再启动策略、换相失败加速保护策略，确定交流安控策略；所述直流故障校核单元用于依据选取的所述直流故障后的再启动策略、所述换相失败加速保护策略以及双极闭锁故障分别校核直流故障下的直流运行功率上限，确定直流运行功率上限；所述交流设备故障校核单元用于依据选取的所述交流安控策略校核近区交流设备故障下的直流功率下限，确定交流功率上限及直流功率下限；所述输电能力分析单元用于根据所述直流运行功率上限与所述直流功率下限判断特高压交直流耦合系统的输电能力。
11.进一步的，所述选定待校核的初始运行方式包括：确定配套电源台数、机组组合方式及配套机组总出力。
12.进一步的，所述策略设计单元包括直流故障后的再启动策略设计模块；所述直流故障后的再启动策略设计模块通过对不同配套电源台数、不同机组组合方式进行直流故障后双极2全再启动、双极1全再启动、单极2全再启动、单极2全1降再启动策略扫描，确定每一种再启动策略约束下的直流功率上限，根据所述直流功率上限确定不同开机台数下的再启动策略。
13.进一步的，所述策略设计单元包括换相失败加速保护策略设计模块；所述换相失败加速保护策略设计模块通过对不同配套电源台数、不同机组组合方式进行换相失败n+1扫描，所述n为可最大承受的连续换相失败次数；比较不同换相失败次数后直流功率运行范围，选取范围最大时的换相失败策略作为换相失败加速保护策略。
14.进一步的，所述策略设计单元包括交流安控策略设计模块；所述交流安控策略设计模块通过对交流线路、主变等设备n
‑
1故障进行扫描，确定上述n
‑
1故障中最严重的故障为约束交流送出上限的故障，校核所述约束交流送出上限的故障后不同切机策略下的交流功率上限，根据切机台数、切机位置及交流功率上限，确定一个切机策略作为所述交流安控策略。
15.进一步的，所述直流故障校核单元分别校核直流发生2次换相失败、换相失败2+1、双极闭锁故障、再启动故障后受系统稳定性约束、换流站暂态压升约束以及热稳约束下的直流运行功率上限，选取最低上限值为直流故障约束下的直流运行功率上限。
16.进一步的，所述交流设备故障校核单元通过校核近区交流电网发生交流线路、主变、低抗等设备n
‑
1以及单瞬故障后受系统稳定性约束及换流站暂态压升约束下的直流功率下限，选取最高下限值为交流故障约束下的直流功率下限，对应交流故障约束的交流上限为所述配套机组总出力减去所述直流功率下限。
17.进一步的，所述输电能力分析单元通过计算所述直流运行功率上限与所述直流功率下限之差得到功率差额，若所述功率差额大于xmw，配套电源全部出力可通过特高压交直流耦合系统联合送出，否则启动所述策略设计单元重新修改再启动策略；其中，x为正数；若所述直流运行功率下限小于或等于预设直流最小功率，则说明配套火电可全部通过特高压交流线路送出，校核结束；若所述直流运行功率下限大于直流最小功率，计算可送出的最小配套火电的窝电量，校核结束。
18.本发明的有益效果为：本发明的技术方案，给出了一种特高压交直流耦合系统输电能力分析方法及系统，所述方法及系统通过确定初始化过程、确定直流故障后的相关策略、校核直流故障并确定直流功率上限、校核近区交流设备故障并确定交流功率上限等步骤，分析“一交一直”联合送出能力；所述方法及系统提供了一种简单易行的输电能力分析方法，只需按照计算流程即可实现，在特高压交直流联合送出系统输电能力校核中加以采用可明显提高计算效率，节省人力物力，创造显著的经济效益。
附图说明
19.通过参考下面的附图，可以更为完整地理解本发明的示例性实施方式：图1为本发明具体实施方式的一种特高压交直流耦合系统输电能力分析方法的流程图；图2为本发明具体实施方式的一种特高压交直流耦合系统输电能力分析系统的结构图。
具体实施方式
20.现在参考附图介绍本发明的示例性实施方式，然而，本发明可以用许多不同的形
式来实施，并且不局限于此处描述的实施例，提供这些实施例是为了详尽地且完全地公开本发明，并且向所属技术领域的技术人员充分传达本发明的范围。对于表示在附图中的示例性实施方式中的术语并不是对本发明的限定。在附图中，相同的单元/元件使用相同的附图标记。
21.除非另有说明，此处使用的术语（包括科技术语）对所属技术领域的技术人员具有通常的理解含义。另外，可以理解的是，以通常使用的词典限定的术语，应当被理解为与其相关领域的语境具有一致的含义，而不应该被理解为理想化的或过于正式的意义。
22.图1为本发明具体实施方式的一种特高压交直流耦合系统输电能力分析方法的流程图；如图1所示，所述方法包括：步骤110，确定初始化过程，选定待校核的初始运行方式；校核过程开始时，启动计算初始化过程，首先选定待校核的初始运行方式，确定配套电源台数、机组组合方式、配套机组总出力p等，为后续步骤提供初始值。
23.步骤120，确定直流故障后的再启动策略、换相失败加速保护策略，确定交流安控策略；策略设计包括三个方面：直流故障后的再启动策略、换相失败加速保护策略及交流安控策略；进一步的，确定直流故障后的再启动策略的方法为：对不同配套电源台数、不同机组组合方式进行直流故障后双极2全再启动成功或失败、双极1全再启动成功或失败、单极2全再启动成功或失败、单极2全1降再启动成功或失败策略扫描，确定每一种再启动策略约束下的直流功率上限，综合考虑直流运行空间约束影响，根据所述直流功率上限确定不同开机台数下的再启动策略，并贯穿整个校核过程。
24.进一步的，所述确定换相失败加速保护策略的方法包括：对不同配套电源台数、不同机组组合方式进行换相失败n+1扫描，所述n为可最大承受的连续换相失败次数，即最大承受连续n次换相失败，第n+1次则闭锁直流；以直流功率可运行范围为筛选标准，综合比较不同换相失败次数后直流功率运行范围，选取范围最大时的换相失败策略作为换相失败加速保护策略。
25.进一步的，所述确定交流安控策略的方法包括：对交流线路、主变等设备n
‑
1故障进行扫描，确定上述n
‑
1故障中最严重的故障为约束交流送出上限的故障，校核所述约束交流送出上限的故障后不同切机策略下的交流功率上限，综合考虑切机台数、切机位置及交流功率上限等多种影响因素，最终确定一个合适的切机策略作为所述交流安控策略，并贯穿整个校核过程。
26.步骤130，依据选取的所述直流故障后的再启动策略、所述换相失败加速保护策略以及双极闭锁故障分别校核直流故障下的直流运行功率上限，确定直流运行功率上限；分别校核直流发生2次换相失败、换相失败2+1、双极闭锁故障、再启动故障后受系统稳定性约束、换流站暂态压升约束以及热稳约束下的直流运行功率上限，选取最低上限值为直流故障约束下的直流运行功率上限。
27.步骤140，依据选取的所述交流安控策略校核近区交流设备故障下的直流功率下限，确定交流功率上限及直流功率下限；校核近区交流电网发生交流线路、主变、低抗等设备n
‑
1以及单瞬故障后受系统稳
定性约束及换流站暂态压升约束下的直流功率下限，选取最高下限值为交流故障约束下的直流功率下限，对应交流故障约束的交流上限为所述配套机组总出力减去所述直流功率下限。
28.步骤150，若所述直流运行功率上限与所述直流功率下限之差大于xmw，配套电源全部出力可通过特高压交直流耦合系统联合送出，否则返回步骤2重新修改再启动策略并执行后续步骤；本实施例中，设定x为1000。
29.步骤160，若所述直流运行功率下限小于或等于预设直流最小功率，则说明配套火电可全部通过特高压交流线路送出，校核结束；若所述直流运行功率下限大于直流最小功率，计算可送出的最小配套火电的窝电量，校核结束。
30.可送出的最小配套火电的窝电量为直流能接纳的最大配套电源出力减去当前方式下电源最大出力总和。
31.此外，更换不同配套电源台数，不同机组组合方式后，重复上述步骤130至步骤160，通过比较校核结果可以总结归纳配套火电接入台数以及接入位置对特高压交直流联合送出系统输电能力的影响，进一步从大电网安全稳定的角度对远期配套火电规划提出建议。
32.以考虑风电介入的特高压交直流联合送出系统输电能力校核的工程为优选实施例，过程如下：步骤1，选定待校核的运行方式，确定配套火电机总出力p;步骤2，选取再启动策略为双极两次全压再启动，选取换相失败加速保护策略为2+1，选取交流故障安控措施为切除京能、华润4台机组；步骤3，分别校核直流故障后的系统稳定性、换流站暂态压升，确定直流功率上限pdc
max
；所述直流故障包括换相失败2+1闭锁、双极闭锁故障、双极2全失败闭锁并采取安控措施、连续2次换相失败及双极2全成功；步骤4，校核近区交流设备故障后的系统稳定性、换流站暂态压升，确定直流功率下限pdc
min
，以此确定交流功率上限pac
max = p
ꢀ‑ꢀ
pdc
min
；所述近区交流设备故障包括线路、主变n
‑
1并采取安控措施、特高压线路单瞬及低抗n
‑
1；步骤5，若所述直流运行功率上限pdc
max
与所述直流功率下限pdc
min
之差大于1000mw，配套电源全部出力可通过特高压交直流耦合系统联合送出，否则返回步骤2重新修改再启动策略并执行后续步骤；步骤6，若所述直流运行功率下限pdc
min
小于或等于250mw，则说明配套火电可全部通过特高压交流线路送出，校核结束；若所述直流运行功率下限pdc
min
大于250mw，计算可送出的最小配套火电的窝电量，校核结束。
33.图2为本发明具体实施方式的一种特高压交直流耦合系统输电能力分析系统的结构图，如图2所示，所述系统包括计算初始化单元210，策略设计单元220，直流故障校核单元230，交流设备故障校核单元240及输电能力分析单元250；所述计算初始化单元210用于确定初始化过程，选定待校核的初始运行方式；进一步的，所述选定待校核的初始运行方式包括：确定配套电源台数、机组组合方式及配套机组总出力；
所述策略设计单元220用于确定直流故障后的再启动策略、换相失败加速保护策略，确定交流安控策略；进一步的，所述策略设计单元包括直流故障后的再启动策略设计模块；所述直流故障后的再启动策略设计模块通过对不同配套电源台数、不同机组组合方式进行直流故障后双极2全再启动、双极1全再启动、单极2全再启动、单极2全1降再启动策略扫描，确定每一种再启动策略约束下的直流功率上限，根据所述直流功率上限确定不同开机台数下的再启动策略。
34.进一步的，所述策略设计单元包括换相失败加速保护策略设计模块；所述换相失败加速保护策略设计模块通过对不同配套电源台数、不同机组组合方式进行换相失败n+1扫描，所述n为可最大承受的连续换相失败次数；比较不同换相失败次数后直流功率运行范围，选取范围最大时的换相失败策略作为换相失败加速保护策略。
35.进一步的，所述策略设计单元包括交流安控策略设计模块；所述交流安控策略设计模块通过对交流线路、主变等设备n
‑
1故障进行扫描，确定上述n
‑
1故障中最严重的故障为约束交流送出上限的故障，校核所述约束交流送出上限的故障后不同切机策略下的交流功率上限，根据切机台数、切机位置及交流功率上限，确定一个切机策略作为所述交流安控策略。
36.所述直流故障校核单元230用于依据选取的所述直流故障后的再启动策略、所述换相失败加速保护策略以及双极闭锁故障分别校核直流故障下的直流运行功率上限，确定直流运行功率上限；进一步的，所述直流故障校核单元分别校核直流发生2次换相失败、换相失败2+1、双极闭锁故障、再启动故障后受系统稳定性约束、换流站暂态压升约束以及热稳约束下的直流运行功率上限，选取最低上限值为直流故障约束下的直流运行功率上限。
37.所述交流设备故障校核单元240用于依据选取的所述交流安控策略校核近区交流设备故障下的直流功率下限，确定交流功率上限及直流功率下限；进一步的，所述交流设备故障校核单元通过校核近区交流电网发生交流线路、主变、低抗等设备n
‑
1以及单瞬故障后受系统稳定性约束及换流站暂态压升约束下的直流功率下限，选取最高下限值为交流故障约束下的直流功率下限，对应交流故障约束的交流上限为所述配套机组总出力减去所述直流功率下限。
38.所述输电能力分析单元250用于根据所述直流运行功率上限与所述直流功率下限判断特高压交直流耦合系统的输电能力。
39.进一步的，所述输电能力分析单元通过计算所述直流运行功率上限与所述直流功率下限之差得到功率差额，若所述功率差额大于xmw，配套电源全部出力可通过特高压交直流耦合系统联合送出，否则启动所述策略设计单元重新修改再启动策略；其中，x为正数；若所述直流运行功率下限小于或等于预设直流最小功率，则说明配套火电可全部通过特高压交流线路送出，校核结束；若所述直流运行功率下限大于直流最小功率，计算可送出的最小配套火电的窝电量，校核结束。
40.在此处所提供的说明书中，说明了大量具体细节。然而，能够理解，本公开的实施例可以在没有这些具体细节的情况下实践。在一些实例中，并未详细示出公知的方法、结构
和技术，以便不模糊对本说明书的理解。
41.本领域那些技术人员可以理解，可以对实施例中的设备中的模块进行自适应性地改变并且把它们设置在与该实施例不同的一个或多个设备中。可以把实施例中的模块或单元或组件组合成一个模块或单元或组件，以及此外可以把它们分成多个子模块或子单元或子组件。除了这样的特征和/或过程或者单元中的至少一些是相互排斥之外，可以采用任何组合对本说明书（包括伴随的权利要求、摘要和附图）中公开的所有特征以及如此公开的任何方法或者设备的所有过程或单元进行组合。除非另外明确陈述，本说明书（包括伴随的权利要求、摘要和附图）中公开的每个特征可以由提供相同、等同或相似目的的替代特征来代替。本说明书中涉及到的步骤编号仅用于区别各步骤，而并不用于限制各步骤之间的时间或逻辑的关系，除非文中有明确的限定，否则各个步骤之间的关系包括各种可能的情况。
42.此外，本领域的技术人员能够理解，尽管在此所述的一些实施例包括其它实施例中所包括的某些特征而不是其它特征，但是不同实施例的特征的组合意味着处于本公开的范围之内并且形成不同的实施例。例如，在权利要求书中所要求保护的实施例的任意之一都可以以任意的组合方式来使用。
43.本公开的各个部件实施例可以以硬件实现，或者以在一个或者多个处理器上运行的软件模块实现，或者以它们的组合实现。本公开还可以实现为用于执行这里所描述的方法的一部分或者全部的设备或者系统程序（例如，计算机程序和计算机程序产品）。这样的实现本公开的程序可以存储在计算机可读介质上，或者可以具有一个或者多个信号的形式。这样的信号可以从因特网网站上下载得到，或者在载体信号上提供，或者以任何其他形式提供。
44.应该注意的是上述实施例对本公开进行说明而不是对本公开进行限制，并且本领域技术人员在不脱离所附权利要求的范围的情况下可设计出替换实施例。单词“包含”不排除存在未列在权利要求中的元件或步骤。位于元件之前的单词“一”或“一个”不排除存在多个这样的元件。本公开可以借助于包括有若干不同元件的硬件以及借助于适当编程的计算机来实现。在列举了若干系统的单元权利要求中，这些系统中的若干个可以是通过同一个硬件项来具体体现。
45.以上所述仅是本公开的具体实施方式，应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本公开精神的前提下，可以作出若干改进、修改、和变形，这些改进、修改、和变形都应视为落在本申请的保护范围内。