本發(fā)明涉及特高壓交直流技術(shù)領(lǐng)域，更具體涉及一種直流分層接入方式下安控措施量的獲取方法。

背景技術(shù)：

隨著特高壓交直流技術(shù)的廣泛應(yīng)用，多回直流集中饋入受端負(fù)荷中心將成為我國電網(wǎng)普遍存在的方式。隨著直流輸送容量不斷增加，直流落點越來越密集，現(xiàn)有直流接入方式將不利于受端系統(tǒng)潮流疏散，并且會在電壓支撐等方面帶來一系列問題。為了解決這一難題，規(guī)劃的特高壓直流輸電工程中將使用直流分層接入技術(shù)，將特高壓直流的高端換流器和低端換流器分別接入不同電壓等級的交流系統(tǒng)，相應(yīng)的無功設(shè)備也會分層接入不同電壓等級，高低端換流變及相應(yīng)無功設(shè)備將通過交流特高壓主變或交流系統(tǒng)形成環(huán)網(wǎng)。

由于直流容量比較大，某些方式下逆變側(cè)換流站近區(qū)線路N-2故障后，會引起其他線路過載，需要采取直流功率速降的緊急控制措施。直流分層接入方式下，高、低端換流器電流相同，電壓通常采用均衡控制。直流功率速降時，高、低端換流器功率同時變化，會削弱過載線路潮流調(diào)整效果，嚴(yán)重時甚至?xí)惯^載線路潮流繼續(xù)增加。此外，直流雙極功率不同控制模式也會帶來影響。

本發(fā)明綜合考慮直流分層接入方式下高、低端換流器對過載線路潮流控制效果，以及直流雙極功率不同控制模式，提出了一種直流分層接入方式下安控措施量的獲取方法，解決對近區(qū)N-2線路故障后其余線路過熱穩(wěn)的問題。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種直流分層接入方式下安控措施量的獲取方法，解決線路N-2故障后其余線路潮流越限的問題；并且可運用于電力系統(tǒng)在線分析控制和離線仿真分析，為電網(wǎng)規(guī)劃、建設(shè)和運行分析人員提供技術(shù)支撐。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：一種直流分層接入方式下安控措施量的獲取方法，包括：

I-1.設(shè)分層接入直流受端換流站近區(qū)其中一個輸電線路N-2故障導(dǎo)致其他輸電線路功率越限，確定所述輸電線路N-2故障后越限線路需要的最小功率調(diào)整量；

I-2.分別計算分層接入直流高端換流器功率和低端換流器功率對所述輸電線路N-2故障后越限線路功率的靈敏度；

I-3.當(dāng)所述直流高端換流器和低端換流器功率同時降低時，根據(jù)直流雙極功率控制模式，分析直流高端換流器功率和低端換流器功率實際變化情況，并結(jié)合靈敏度計算直流功率調(diào)整量，若所述直流功率調(diào)整量有解，則記所述直流功率調(diào)整量為調(diào)整量1有效；

I-4.根據(jù)靈敏度選取直流換流器功率調(diào)整對降低越限輸電線路功率最有效的一端；

I-5.閉鎖所述一端的一個換流器，根據(jù)直流雙極功率控制模式，分析直流高端換流器功率和低端換流器功率實際變化情況，結(jié)合靈敏度計算越限輸電線路功率是否均在其限值內(nèi)，若是在其限制內(nèi)，則記此時的所述直流功率調(diào)整量為調(diào)整量2有效，轉(zhuǎn)向I-7；否則，轉(zhuǎn)向下一步；

I-6.閉鎖所述一端的兩個換流器，根據(jù)直流雙極功率控制模式，分析直流高端換流器功率和低端換流器功率實際變化情況，結(jié)合靈敏度計算越限輸電線路功率是否均在其限值內(nèi)，若是在其限制內(nèi)，則記此時的所述直流功率調(diào)整量為調(diào)整量2有效；

I-7.若所述調(diào)整量1和調(diào)整量2的其中之一有效，則直流安控措施量有解。

在所述步驟I-1中，所述輸電線路N-2故障后共N條線路功率越限，輸電線路i故障后的功率為P_i⁽¹⁾，其功率限值為P_{i max}，i＝1,…,N，則輸電線路i需要的最小功率調(diào)整量ΔP_{i min}為：

ΔP_{i min}＝P_i⁽¹⁾-P_{i max} (1)。

在所述步驟I-2中，對于所述輸電線路N-2故障后的電力系統(tǒng)，僅調(diào)整直流高端換流器功率，保持低端換流器功率不變，設(shè)高端換流器功率變化量為ΔP_DH，輸電線路i的功率降低量為ΔP_iH，則直流高端換流器功率變化對輸電線路i的靈敏度S_Hi為：

對于輸電線路N-2故障后的電力系統(tǒng)，只調(diào)整直流低端換流器功率，保持高端換流器 功率不變，設(shè)低端換流器功率變化量為ΔP_DL，輸電線路i的功率降低量為ΔP_iL，則直流低端換流器功率變化對線路i的靈敏度S_Li為：

在所述步驟I-3中，設(shè)直流高端換流器功率功率和低端換流器功率同時降低ΔP_D，直流雙極均采用雙極功率控制模式，則直流高端換流器功率和低端換流器功率實際變化量均為ΔP_D，則輸電線路i功率降低量ΔP_i：

ΔP_i＝ΔP_D(S_Hi+S_Li) (4)；

則解決輸電線路i越限問題需要直流高端換流器功率和低端換流器功率的最小降低量ΔP_{Di min}為：

解決所有線路越限問題需要直流高端換流器功率和低端換流器功率的最小降低量ΔP_{D min}為：

ΔP_{D min}＝maxΔP_{Di min},i＝1,2,…,N (6)。

對于所述輸電線路i，直流高端換流器功率或低端換流器功率調(diào)整最有效的靈敏度S_i滿足：

S_i＝max(S_Hi,S_Li)且S_i＞0 (7)。

假設(shè)直流高端換流器功率調(diào)整最有效，直流閉鎖高端一個換流器，直流雙極均采用雙極功率控制模式，則調(diào)整后直流高端換流器功率和低端換流器功率和為：

當(dāng)

當(dāng)

其中，P_DN為直流雙極額定功率，k為直流故障后長期過負(fù)荷倍數(shù)，為直流調(diào)整前功率。

則調(diào)整后直流高、低端換流器功率變化量為：

當(dāng)

當(dāng)

輸電線路i功率降低量ΔP_i為：

若對于所有越限線路，均有下式(13)成立，則直流功率調(diào)整量為閉鎖高端單換流器，所述調(diào)整量2有效；否則，當(dāng)前無解：

ΔP_i≥ΔP_imin,i＝1,2,…,N (13)

設(shè)直流閉鎖高端兩個換流器，直流雙極均采用雙極功率控制模式，則調(diào)整后直流高、低端換流器功率為

當(dāng)

當(dāng)

則調(diào)整后直流高、低端換流器功率變化量為：

當(dāng)

當(dāng)

輸電線路i功率降低量ΔP_i按式(12)計算。

若對于所有越限線路，式(13)均成立，則直流功率調(diào)整量為閉鎖高端兩個單換流器，調(diào)整量2有效；否則，當(dāng)前無解。

若所述調(diào)整量1和調(diào)整量2均有效，則選取調(diào)整量最小值作為直流安控措施量；若所述調(diào)整量1或調(diào)整量2有效，則選取調(diào)整量1或調(diào)整量2作為直流安控措施量；若調(diào)整量1和調(diào)整量2均無效，則直流安控措施量無解。

和最接近的現(xiàn)有技術(shù)比，本發(fā)明提供技術(shù)方案具有以下優(yōu)異效果：

1、本發(fā)明技術(shù)方案分層接入直流高、低端換流器功率對越限線路的靈敏度，可以快速計算直流安控措施量，解決線路N-2故障后其余線路潮流越限的問題；

2、本發(fā)明技術(shù)方案可運用于電力系統(tǒng)在線分析控制和離線仿真分析，利于交直流系統(tǒng)運行，便于快速計算直流安控措施量，保障電網(wǎng)的安全穩(wěn)定的運行；

3、本發(fā)明技術(shù)方案應(yīng)用廣泛，具有顯著的社會效益和經(jīng)濟(jì)效益。

附圖說明

圖1為本發(fā)明技術(shù)方案方法流程圖；

圖2為本發(fā)明技術(shù)方案電力系統(tǒng)意圖。

具體實施方式

下面結(jié)合實施例對發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。

實施例1：

下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

如圖1所示，本發(fā)明提供了一種直流分層接入方式下安控措施量的獲取方法，包括：

I-1.設(shè)分層接入直流受端換流站近區(qū)某線路N-2故障導(dǎo)致其他線路功率越限，計算該線路N-2故障后越限線路需要的最小功率調(diào)整量；

I-2.分別計算分層接入直流高、低端換流器功率對該線路N-2故障后越限線路功率的靈敏度；

I-3.考慮直流高、低端換流器功率同時降低，根據(jù)直流雙極功率控制模式，分析直流高、低端換流器功率實際變化情況，結(jié)合靈敏度信息計算直流功率調(diào)整量，若有解，則記為調(diào)整量1有效；

I-4.根據(jù)靈敏度選取直流換流器功率調(diào)整對降低越限線路功率最有效的一端；

I-5.閉鎖該端一個換流器，根據(jù)直流雙極功率控制模式，分析直流高、低端換流器功率實際變化情況，結(jié)合靈敏度信息計算越限線路功率是否均在限值內(nèi)，若是，則記為調(diào)整量2有效，轉(zhuǎn)向I-7；否則，轉(zhuǎn)向下一步；

I-6.閉鎖該端兩個換流器，根據(jù)直流雙極功率控制模式，分析直流高、低端換流器功率實際變化情況，結(jié)合靈敏度信息計算越限線路功率是否均在限值內(nèi)，若是，則記為調(diào)整量2有效；

I-7.若調(diào)整量1、調(diào)整量2均有效，則選取調(diào)整量最小值作為直流安控措施量；若只有調(diào)整量1或調(diào)整量2有效，則選取調(diào)整量1或調(diào)整量2作為直流安控措施量；若調(diào)整 量1、調(diào)整量2均無效，則直流安控措施量無解。

其中，步驟I-1包括：

所述該線路N-2故障后共n條線路功率越限，線路i故障后的功率為P_i⁽¹⁾，功率限值為P_{i max}，i＝1,…,n，則線路i需要的最小功率調(diào)整量ΔP_{i min}為：

ΔP_{i min}＝P_i⁽¹⁾-P_{i max} (1)；

其中，步驟I-2包括：

對于線路N-2故障后的系統(tǒng)，只調(diào)整直流高端換流器功率，保持低端換流器功率不變，設(shè)高端換流器功率變化量為ΔP_DH，線路i的功率降低量為ΔP_iH，則直流高端換流器功率變化對線路i的靈敏度S_Hi為：

對于線路N-2故障后的系統(tǒng)，只調(diào)整直流低端換流器功率，保持高端換流器功率不變，設(shè)低端換流器功率變化量為ΔP_DL，線路i的功率降低量為ΔP_iL，則直流低端換流器功率變化對線路i的靈敏度S_Li為：

其中，步驟I-3包括：

設(shè)直流高、低端換流器功率同時降低ΔP_D，直流雙極均采用雙極功率控制模式，則直流高、低端換流器功率實際變化量均為ΔP_D，則線路i功率降低量ΔP_i：

ΔP_i＝ΔP_D(S_Hi+S_Li) (4)；

則解決線路i越限問題需要直流高、低端換流器功率的最小降低量ΔP_{Di min}為：

解決所有線路越限問題需要直流高、低端換流器功率的最小降低量ΔP_{D min}為：

ΔP_{D min}＝maxΔP_{Di min},i＝1,2,…,N (6)；

其中，步驟I-4包括：

對于線路i，直流高端或低端換流器功率調(diào)整最有效的靈敏度S_i滿足：

S_i＝max(S_Hi,S_Li)且S_i＞0 (7)；

據(jù)此可以選擇直流換流器功率調(diào)整對降低越限線路功率最有效的一端。不失一般性，下文論述假設(shè)直流高端換流器功率調(diào)整最有效。

其中，步驟I-5包括：

設(shè)直流閉鎖高端一個換流器，直流雙極均采用雙極功率控制模式，則調(diào)整后直流高、低端換流器功率為

當(dāng)

當(dāng)

其中，P_DN為直流雙極額定功率，k為直流故障后長期過負(fù)荷倍數(shù)，為直流調(diào)整前功率。

則調(diào)整后直流高、低端換流器功率變化量為：

當(dāng)

當(dāng)

線路i功率降低量ΔP_i為：

若對于所有越限線路，式(13)均成立，則直流功率調(diào)整量為閉鎖高端單換流器，調(diào)整量2有效；否則，當(dāng)前步驟無解。

ΔP_i≥ΔP_{i min},i＝1,2,…,N (13)；

其中，步驟I-6包括：

設(shè)直流閉鎖高端兩個換流器，直流雙極均采用雙極功率控制模式，則調(diào)整后直流高、低端換流器功率為

當(dāng)

當(dāng)

則調(diào)整后直流高、低端換流器功率變化量為：

當(dāng)

當(dāng)

線路i功率降低量ΔP_i可按式(12)計算。若對于所有越限線路，式(13)均成立，則直流功率調(diào)整量為閉鎖高端兩個單換流器，調(diào)整量2有效；否則，當(dāng)前步驟無解。

其中，步驟I-7包括：

若調(diào)整量1、調(diào)整量2均有效，則選取調(diào)整量最小值作為直流安控措施量；若只有調(diào)整量1或調(diào)整量2有效，則選取調(diào)整量1或調(diào)整量2作為直流安控措施量；若調(diào)整量1、調(diào)整量2均無效，則直流安控措施量無解。

如圖2所示，以一種電力系統(tǒng)為例。直流額定功率10000MW，長期過負(fù)荷能力1.05倍，受端采用分層接入，高端、低端各2個換流器。DH、DL分別為直流受端高端、低端換流母線，DS為直流送端換流站。1、2、3為1000kV交流變電站，4、5、6為500kV交流變電站。500kV交流線路熱穩(wěn)限額按2800MW考慮。初始方式下，直流雙極功率10000MW，雙回線1-3潮流3880MW，單回線1-4潮流2530MW。線路1-3發(fā)生N-2故障后，線路1-4潮流達(dá)到3590MW，嚴(yán)重過熱穩(wěn)，需要采取安控措施。

第一步，線路1-3發(fā)生N-2故障后，越限線路1-4需要的最小功率調(diào)整量為790MW。

第二步，直流高端、低端換流器功率降低對越限線路1-4功率降低的靈敏度分別為-0.25、0.23。

第三步，考慮直流高、低端換流器同時降低，根據(jù)靈敏度可以看出，越限線路1-4潮流反而增加，因而這種情況下直流安控措施量無解。

第四步，根據(jù)靈敏度可以看出，直流低端換流器功率降低對降低越限線路1-4潮流最有效。

第五步，閉鎖直流低端一個換流器，根據(jù)靈敏度可以計算，越限線路1-4潮流降低610MW，線路1-4潮流依然越限，這種措施無效。

第六步，閉鎖直流低端兩個換流器，根據(jù)靈敏度可以計算，越限線路1-4潮流降低1210MW，線路1-4潮流越限問題解決，這種措施有效。

第七步，根據(jù)上述分析結(jié)果可得，直流安控措施量為閉鎖直流低端兩個換流器共5000MW。

從上述的技術(shù)方案可以看出，本發(fā)明提供一種直流分層接入方式下安控措施量的獲取方法，該方法先計算線路N-2故障后越限線路需要的最小功率調(diào)整量，以及分層接入直流高、低端換流器功率對越限線路的靈敏度，然后考慮直流高、低端換流器功率同時降低，結(jié)合直流雙極功率控制模式計算直流功率調(diào)整量，再考慮閉鎖高、低端一個或兩個換流器，計算越限線路功率是否均在限值內(nèi)，最終計算直流安控措施量。本發(fā)明提供的技術(shù)方案能夠計算出直流分層接入方式下安控措施量，可以解決線路N-2故障后其余線路潮流越限的問題；并且可運用于電力系統(tǒng)在線分析控制和離線仿真分析，可以為電網(wǎng)規(guī)劃、建設(shè)和運行分析人員提供技術(shù)支撐。

最后應(yīng)當(dāng)說明的是：以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非對其限制，所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員盡管參照上述實施例應(yīng)當(dāng)理解：依然可以對本發(fā)明的具體實施方式進(jìn)行修改或者等同替換，這些未脫離本發(fā)明精神和范圍的任何修改或者等同替換，均在申請待批的本發(fā)明的權(quán)利要求保護(hù)范圍之內(nèi)。