CN110096767B - 一种交直流混联电网连锁故障仿真方法 - Google Patents
一种交直流混联电网连锁故障仿真方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN110096767B CN110096767B CN201910299909.4A CN201910299909A CN110096767B CN 110096767 B CN110096767 B CN 110096767B CN 201910299909 A CN201910299909 A CN 201910299909A CN 110096767 B CN110096767 B CN 110096767B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- line
- power
- direct current
- node
- alternating current
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 238000004088 simulation Methods 0.000 title claims abstract description 68
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 60
- 238000005457 optimization Methods 0.000 claims abstract description 16
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 27
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 claims description 26
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims description 22
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 7
- 230000008878 coupling Effects 0.000 claims description 7
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 claims description 7
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 claims description 7
- 238000002347 injection Methods 0.000 claims description 4
- 239000007924 injection Substances 0.000 claims description 4
- 125000004122 cyclic group Chemical group 0.000 claims description 2
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 238000010248 power generation Methods 0.000 description 3
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 2
- 238000011161 development Methods 0.000 description 2
- 238000004870 electrical engineering Methods 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 238000011160 research Methods 0.000 description 2
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 2
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 230000010485 coping Effects 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 239000003102 growth factor Substances 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 description 1
- 238000012502 risk assessment Methods 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
- G06F30/00—Computer-aided design [CAD]
- G06F30/20—Design optimisation, verification or simulation
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06Q—INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES; SYSTEMS OR METHODS SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G06Q50/00—Information and communication technology [ICT] specially adapted for implementation of business processes of specific business sectors, e.g. utilities or tourism
- G06Q50/06—Energy or water supply
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E40/00—Technologies for an efficient electrical power generation, transmission or distribution
- Y02E40/70—Smart grids as climate change mitigation technology in the energy generation sector
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y04—INFORMATION OR COMMUNICATION TECHNOLOGIES HAVING AN IMPACT ON OTHER TECHNOLOGY AREAS
- Y04S—SYSTEMS INTEGRATING TECHNOLOGIES RELATED TO POWER NETWORK OPERATION, COMMUNICATION OR INFORMATION TECHNOLOGIES FOR IMPROVING THE ELECTRICAL POWER GENERATION, TRANSMISSION, DISTRIBUTION, MANAGEMENT OR USAGE, i.e. SMART GRIDS
- Y04S10/00—Systems supporting electrical power generation, transmission or distribution
- Y04S10/50—Systems or methods supporting the power network operation or management, involving a certain degree of interaction with the load-side end user applications
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Theoretical Computer Science (AREA)
- Business, Economics & Management (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Economics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Water Supply & Treatment (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Primary Health Care (AREA)
- Strategic Management (AREA)
- Tourism & Hospitality (AREA)
- Human Resources & Organizations (AREA)
- General Business, Economics & Management (AREA)
- Marketing (AREA)
- Public Health (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Evolutionary Computation (AREA)
- Geometry (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Supply And Distribution Of Alternating Current (AREA)
Abstract
本发明公开一种交直流混联电网连锁故障仿真方法,包括:S1、确定电网的参数;S2、对电网进行循环仿真,相对于前一次仿真,按照一定比例提高发电机容量和负荷水平,按照一定比例增加前一次仿真中发生过故障的线路的容量;S3、每次仿真所有线路按照一定概率断开;S4、对断线后的电网进行潮流优化,判断是否有线路达到重载,若有线路达到重载,则进入S5,否则,进入S6;S5、对重载线路按照一定概率断开,如果有新线路断开则重复S4,否则,进入S6;S6、判断仿真次数是否达到预设次数,如果达到,结束仿真,否则,重复S2。本发明提供的连锁故障仿真方法,能够将直流线路模型和直流保护措施考虑进来,适用于交直流混联电网的连锁故障仿真。
Description
技术领域
本发明涉及电气工程领域,更具体地,涉及一种交直流混联电网连锁故障仿真方法。
背景技术
在当前我国大力建设交直流特高压互联电网的背景下,随着电网规模日益庞大以及特高压交直流输电工程的建设,***传输功率逐渐增长,***动态日益复杂,交直流混联电网的运行安全受到极大威胁。另一方面,***中的不确定性因素逐渐增多,由于故障、天气等因素导致的局部电网功率不平衡、失稳、振荡等问题可能扩散,从而导致连锁故障,甚至诱发大停电事故。研究表明,电力***大停电事故一般是由于***中某一元件故障导致一系列其他元件停运的连锁反应所造成,线路有功潮流的大规模转移导致输电线路连锁过载和保护的拒动/误动是连锁故障发生的主要因素。因此建立面向交直流混联电网的连锁故障模型,揭示***可能发生的连锁故障模式及其风险,为***连锁故障提供指导,将有效降低电网运行风险,产生巨大的经济和社会效益。而传统的连锁故障OPA仿真方法采用直流潮流优化模型,仅能应用于纯交流***,不能进行交直流混联电力***的连锁故障分析;因此,研究交直流混联电网的连锁故障仿真方法具有重要意义。
发明内容
针对现有技术的缺陷,本发明的目的在于解决传统的连锁故障OPA仿真方法仅能应用于纯交流***,不能进行交直流混联电力***的连锁故障分析的技术问题。
为实现上述目的,本发明提供一种交直流混联电网连锁故障仿真方法,包括以下步骤:
步骤S1、确定交直流混联电网的交流线路、直流线路、联络线、发电机、换流站以及负荷;发电机容量和负荷水平可用于计算电网的潮流,所述潮流包括各条线路的有功功率、无功功率、有功损耗、无功损耗以及电网各母线节点的电压幅值和相角;
步骤S2、对交直流混联电网进行预设次数的循环仿真,每次仿真相对于前一次仿真,按照第一预设比例提高发电机容量和负荷水平,按照第二预设比例增加前一次仿真中发生过故障的线路的容量;
步骤S3、每次仿真中,所有线路按照第一预设概率断开;
步骤S4、若交直流混联电网有线路断开,则对断线后的交直流混联电网进行潮流优化,将断开线路的功率分配到未断线的线路上,优化后判断是否有线路达到重载,若有线路达到重载,则进入步骤S5,否则,进入步骤S6;
步骤S5、对重载线路按照第二预设概率断开,然后判断有无新线路断开,如果有,则重复步骤S4,否则,进入步骤S6;
步骤S6、判断仿真次数是否达到预设次数,如果达到,则结束连锁故障仿真过程,否则,重复步骤S2。
可选地,所述步骤S4具体包括如下步骤:
步骤S401、在每次仿真中,所有线路都有可能随机开断,如果有线路开断则进入快动态过程;
步骤S402、对断线后的新的网络采用支路潮流模型进行一次潮流优化,所述支路潮流模型包括:交流节点有功功率约束、交流节点无功功率约束、交流线路有功损耗约束、交流线路无功损耗约束、交流线路两端电压关系约束、交流网络相角差关系约束、换流节点功率平衡约束、直流线路两端电压关系约束、换流站处功率耦合关系约束以及换流站传输容量约束;
步骤S403、优化调度完成后判断是否有线路达到重载,若有线路达到重载,进入步骤S5;否则,进入步骤S6。
可选地,所述交流节点的有功功率约束为:
所述交流节点的无功功率约束为:
其中,PGi和QGi分别是第i个发电机发出的有功功率和无功功率,NlAC是交流线路总条数,Pcvi和Qcvi分别是第i个换流站注入的有功功率和无功功率,PrACj和QrACj分别是第j条线路末端接收到的有功功率和无功功率,PlsACj和QlsACj分别是第j条线路上损失的有功功率和无功功率,Bii是第i个交流节点的对地总电纳,WACi是第i个交流节点处的电压的平方,Pcuti和Qcuti分别是因功率不平衡所需要的切除的有功负荷量和无功负荷量,MPQAC(i,j)是根据节点i和支路j的关系而确定的线路末端接收到的有功功率和无功功率的系数取值,MlAC(i,j)是根据节点i和支路j的关系而确定的线路有功损耗和无功损耗的系数取值,PDi是第i个交流节点处的有功负荷,QDi是第i个交流节点处的无功负荷。
可选地,所述交流线路有功损耗约束为:
所述交流线路无功损耗约束:
其中,WrACj代表线路j末端电压的平方,RlACjj、Xljj分别是第j条交流线路的电阻和电抗。
可选地,所述交流线路两端电压关系约束为:
所述交流网络相角差关系约束为:
其中,矩阵MWAC为MPQAC的转置矩阵,为网络的节点关联矩阵,Ckj是基本回路矩阵,nC是基本回路数。
可选地,所述换流节点功率平衡约束为:
其中,矩阵MPDC表示根据节点i和支路j的关系而确定的直流线路末端接收到的有功功率的系数取值,矩阵MlDC表示根据节点i和支路j的关系而确定的直流线路有功损耗的系数取值,PrDCj为第j条直流线路末端输送的功率;PlsDCj为第j条直流线路上的有功损耗,Pcvm为换流站注入有功功率,NlDC为直流线路总条数。
可选地,所述直流线路两端电压关系约束为:
其中,矩阵MWDC为MPDC的转置矩阵,RDCjj是第j条直流线路的电阻,WDCi为第i个直流节点处的电压的平方。
可选地,所述换流站处有无功功率耦合关系约束为:
Pcvm=|Qcvm tanα|
其中,Qcvm为换流站吸收无功功率,角度α为一固定值,由实际运行方式决定。
可选地,所述换流站传输容量约束为:
其中,Smax cvm表示第m个换流站的传输容量上限。
可选地,所述步骤S402、对断线后的新的网络采用支路潮流模型进行一次潮流优化,具体包括如下步骤:
若断开的是交流线路,则固定直流线路传输功率不变,将直流线路视为交流***的固定负荷,确定交流线路断开后交直流混联电网的潮流;若断开的是直流线路,则相应换流站注入交流***的功率为0,换流站处的无功功率注入仍存在,固定其他直流线路传输功率不变,将其他直流线路视为交流***的固定负荷,确定直流线路断开后交直流混联电网的潮流;如果没有新的线路开断,则退出快动态过程。
总体而言,通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比,具有以下有益效果:
(1)本发明提供的方法所采用的交直流支路潮流模型能够计及网络中的无功功率以及有功和无功损耗,且并未固定电压,适用于交流***且能够拓展到交直流混联***。
(2)本发明提供的方法能够考虑直流线路的控制,在优化调度的过程中,认为直流线路传输功率可以调节,同时认为直流线路可能因为重载断开,进一步引发故障;而且直流线路过载断开后,在下一次仿真时,其容量可以得到更新。
(3)本发明提供的方法考虑换相失败保护,认为直流保护是在调度之后响应而断开线路或闭锁换流器。保护动作的判据为换流器交流测电压低于给定阈值,低于该阈值则换流器闭锁,且不考虑故障时间,即认为调度在整定时间内完成。
附图说明
图1是本发明提供的交直流混联电网连锁故障仿真方法的整体流程图;
图2是本发明实施例中修改后的IEEE30节点***的拓扑图;
图3是本发明实施例提供的修改后的IEEE30节点***停电规模分布曲线图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合附图及实施例,对本发明进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。此外,下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
本发明提供了一种交直流混联电网的连锁故障仿真方法,其目的在于通过基于交直流潮流模型的潮流优化计算,得到交直流混联电网的故障次数、连锁故障步数、连锁故障的规模和风险大小,由此为交直流电力***的连锁故障风险分析和故障应对以及运行规划提供参考依据,有助于减少交直流混联电力***的故障风险,提高电力***运行的安全可靠性。
如图1所示,本发明提供的交直流混联电网连锁故障仿真方法包括以下流程:
步骤S1、收集所在交直流混联电网的所有技术参数,计算电网初始潮流。
S101、交直流混联电网的所有技术参数包括有:容量基准值、节点数据、支路数据、发电机数据、联络线数据、直流线路和换流站数据。
S102、容量基准值baseMVA设置为100MVA。
S103、节点数据包括有交流***节点个数NbAC,节点类型type,第i个交流节点处的有功负荷PDi和无功负荷QDi,第i个交流节点处的对地电导gi和对地电纳bi,第i个交流节点处电压的幅值Vg和相角Va以及电压上限VACi max和电压下限VACi min,直流***节点个数NbDC,第i个直流节点处的电压上限VDCi max和电压下限VDCi min。
S104、支路数据包括有交流***线路总条数NlAC,第j条交流线路的电阻RlACj、电抗Xlj和电纳blj,第j条交流线路的额定容量flACj;直流***线路总条数NlDC,第j条直流线路的电阻RlDCj,第j条直流线路的容量flDCj。
S105、发电机数据包括有发电机有功出力Pg和无功出力Qg,每台发电机的最大无功出力Qmax和最小无功出力Qmin,最大有功出力Pmax和最小有功出力Pmin。
S106、联络线数据包括各联络线注入有功功率Pinj和无功功率Qinj。
S107、换流站数据包括各换流站母线节点编号busm、换流站额定容量Scvm、换流站有功无功耦合系数α、换流站注入有功功率Pcvm。
S108、采用MATpower软件包进行潮流计算,输入运行程序得到电网初始潮流状态。
S2、给定仿真天数k,每次仿真相对于前一次仿真,按照一定比例提高负荷水平和发电机容量,按一定比例增加上次仿真发生过故障的线路的容量。
具体地,按比例给定负荷与发电机出力的增长因子r1、r2,对于在上一次仿真中因为过载或重载开断的线路进行容量更新,选取线路容量增长因子u以对线路进行改造增加线路的容量。
S201、在一个示例中,给定仿真天数k=2000天,每次仿真代表一天,随着电力***的发展,***发电能力和负荷水平不断提高,取负荷与发电机出力增长因子r1=r2=1.00041。
S202、对于上一次仿真时因过载而开断的线路,一般会被电力规划部门认为需要进行改造,按一定比例增加其传输容量,取线路容量增长因子u=1.005。
S3、每次仿真中,所有线路均可能按照一定概率断开进入快动态过程。
具体地,在每次仿真中,所有线路都有可能因天气等原因而随机开断,可以取随机开断概率t=0.0007,如果有线路开断则进入快动态过程。
S4、对断线后新的网络进行一次优化,调度完成后判断是否有线路达到重载,如果有则进入步骤S5,否则,进入步骤S6;
S401、对断线后的新的网络采用支路潮流模型进行一次潮流优化。
具体地,在每次仿真中,所有线路均有可能因为天气等原因按照一定的概率随机开断,给定线路随机开断概率t,如果有线路开断则进入快动态过程。快动态过程中首先需要对新的网络进行一次优化,由于直流潮流模型未考虑线路无功功率因此不能应用于交直流混联电网,在此选用基于支路潮流模型的优化方法进行优化。应用支路潮流模型能够计及网络中的无功和损耗,且并未固定电压,适用于交流***且能够拓展到直流***,适合本项目的研究。所述模型具体包括以下约束条件:
(a)交流节点有功功率和无功功率约束:
其中,PGi和QGi分别是第i个发电机发出有功和无功功率,Pcvi和Qcvi分别是第i个换流站注入的有功和无功功率,PrACj和QrACj分别是第j条线路末端接收到的有功和无功功率,矩阵MPQAC表示根据节点i和支路j的关系而确定的直流线路末端接收到的有功功率的系数取值,矩阵MlAC表示根据节点i和支路j的关系而确定的直流线路有功损耗的系数取值,PlsACj和QlsACj分别是第j条线路上损失的有功和无功功率,Bii是第i个交流节点的对地总电纳,WACi是第i个交流节点处的电压的平方,Pcuti和Qcuti分别是因功率不平衡所需要的切除的有功和无功负荷量。
(b)交流线路有功损耗与无功损耗的关系约束:
其中,WrACj代表线路j末端电压的平方,RlACjj、Xljj分别是第j条交流线路的电阻和电抗。现有技术将WrACj视为不变值,本发明能够考虑WrACj的变化以及线路的有功损耗和无功损耗。
(c)交流线路两端电压幅值的关系约束和交流网络中每个独立回路的相角差关系约束:
其中,矩阵MWAC为MPQAC的转置矩阵,为网络的节点关联矩阵。
其中,独立基本回路的个数NC=NlAC-NbAC+1;矩阵C为基本回路矩阵,Ckj表示支路j和回路k的关系。
(d)换流节点功率平衡约束:
其中,矩阵MPDC和MlDC表示根据节点i和支路j的关系而确定的直流线路末端接收到的有功功率的系数取值,矩阵表示根据节点i和支路j的关系而确定的直流线路有功损耗的系数取值,PrDCj为第j条直流线路末端输送的功率;PlsDCj为第j条直流线路上的有功损耗。
(e)直流线路两端电压关系约束:
其中,矩阵MWDC为MPDC的转置矩阵,RDCjj是第j条直流线路的电阻,WDCi为第i个直流节点处的电压的平方。
(f)换流站处有无功功率耦合关系约束:
Pcvm=|Qcvm tanα|
其中,式中绝对值可依据换流器运行方式来消去,角度α为一固定值,由实际运行方式决定。
(g)换流站传输容量约束:
其中,Smax cvm表示第m个换流站的传输容量上限。
(h)模型中其他变量的上下限约束:
PGk min≤PGk≤PGk max,QGk min≤QGk≤QGk max
-fLACj≤PrACj≤fLACj
-fLDCj≤PrDCj≤fLDCj
其中,PGk min是第k台发电机发出的有功功率PGk的最小值;PGk max是PGk的最大值;QGk min表示第k台发电机发出的无功功率QGk的最小值;QGk max表示QGk的最大值;fLACj和fLDCj分别是第j条交流线路和直流线路的线路容量上限,V2 ACi max和V2 ACi min分别是第i个交流节点的电压最大值平方和最小值平方;V2 DCi max和V2 DCi min分别是第i个交流节点的电压最大值平方和最小值平方。
S402、优化调度完成后判断是否有线路达到重载,若有线路达到重载,进入步骤S5;否则,进入步骤S6。
具体地,优化调度完成后给定线路重载阈值a判断是否有线路达到重载。在一个示例中,线路重载阈值取为a=0.99。
S5、对于重载线路按照一定的概率断开,然后判断有无新线路断开,如果有,则形成新的网络重复步骤S4过程,否则,进入步骤S6;
具体地,对于达到重载阈值的线路按照给定的概率b进行开断,然后判断如果有新线路断开,需要划分孤岛并进行孤岛功率平衡优化以形成新的网架然后继续重复步骤S4。若断开的是交流线路,则固定直流线路传输功率为初始值不变,视为交流***的固定负荷,由电网初始潮流状态计算交流线路断开后交直流***的潮流;若断开的是直流线路,则相应换流站注入交流***的功率为0,换流站处的无功补偿装置提供的无功功率注入仍存在,固定其他直流线路传输功率为初始值不变,视为交流***的固定负荷,由电网初始潮流状态计算直流线路断开后交直流***的潮流。如果没有新的线路开断,则退出快动态过程。
在一个示例中,取重载线路开断概率b=0.999。
S6、判断仿真天数k是否达到设定最大值,如果达到,则结束连锁故障仿真过程,否则,重复步骤S2过程。
具体地,如果达到最大值,则退出连锁故障仿真过程。此时,可根据连锁故障仿真结果统计故障次数、最多断线次数、最多连锁故障步数、不同置信度下的故障规模等。
其中,在断线后需要求解潮流优化问题,本发明采用基于支路潮流模型的优化模型进行潮流优化求解。当交直流***网架参数已知后,考虑到其交流线路的容量限制、换流站交流侧的电压限制等安全约束,以及功率平衡、发电机有无功出力范围、换流站注入功率范围等运行约束,能够对断线后的交直流电力***进行潮流优化,然后形成新的网架。
以下公开详细的示范实施例,此处公开的具体结构和功能细节仅仅是处于描述示范实施例的目的。然后应当理解,本发明不局限于公开的具体示范实施例,而是覆盖落入本公开范围内的所有修改、等同物和替换物。在对全部附图的描述中,相同的附图标记表示相同的元件。
图2为本发明所选取的IEEE30节点测试***的***图,以此为例进行实例说明。实例中,在节点2和节点8上分别增加一台换流器,在其间增加一条直流线路,形成交直流互联电力***。收集所在交直流互联电网常规技术参数,同时给出慢动态过程和快动态过程的各仿真参数值。
如图2所示的交直流互联电力***包含交流节点个数NbAC=30,交流线路条数NlAC=41,换流站个数Ncv=2,直流***节点个数NbDC=2,直流***线路总条数NlDC=1。
具体地,交流节点参数如表1:
表1交流***节点参数
交流线路参数如表2:
表2交流***线路参数
发电机参数如表3:
表3发电机参数
换流器参数见表4:
表4换流器参数
交流节点 | 直流节点 | 容量(MW) |
2 | 1 | 100 |
8 | 2 | 100 |
直流节点参数见表5:
表5直流***节点参数
编号 | 电压上限(p.u.) | 电压下限(p.u.) | 基准电压(kV) |
1 | 1.06 | 0.94 | 320 |
2 | 1.06 | 0.94 | 320 |
直流线路参数见表6:
表6直流线路参数
首端节点 | 末端节点 | 线路电阻(p.u.) | 线路容量(MVA) |
1 | 2 | 0.01 | 100 |
此外,考虑实际运行情况,取换流站的有功无功耦合系数α=0.8。取直流线路输送的功率为27MW,通过MATpower计算可得初始的交直流***潮流状态,逆变站所在的交流节点8的电压为0.9538p.u。
给定仿真天数k为2000天,取线路容量增长因子u=1.005,负荷与发电机增长因子r1=r2=1.00041,线路重载阈值a=0.99,重载线路开断概率b=0.999,因天气等原因线路随机开断概率t=0.0007。
得到连锁故障的计算总体结果如下表7所示:
表7连锁故障仿真总体结果
由表7连锁故障仿真总体结果能够得到交直流混联***在所有规定仿真天数中的随机故障次数和重载故障次数,某个置信度下的最大切负荷率以及最多断线条数和连锁故障步数。
故障次数最多的前十条线路如下表8所示:
表8故障次数排序表
不同置信度下的最大故障规模如表9所示:
表9不同置信度下最大故障规模
表8和表9分别给出了交直流混联***在规定仿真天数中故障次数最多的前十条线路和不同置信度下的最大故障规模。表7~表9所给出的数据能够为交直流电力***的连锁故障风险和规划运行提供参考依据,促使我们能够及时采取措施对过载和重载线路进行扩容,降低连锁故障的发生风险。
图3给出了该交直流混联***连锁故障仿真后的停电规模分布曲线图,其中横轴是以被切除负荷量x为量度的停电规模,纵轴是停电规模分布。从图3可知,改进的交直流***连锁故障模型的停电规模分布近似呈现幂律特性,符合实际情况,能够间接证明该连锁故障仿真方法的正确性。
本发明公开一种交直流混联电网连锁故障仿真方法,属于电气工程领域。该方法分为快动态和慢动态两个迭代过程,快动态过程用于模拟电力***连锁故障,而慢动态过程则用于模拟电力***的演化。快动态过程的思想是:当某条线路因天气等原因随机断开后,其余线路可能会因重载或过载而相继开断从而导致电网连锁故障;慢动态过程的思想是:随着电力***发展,***发电能力和负荷水平不断提高,线路潮流相应增加,当其达到线路传输容量极限时会导致线路开断,而这些因过载而开断的线路,一般会被电力规划部门认为需要进行改造,如增加其传输容量,以提高输电***的安全性。
通过本发明的连锁故障仿真方法,能够将直流线路模型和直流保护措施考虑进来,适用于交直流混联电网的连锁故障仿真,能够为交直流电力***的故障风险和运行规划提供参考依据,从而能够采取措施降低连锁故障发生的风险,提高电力***运行的安全可靠性。
本领域的技术人员容易理解,以上所述仅为本发明的较佳实施例而已,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种交直流混联电网连锁故障仿真方法,其特征在于,包括以下步骤:
步骤S1、确定交直流混联电网的交流线路、直流线路、联络线、发电机、换流站以及负荷;发电机容量和负荷水平可用于计算电网的潮流,所述潮流包括各条线路的有功功率、无功功率、有功损耗、无功损耗以及电网各母线节点的电压幅值和相角;
步骤S2、对交直流混联电网进行预设次数的循环仿真,每次仿真相对于前一次仿真,按照第一预设比例提高发电机容量和负荷水平,按照第二预设比例增加前一次仿真中发生过故障的线路的容量;
步骤S3、每次仿真中,所有线路按照第一预设概率断开;
步骤S4、若交直流混联电网有线路断开,则对断线后的交直流混联电网采用支路潮流模型进行潮流优化,将断开线路的功率分配到未断线的线路上,优化后判断是否有线路达到重载,若有线路达到重载,则进入步骤S5,否则,进入步骤S6;
步骤S5、对重载线路按照第二预设概率断开,然后判断有无新线路断开,如果有,则重复步骤S4,否则,进入步骤S6;
步骤S6、判断仿真次数是否达到预设次数,如果达到,则结束连锁故障仿真过程,否则,重复步骤S2;
其中,所述步骤S4具体包括如下步骤:
步骤S401、在每次仿真中,所有线路都有可能随机开断,如果有线路开断则进入快动态过程;
步骤S402、对断线后的新的网络采用支路潮流模型进行一次潮流优化,所述支路潮流模型包括:交流节点有功功率约束、交流节点无功功率约束、交流线路有功损耗约束、交流线路无功损耗约束、交流线路两端电压关系约束、交流网络相角差关系约束、换流节点功率平衡约束、直流线路两端电压关系约束、换流站处功率耦合关系约束以及换流站传输容量约束;
步骤S403、优化调度完成后判断是否有线路达到重载,若有线路达到重载,进入步骤S5;否则,进入步骤S6。
2.根据权利要求1所述的交直流混联电网连锁故障仿真方法,其特征在于,所述交流节点的有功功率约束为:
所述交流节点的无功功率约束为:
其中,PGi和QGi分别是第i个发电机发出的有功功率和无功功率,NlAC是交流线路总条数,Pcvi和Qcvi分别是第i个换流站注入的有功功率和无功功率,PrACj和QrACj分别是第j条线路末端接收到的有功功率和无功功率,PlsACj和QlsACj分别是第j条线路上损失的有功功率和无功功率,Bii是第i个交流节点的对地总电纳,WACi是第i个交流节点处的电压的平方,Pcuti和Qcuti分别是因功率不平衡所需要的切除的有功负荷量和无功负荷量,MPQAC(i,j)是根据节点i和支路j的关系而确定的线路末端接收到的有功功率和无功功率的系数取值,MlAC(i,j)是根据节点i和支路j的关系而确定的线路有功损耗和无功损耗的系数取值,PDi是第i个交流节点处的有功负荷,QDi是第i个交流节点处的无功负荷。
7.根据权利要求5所述的交直流混联电网连锁故障仿真方法,其特征在于,所述换流站处有无功功率耦合关系约束为:
Pcvm=|Qcvm tanα|
其中,Qcvm为换流站吸收无功功率,角度α为一固定值,由实际运行方式决定。
9.根据权利要求1至8任一项所述的交直流混联电网连锁故障仿真方法,其特征在于,所述步骤S402、对断线后的新的网络采用支路潮流模型进行一次潮流优化,具体包括如下步骤:
若断开的是交流线路,则固定直流线路传输功率不变,将直流线路视为交流***的固定负荷,确定交流线路断开后交直流混联电网的潮流;若断开的是直流线路,则相应换流站注入交流***的功率为0,换流站处的无功功率注入仍存在,固定其他直流线路传输功率不变,将其他直流线路视为交流***的固定负荷,确定直流线路断开后交直流混联电网的潮流;如果没有新的线路开断,则退出快动态过程。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201910299909.4A CN110096767B (zh) | 2019-04-15 | 2019-04-15 | 一种交直流混联电网连锁故障仿真方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201910299909.4A CN110096767B (zh) | 2019-04-15 | 2019-04-15 | 一种交直流混联电网连锁故障仿真方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN110096767A CN110096767A (zh) | 2019-08-06 |
CN110096767B true CN110096767B (zh) | 2023-02-07 |
Family
ID=67444885
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201910299909.4A Active CN110096767B (zh) | 2019-04-15 | 2019-04-15 | 一种交直流混联电网连锁故障仿真方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN110096767B (zh) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN111652469B (zh) * | 2020-04-29 | 2022-11-08 | 国网河南省电力公司电力科学研究院 | 一种交直流混联电网的薄弱环节辨识方法和*** |
CN112952771B (zh) * | 2021-01-26 | 2023-10-31 | 中国电力科学研究院有限公司 | 一种用于交直流混联电网的故障识别与控制***及方法 |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN103199566A (zh) * | 2013-03-26 | 2013-07-10 | 国家电网公司 | 一种交直流混联电力***的连锁故障分析方法 |
CN107994601A (zh) * | 2017-12-19 | 2018-05-04 | 华中科技大学 | 一种交直流互联电网关键线路辨识方法 |
Family Cites Families (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EA008413B1 (ru) * | 2003-03-05 | 2007-04-27 | Мохамед М. Эл-Гассеир | Устройство распределительной электрической сети с сегментацией секторами передачи постоянного тока с учётом рынка сбыта электрической энергии и оптимальное планирование её передачи |
WO2012015508A1 (en) * | 2010-07-29 | 2012-02-02 | Spirae, Inc. | Dynamic distributed power grid control system |
-
2019
- 2019-04-15 CN CN201910299909.4A patent/CN110096767B/zh active Active
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN103199566A (zh) * | 2013-03-26 | 2013-07-10 | 国家电网公司 | 一种交直流混联电力***的连锁故障分析方法 |
CN107994601A (zh) * | 2017-12-19 | 2018-05-04 | 华中科技大学 | 一种交直流互联电网关键线路辨识方法 |
Non-Patent Citations (5)
Title |
---|
"Fast Search of Cascading Failures Chains in AC-DC Hybrid Power System";Yuanzhen Zhu等;《Proceedings of TENCON 2018 - 2018 IEEE Region 10 Conference》;20190225;第2494-2498页 * |
"Hybrid ultra-HVDC system with LCC and cascaded hybrid MMC";Ruizhang Yang等;《The Journal of Engineering》;20181023;第2019卷(第16期);第1112-1116页 * |
交直流电力***多时间尺度全过程仿真和建模研究新进展;汤涌;《电网技术》;20090831;第33卷(第16期);第1-8页 * |
改进的Manchester连锁故障模型在交直流混联电力***中的应用;赵建伟等;《水电能源科学》;20131031;第31卷(第10期);第168-171,246页第1-4节 * |
特大型城市电网大停电的机理和预防对策探讨;杨海涛等;《电力***自动化》;20140325;第38卷(第06期);第128-135页 * |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN110096767A (zh) | 2019-08-06 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Guo et al. | Allocation of centrally switched fault current limiters enabled by 5G in transmission system | |
CN108418255B (zh) | 一种适用于含高渗透率新能源的特高压直流外送电网规划方法及*** | |
CN104362642B (zh) | 提高交直流电网中长期电压稳定的动态无功备用优化方法 | |
CN108493998B (zh) | 考虑需求响应与n-1预想故障的鲁棒输电网规划方法 | |
CN104466984A (zh) | 一种提高直流换相安全水平的动态无功备用优化方法 | |
CN108808715B (zh) | 考虑直流网络故障功率的多端柔直***静态安全分析方法 | |
CN113381445B (zh) | 一种抑制新能源暂态过电压的调相机优化配置方法及*** | |
CN110096767B (zh) | 一种交直流混联电网连锁故障仿真方法 | |
CN107482668A (zh) | 高压直流定无功功率交流故障恢复方法与装置 | |
CN106527394A (zh) | 一种考虑多重信息因素的ecps连锁故障风险评估方法 | |
Thukaram et al. | Optimal reactive power dispatch in a large power system with AC–DC and FACTS controllers | |
CN107147146A (zh) | 一种基于联合多微网的分布式能量管理优化方法及装置 | |
CN111327047A (zh) | 一种确定级联式电网多交流断面输电能力的方法及*** | |
CN104993466A (zh) | 一种适用于交直流电网的连锁故障快动态仿真方法 | |
CN109377020B (zh) | 一种考虑配电网负荷转供能力的输电网规划方法 | |
CN113191675B (zh) | 多直流送端电网规划方案适应性评估方法及*** | |
CN113097995B (zh) | 一种考虑多时间尺度的交直流混合配电网优化运行方法 | |
CN112491092B (zh) | 一种柔性台区的安全调度方法 | |
CN107104463B (zh) | 换流站在黑启动过程中考虑无功的有功投入量优化方法 | |
CN109802418B (zh) | 适用于特高压直流接入的局部电网电磁暂态模型等值方法 | |
CN107732972A (zh) | 一种地区电网风电接纳能力评估方法 | |
CN110768285A (zh) | 一种交直流混联直流多馈入受端电网强度获得方法 | |
CN109672181A (zh) | 一种基于短路比评估直流退出运行的连锁故障集建立方法 | |
CN113270871B (zh) | 基于配电网n-1安全评估的柔性互联装置容量配置优化方法 | |
Michi et al. | The effects of new 2030 scenario: reduction of short-circuit power and widening of voltage dips |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant |