CN113361856A - 一种直流输电***运行风险评估方法和装置 - Google Patents

一种直流输电***运行风险评估方法和装置 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种直流输电***运行风险评估方法和装置，所述方法包括：计算每个保护的动作风险系数和每个保护的动作出口的功率损失量；根据每个保护的动作风险系数和每个保护的动作出口的功率损失量确定直流输电***的运行风险值；其中，一个保护的动作风险系数和动作出口的功率损失量通过如下方式计算得到：实时采集直流控制保护***中用于该保护计算的判据量；根据所述判据量和与判据量对应的预设的阈值计算动作风险系数；根据实时采集的直流运行方式、功率水平信息和该保护的动作出口特征计算该保护的动作出口的功率损失量。本发明通过实时监测直流保护动作风险状态，给出直流运行风险薄弱点，从而实时评估直流运行的风险，可大大提升应对能力。

Description

一种直流输电***运行风险评估方法和装置
技术领域
本发明涉及直流输电***运行风险评估技术领域，尤其涉及一种直流输电***运行风险评估方法和装置。
背景技术
随着我国大容量、远距离直流输电工程的建设，我国电网已形成大规模交直流混联的格局，直流输电的运行状态对交直流复杂大电网的安全稳定有着重大影响。如何保障(特)高压直流以及柔性直流等多类型直流输电***的安全可靠运行，具有重要意义。
加强直流运行状态的实时监测，建立直流运行风险实时评估体系，了解特高压直流运行状态及主要风险，可有效提高调控运行人员对长距离、大容量输电的高压直流***的风险感知及预控能力，从而提升直流安全可靠运行水平。针对直流本身运行风险，目前尚缺乏可明确量化以及实时监控的风险评估方法。
已有方法根据电网风险和设备可靠性的评估，电网风险从对电网影响的角度，难以事前预判，设备可靠性主要考虑天气环境的影响，并不是从直流本身运行状态来考虑，具有较大的局限性。
发明内容
本发明的目的在于提供一种直流输电***运行风险评估方法和装置，以实时监测直流运行状态，给出直流运行风险薄弱点，从而实时评估直流运行的风险，提升应对能力。
为了解决上述技术问题，第一方面，本发明实施例提供一种直流输电***运行风险评估方法，包括：
计算每个保护的动作风险系数和每个保护的动作出口的功率损失量；
根据每个保护的动作风险系数和每个保护的动作出口的功率损失量确定直流输电***的运行风险值；
其中，一个保护的动作风险系数和动作出口的功率损失量通过如下方式计算得到：
实时采集直流控制保护***中用于该保护计算的判据量；
根据所述判据量和与所述判据量对应的预设的阈值计算动作风险系数；
根据实时采集的直流运行方式、功率水平信息和该保护的动作出口特征计算该保护的动作出口的功率损失量。
进一步地，每个保护的动作风险系数具体根据如下公式计算得到：
Figure BDA0003054555350000021
Figure BDA0003054555350000022
其中Xij为第i个保护的判据量，i＝1,2,...n，n为直流控制保护***中保护个数，k为第i个保护所需满足的动作条件总数，Ri为第i个保护的动作风险系数，Xthij为与Xij对应的设定的阈值。
进一步地，所述根据每个保护的动作风险系数和每个保护的动作出口的功率损失量确定直流输电***的运行风险值，具体包括：
判断是否存在至少一个保护的动作风险系数在第一预设的范围内，若是，则将直流输电***的运行风险值确定为：Ploss＝Max{Plossi}；其中，Ploss为直流输电***的运行风险值，{Plossi}为动作风险系数属于第一预设范围的保护的动作出口的功率损失量的集合，i≤n；
若否，则判断是否存在至少一个保护的动作风险系数在第二预设的范围内；若是，则将直流输电***的运行风险值确定为：Ploss＝Max{Plossi}；其中，{Plossi}为动作风险系数属于第二预设范围的保护的动作出口的功率损失量的集合，i≤n；若否，则将直流输电***的运行风险值确定为0；其中，第二预设范围为(x1,x2]，第一预设范围为(x2,1)，x1<x2<1。
进一步地，所述直流输电***运行风险评估方法还包括：
将所述直流输电***的运行风险值和与所述直流输***的运行风险值对应的动作风险系数进行实时显示。
进一步地，所述直流输电***运行风险评估方法还包括：
根据保护的动作风险系数对保护动作风险进行评级，得到所述保护动作风险别；
根据所述保护动作风险级别对保护动作风险状态进行实时显示。
进一步地，所述直流输电***运行风险评估方法还包括：
对于涉及电气设备应力指标的保护，根据动作风险系数对相应的设备运行状态给出提示信息。
进一步地，所述根据保护的动作风险系数对保护动作风险进行评级，具体包括：
若保护的动作风险系数在所述第一预设范围内，则保护动作风险属于严重告警别；
若保护的动作风险系数在所述第二预设范围内，则保护动作风险属于轻微告警级别；
若保护的动作风险系数在不在所述第一预设范围内，也不在第二预设范围内，则保护动作风险属于安全级别。
进一步地，所述第一预设范围为(0.9,0.98]，第一预设范围为(0.98,1)。
本发明实施例还提供一种直流输电***运行风险评估装置，包括：
计算模块，用于计算每个保护的动作风险系数和每个保护的动作出口的功率损失量；
运行风险值确定模块，用于根据每个保护的动作风险系数和每个保护的动作出口的功率损失量确定直流输电***的运行风险值；
其中，一个保护的动作风险系数和动作出口的功率损失量通过如下方式计算得到：
实时采集直流控制保护***中用于该保护计算的判据量；
根据所述判据量和与所述判据量对应的预设的阈值计算动作风险系数；
根据实时采集的直流运行方式、功率水平信息和该保护的动作出口特征计算该保护的动作出口的功率损失量。
第三方面，本发明实施例还提供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上述任一项所述的直流输电***运行风险评估方法。
本发明实施例提供的一种直流输电***运行风险评估方法，包括：计算每个保护的动作风险系数和每个保护的动作出口的功率损失量；根据每个保护的动作风险系数和每个保护的动作出口的功率损失量确定直流输电***的运行风险值；其中，一个保护的动作风险系数和动作出口的功率损失量通过如下方式计算得到：实时采集直流控制保护***中用于该保护计算的判据量；根据所述判据量和与所述判据量对应的预设的阈值计算动作风险系数；根据实时采集的直流运行方式、功率水平信息和该保护的动作出口特征计算该保护的动作出口的功率损失量。与现有技术相比，本发明实施例通过实时监测直流保护动作风险状态，可有效给出直流运行风险薄弱点，从而实时评估直流运行的风险，可大大提升应对能力。
附图说明
为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是直流输电***结构示意图；
图2是本发明一实施例提供的直流输电***运行风险评估方法的流程示意图。
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。
应当理解，文中所使用的步骤编号仅是为了方便描述，不对作为对步骤执行先后顺序的限定。
应当理解，在本发明说明书中所使用的术语仅仅是出于描述特定实施例的目的而并不意在限制本发明。如在本发明说明书和所附权利要求书中所使用的那样，除非上下文清楚地指明其它情况，否则单数形式的“一”、“一个”及“该”意在包括复数形式。
术语“包括”和“包含”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。
术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。
本发明是一种对直流输电***的运行风险进行实时评估的技术方案，具体通过实时采集相关数据，并根据实时采集到的相关数据对直流输电***的运行风险进行评估。为便于理解本发明提供的技术方案，下面介绍直流输电***相关知识以及对本发明涉及到的相关名词进行解释说明。
如图1所示，直流输电***包括一次***和二次***，其中，二次***包括控制保护***(直流控制保护***)，控制保护***是直流输电***的“大脑”，是二次***的核心技术。另外，一次***是强电，直接接入到电网中；二次***是弱电，和一次***是电气隔离的，通过控制信号量与一次***连接。
直流输电通过换流器能够快速、方便的调节直流线路电流和功率，从而可实现各种调节和控制，不仅可以保证正常运行时稳定地输出功率，也可以在事故情况下，提高***运行的可靠性。高压直流输电与交流输电相比较的一个显著特点是可以通过对两端换流器的快速调节，控制直流线路输送功率的大小和方向，以满足整个交直流联合***的运行要求，也就是说直流输电***的性能，极大的依赖于它的控制***。
由于直流***的控制是通过改变换流器开关器件的开通管段来实现的，直流保护动作的主要措施也是通过触发脉冲变化和闭锁触发脉冲来完成的，因此直流***的控制和控制保护***功能关系密切，是高压直流输电工程的核心，是确保直流输电***安全可靠运行的基础。
以常规直流介绍控制保护***的作用(柔性直流类似)，控制保护***采集到一次***的运行状态信息，根据设定好的控制目标，输出相应的控制保护指令，控制换流器的开通关段状态，从而控制直流输电***的运行状态。
控制保护***是为了直流故障或者异常情况下，保护一次设备的安全或者在相应的区域发生故障时可以快速的隔离故障，防止故障危害整个直流***的安全。例如，在发生短路故障时，一次***短路回路会流过很大的短路电流，有可能会将设备烧毁，这个时候过流保护会迅速闭锁换流器或跳交流开关，切断电流回路，避免对设备的损坏。
直流的保护一般采取分区配置，通常将直流侧保护、交流侧保护和直流线路保护三大类分为6个保护分区(①换流器保护区②直流开关场保护区③中性母线保护区④接地极引线和接地极保护区；⑤换流站交流开关场保护区⑥直流线路保护区)。
以特高压直流换流器保护为例，包含了换流器短路保护(87CSY/87CSD)、桥差保护(87CBY/87CBD)、阀组差动保护(87DCV)、交直流过流保护(50/51C)、换流变压器阀侧中性点偏移保护(59ACVW)、交流过电压保护(59AC)、交流低电压保护(27AC)、直流过压开路保护(59DC)、旁路开关失灵保护(82-BPS)、直流低电压保护(27DC)、换流变压器中性点直流饱和保护(50/51CTNY50/51CTND)等多个保护。
由于本发明下述实施例提供的直流输电***运行风险评估方法，涉及到判据量、动作条件和出口特征，下面列举一个例子说明判据量、动作条件和出口特征的含义。
以直流过压开路保护(59DC)Ι段为例来说明判据量、动作条件和出口特征。
I段判据公式(动作条件)：VD>U_set1&IdN<I_set
判据量VD＝|UdL-UdM|(高阀)或|UdM–UdN|(低阀)，UdL、UdM、UdN分别为直流线路电压、高低阀组间电压、中性点电压。判据IdN为中性点电流。
即同时满足VD>U_set1和IdN<I_set保护I段即动作。U_set1、I_set分别为设定的保护动作阈值。
保护满足动作条件则动作出口，出口特征分切换段和跳闸段(两段的动作阈值不同)：
切换段：控制***切换
跳闸I～III段：阀组紧急停运、跳阀组交流断路器、阀组隔离。
典型出口动作处理策略类型如下：
·告警
·控制***切换
·阀组闭锁脉冲
·阀组ESOF
·极ESOF
·在运站极紧急停运(X-ESOF)
·本站极紧急停运(Y-ESOF)
·跳阀组交流断路器/同时锁定交流断路器
·跳极层交流断路器/同时锁定交流断路器
·阀组隔离
·极隔离
·重合旁路开关(BPS)
·禁止换流器解锁
另外，由于本发明实施例还涉及功率损失量计算，下面对功率损失量计算进行说明：
功率假设直流双极4阀组运行，每个阀组功率为P，不同出口策略下功率损失量是不同的，例如对于告警和控制***切换，***运行功率不发生变化；对于阀组闭锁/阀组ESOF，损失该阀组的功率P；对于单极闭锁，损失该极(2个阀组)的功率2P，对于在运站极紧急停运(X-ESOF)/本站极紧急停运(Y-ESOF)，本站的直流功率都将损失，即损失4P。
请参阅图2，本发明实施例提供一种直流输电***运行风险评估方法，包括步骤S1和步骤S2：
S1、计算每个保护的动作风险系数和每个保护的动作出口的功率损失量；
S2、根据每个保护的动作风险系数和每个保护的动作出口的功率损失量确定直流输电***的运行风险值；
其中，一个保护的动作风险系数和动作出口的功率损失量通过如下方式计算得到：
实时采集直流控制保护***中用于该保护计算的判据量；
根据所述判据量和与所述判据量对应的预设的阈值计算动作风险系数；
根据实时采集的直流运行方式、功率水平信息和该保护的动作出口特征计算该保护的动作出口的功率损失量。
与现有技术相比，本发明实施例通过实时监测直流保护动作风险状态，可有效给出直流运行风险薄弱点，从而实时评估直流运行的风险，可大大提升应对能力。
作为本发明实施例的一种举例，每个保护的动作风险系数具体根据如下公式计算得到：
Figure BDA0003054555350000091
Figure BDA0003054555350000092
其中Xij为第i个保护的判据量，i＝1,2,...n，n为直流控制保护***中保护个数，k为第i个保护所需满足的动作条件总数，Ri为第i个保护的动作风险系数，Xthij为与Xij对应的设定的阈值。
作为本发明实施例的一种举例，所述根据每个保护的动作风险系数和每个保护的动作出口的功率损失量确定直流输电***的运行风险值，具体包括：
判断是否存在至少一个保护的动作风险系数在第一预设的范围内，若是，则将直流输电***的运行风险值确定为：Ploss＝Max{Plossi}；其中，Ploss为直流输电***的运行风险值，{Plossi}为动作风险系数属于第一预设范围的保护的动作出口的功率损失量的集合，i≤n；
若否，则判断是否存在至少一个保护的动作风险系数在第二预设的范围内；若是，则将直流输电***的运行风险值确定为：Ploss＝Max{Plossi}；其中，{Plossi}为动作风险系数属于第二预设范围的保护的动作出口的功率损失量的集合，i≤n；若否，则将直流输电***的运行风险值确定为0；其中，第二预设范围为(x1,x2]，第一预设范围为(x2,1)，x1<x2<1。
在本发明实施例中，Ploss＝Max{Plossi}可知，本发明所述的直流输电***运行风险值为功率损失量的风险值。
为了便于理解，下面列举一个例子进行说明：
假设直流控制保护***中有2个保护，者两个保护的动作风险系数都在第一预设的范围内，则第一个保护的功率损失量大于大2个保护的功率功率损失量，则直流输电***运行风险值为第一个保护的功率损失量。
在本发明实施例中，需要说明的是。x1和x2的值可根据保护特性和正常运行工况下的典型值进行调整。
为便于运行人员实时掌握直流运行状态信息，作为本发明实施例的一种举例，所述直流输电***运行风险评估方法还包括：
将所述直流输电***的运行风险值和与所述直流输***的运行风险值对应的动作风险系数进行实时显示。
作为本发明实施例的一种举例，所述直流输电***运行风险评估方法还包括：
根据保护的动作风险系数对保护动作风险进行评级，得到所述保护动作风险别；
根据所述保护动作风险级别对保护动作风险状态进行实时显示。
作为本发明实施例的一种举例，所述根据保护的动作风险系数对保护动作风险进行评级，具体包括：
若保护的动作风险系数在所述第一预设范围内，则保护动作风险属于严重告警别；
若保护的动作风险系数在所述第二预设范围内，则保护动作风险属于轻微告警级别；
若保护的动作风险系数在不在所述第一预设范围内，也不在第二预设范围内，则保护动作风险属于安全级别。
作为本发明实施例的一种举例，所述第一预设范围为(0.9,0.98]，第一预设范围为(0.98,1)。
在本发明实施例中，具体地，若保护动作动作风险系数在(0.98,1)的范围内，则保护动作风险级别属于严重告警级别，显示时，显示严重告警提示；若保护动作动作风险系数在(0.9,0.98]的范围内，则保护动作风险属于轻微告警级别，显示时，显示轻微告警提示；若保护动作小于等于0.9，则保护动作风险属于安全级别，显示时，显示安全提示。
作为本发明实施例的一种举例，所述直流输电***运行风险评估方法还包括：
对于涉及电气设备应力指标的保护，根据动作风险系数对相应的设备运行状态给出提示信息。
本发明实施例还提供一种直流输电***运行风险评估装置，包括：
计算模块，用于计算每个保护的动作风险系数和每个保护的动作出口的功率损失量；
运行风险值确定模块，用于根据每个保护的动作风险系数和每个保护的动作出口的功率损失量确定直流输电***的运行风险值；
其中，一个保护的动作风险系数和动作出口的功率损失量通过如下方式计算得到：
实时采集直流控制保护***中用于该保护计算的判据量；
根据所述判据量和与所述判据量对应的预设的阈值计算动作风险系数；
根据实时采集的直流运行方式、功率水平信息和该保护的动作出口特征计算该保护的动作出口的功率损失量。
第三方面，本发明实施例还提供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上述任一项所述的直流输电***运行风险评估方法。
需要说明的是，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-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、电载波信号、电信信号以及软件分发介质等。需要进一步说明的是，所述计算机可读介质包含的内容可以根据司法管辖区内立法和专利实践的要求进行适当的增减，例如在某些司法管辖区，根据立法和专利实践，计算机可读介质不包括电载波信号和电信信号。
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，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种直流输电***运行风险评估方法，其特征在于，包括：
计算每个保护的动作风险系数和每个保护的动作出口的功率损失量；
根据每个保护的动作风险系数和每个保护的动作出口的功率损失量确定直流输电***的运行风险值；
其中，一个保护的动作风险系数和动作出口的功率损失量通过如下方式计算得到：
实时采集直流控制保护***中用于该保护计算的判据量；
根据所述判据量和与所述判据量对应的预设的阈值计算动作风险系数；
根据实时采集的直流运行方式、功率水平信息和该保护的动作出口特征计算该保护的动作出口的功率损失量。
2.根据权利要求1所述的直流输电***运行风险评估方法，其特征在于，每个保护的动作风险系数具体根据如下公式计算得到：
Figure FDA0003054555340000011
Figure FDA0003054555340000012
其中Xij为第i个保护的判据量，i＝1,2,...n，n为直流控制保护***中保护个数，k为第i个保护所需满足的动作条件总数，Ri为第i个保护的动作风险系数，Xthij为与Xij对应的设定的阈值。
3.根据权利要求2所述的直流输电***运行风险评估方法，其特征在于，所述根据每个保护的动作风险系数和每个保护的动作出口的功率损失量确定直流输电***的运行风险值，具体包括：
判断是否存在至少一个保护的动作风险系数在第一预设的范围内，若是，则将直流输电***的运行风险值确定为：Ploss＝Max{Plossi}；其中，Ploss为直流输电***的运行风险值，{Plossi}为动作风险系数属于第一预设范围的保护的动作出口的功率损失量的集合，i≤n；
若否，则判断是否存在至少一个保护的动作风险系数在第二预设的范围内；若是，则将直流输电***的运行风险值确定为：Ploss＝Max{Plossi}；其中，{Plossi}为动作风险系数属于第二预设范围的保护的动作出口的功率损失量的集合，i≤n；若否，则将直流输电***的运行风险值确定为0；其中，第二预设范围为(x1,x2]，第一预设范围为(x2,1)，x1<x2<1。
4.根据权利要求3所述的直流输电***运行风险评估方法，其特征在于，直流输电***运行风险评估方法还包括：
将所述直流输电***的运行风险值和与所述直流输***的运行风险值对应的动作风险系数进行实时显示。
5.根据权利要求1～4任一项所述的直流输电***运行风险评估方法，其特征在于，所述直流输电***运行风险评估方法还包括：
根据保护的动作风险系数对保护动作风险进行评级，得到所述保护动作风险别；
根据所述保护动作风险级别对保护动作风险状态进行实时显示。
6.根据权利要求1～4所述的直流输电***运行风险评估方法，其特征在于，所述直流输电***运行风险评估方法还包括：
对于涉及电气设备应力指标的保护，根据动作风险系数对相应的设备运行状态给出提示信息。
7.根据权利要求5所述的所述的直流输电***运行风险评估方法，其特征在于，所述根据保护的动作风险系数对保护动作风险进行评级，具体包括：
若保护的动作风险系数在所述第一预设范围内，则保护动作风险属于严重告警别；
若保护的动作风险系数在所述第二预设范围内，则保护动作风险属于轻微告警级别；
若保护的动作风险系数在不在所述第一预设范围内，也不在第二预设范围内，则保护动作风险属于安全级别。
8.根据权利要求7所述的直流输电***运行风险评估方法，其特征在于，所述第一预设范围为(0.9,0.98]，第一预设范围为(0.98,1)。
9.一种直流输电***运行风险评估装置，其特征在于，包括：
计算模块，用于计算每个保护的动作风险系数和每个保护的动作出口的功率损失量；
运行风险值确定模块，用于根据每个保护的动作风险系数和每个保护的动作出口的功率损失量确定直流输电***的运行风险值；
其中，一个保护的动作风险系数和动作出口的功率损失量通过如下方式计算得到：
实时采集直流控制保护***中用于该保护计算的判据量；
根据所述判据量和与所述判据量对应的预设的阈值计算动作风险系数；
根据实时采集的直流运行方式、功率水平信息和该保护的动作出口特征计算该保护的动作出口的功率损失量。
10.一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权利要求1至8中任一项所述的直流输电***运行风险评估方法。
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