CN113517713A - 适用于交直流混联***的静态电压安全域分析方法及装置 - Google Patents

适用于交直流混联***的静态电压安全域分析方法及装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种适用于交直流混联***的静态电压安全域评估方法及装置，方法包括首先基于交直流***数学模型计算了***正常状态下的潮流；将***功率平衡方程进行泰勒展开，忽略对电压变化影响较小的高次项得出电压变化的快速计算公式；基于区域内的各种严重事故，将其等值为相应扰动分别计算出电压变化；综合各事故下的电压变化取最值，根据规定的电压上下限确定各节点的静态电压安全域。本发明考虑交直流混联***的运行特征，给出了交直流***的潮流计算方法，交直流***的潮流计算方法优势在于无需复杂的数值计算，可以通过简单的解析式计算出***电压变化，可用于在线实时监控。

Description

适用于交直流混联***的静态电压安全域分析方法及装置
技术领域
本发明属于电力技术领域，尤其涉及一种适用于交直流混联***的静态电压安全域分析方法及装置。
背景技术
近年来，随着特高压直流技术的发展，许多长距离、大容量的特高压直流线路的相继投运，这对于特高压直流近区电网的无功电压将产生较大影响，对近区电网电压的调控提出新的要求，所以实现电网的安全预防控制、在线评估电网安全裕度至关重要。安全域(security region),的概念最早在二十世纪七十年代提出，它被定义为满足***安全约束的注入功率、电压、相角等状态变量集合。安全域分析法主要是通过计算运行点安全域的边界表达式，然后对比当前运行点在安全域中所处的位置，从而得出***是否安全的结论。
但目前对于电压安全域的研究主要是针对交流***，较少考虑直流线路投运后对电网电压安全域的影响，也缺少适用于交直流混联***电压安全域的快速计算分析方法。
发明内容
本发明提供一种适用于交直流混联***的静态电压安全域分析方法及装置，用于至少解决上述技术问题之一。
第一方面，本发明提供一种适用于交直流混联***的静态电压安全域分析方法，包括：基于交直流混联***运行特性，分别建立交流数学模型和直流***数学模型，其中，所述交流数学模型中包含交流***功率平衡方程，所述直流***数学模型中包含直流***方程，所述直流***方程包括直流***功率平衡方程；根据所述直流***功率平衡方程对所述交流***功率平衡方程进行修正，使得到交直流混联***的功率平衡方程；将所述交直流混联***的功率平衡方程按泰勒级数展开，仅保留一次项，得到线性化分析模型，其中，所述线性化分析模型的表达式为：
Figure 876709DEST_PATH_IMAGE001
，式中，
Figure 607905DEST_PATH_IMAGE002
分别为***正常运行状态下的节点电压相角组成的状态向量和***正常运行状态下的网络参数，
Figure 446941DEST_PATH_IMAGE003
为功率平衡方程对节点电压的导数，
Figure 670112DEST_PATH_IMAGE004
为功率平衡方程对支路导纳的导数，
Figure 735020DEST_PATH_IMAGE005
为交直流混联***的电压变化，
Figure 337034DEST_PATH_IMAGE006
为交直流混联***的功率变化，
Figure 94775DEST_PATH_IMAGE007
为交直流混联***的网络参数变化；根据所述直流***方程修正交流***牛顿-拉夫逊法的雅克比矩阵，使得到交直流***潮流计算的牛顿-拉夫逊解法，并对所述牛顿-拉夫逊解法进行迭代收敛，获得交直流混联***正常运行情况下的潮流结果；根据所述线性化分析模型和所述潮流结果，计算预想故障集中的某一故障的各节点电压变化；基于获取的某一故障的各节点电压变化，取最值计算出静态电压安全域。
第二方面，本发明提供一种适用于交直流混联***的静态电压安全域分析装置，包括：建立模块，配置为基于交直流混联***运行特性，分别建立交流数学模型和直流***数学模型，其中，所述交流数学模型中包含交流***功率平衡方程，所述直流***数学模型中包含直流***方程，所述直流***方程包括直流***功率平衡方程；第一修正模块，配置为根据所述直流***功率平衡方程对所述交流***功率平衡方程进行修正，使得到交直流混联***的功率平衡方程；展开模块，配置为将所述交直流混联***的功率平衡方程按泰勒级数展开，仅保留一次项，得到线性化分析模型，其中，所述线性化分析模型的表达式为：
Figure 274083DEST_PATH_IMAGE001
，式中，
Figure 657529DEST_PATH_IMAGE002
分别为***正常运行状态下的节点电压相角组成的状态向量和***正常运行状态下的网络参数，
Figure 628896DEST_PATH_IMAGE003
为功率平衡方程对节点电压的导数，
Figure 167325DEST_PATH_IMAGE004
为功率平衡方程对支路导纳的导数，
Figure 240454DEST_PATH_IMAGE005
为交直流混联***的电压变化，
Figure 647165DEST_PATH_IMAGE006
为交直流混联***的功率变化，
Figure 348404DEST_PATH_IMAGE007
为交直流混联***的网络参数变化；第二修正模块，配置为根据所述直流***方程修正交流***牛顿-拉夫逊法的雅克比矩阵，使得到交直流***潮流计算的牛顿-拉夫逊解法，并对所述牛顿-拉夫逊解法进行迭代收敛，获得交直流混联***正常运行情况下的潮流结果；计算模块，配置为根据所述线性化分析模型和所述潮流结果，计算预想故障集中的某一故障的各节点电压变化；选取模块，基于获取的某一故障的各节点电压变化，取最值计算出静态电压安全域。
第三方面，提供一种电子设备，其包括：至少一个处理器，以及与所述至少一个处理器通信连接的存储器，其中，所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行本发明任一实施例的适用于交直流混联***的静态电压安全域分析方法的步骤。
第四方面，本发明还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序包括程序指令，当所述程序指令被计算机执行时，使所述计算机执行本发明任一实施例的适用于交直流混联***的静态电压安全域分析方法的步骤。
本申请的一种适用于交直流混联***的静态电压安全域分析方法及装置，采用建立交、直流***的数学模型，在此基础上进行潮流计算得到交直流混联***正常状态下的电压，对交直流混联***的数学模型进行线性化，得到快速计算电压变化的数学解析式，从而实现静态电压安全域的快速计算。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，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为本发明一实施例提供的一种适用于交直流混联***的静态电压安全域分析方法的流程图；
图2为本发明一实施例提供的测试交直流电力***的示意图；
图3为本发明一实施例提供的一种适用于交直流混联***的静态电压安全域分析装置的结构框图；
图4是本发明一实施例提供的电子设备的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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。
请参阅图1，其示出了本申请的一种适用于交直流混联***的静态电压安全域分析方法的流程图。
如图1所示，一种适用于交直流混联***的静态电压安全域分析方法包括以下步骤：
步骤S101，基于交直流混联***运行特性，分别建立交流数学模型和直流***数学模型，其中，所述交流数学模型中包含交流***功率平衡方程，所述直流***数学模型中包含直流***方程，所述直流***方程包括直流电压方程和直流***功率平衡方程。
在本实施例中，所述交流***功率平衡方程为：
Figure 446284DEST_PATH_IMAGE008
（1）
式中，
Figure 990398DEST_PATH_IMAGE009
为节点i有功功率修正量，
Figure 341745DEST_PATH_IMAGE010
为节点i发电机发出的有功功率，
Figure 772857DEST_PATH_IMAGE011
为节点i负荷吸收的有功功率，
Figure 308881DEST_PATH_IMAGE012
为节点i电压幅值，
Figure 950078DEST_PATH_IMAGE013
为节点j电压幅值，
Figure 213438DEST_PATH_IMAGE014
为节点导纳矩阵第i行第j列元素实部，
Figure 13904DEST_PATH_IMAGE015
为i、j电压相位差，
Figure 674823DEST_PATH_IMAGE016
为节点导纳矩阵第i行第j列元素虚部，
Figure 803316DEST_PATH_IMAGE017
为节点i无功功率修正量，
Figure 355520DEST_PATH_IMAGE018
为节点i发电机发出的无功功率，
Figure 262690DEST_PATH_IMAGE019
为节点i负荷吸收的无功功率。
假设直流线路整流侧采用定电流控制，逆变侧采用定关断角控制，则直流控制方程为：
Figure 874937DEST_PATH_IMAGE020
（2）
式中，
Figure 756305DEST_PATH_IMAGE021
为直流输电线路电流，
Figure 862932DEST_PATH_IMAGE022
为直流电流参考值，
Figure 247777DEST_PATH_IMAGE023
为关断角，
Figure 30926DEST_PATH_IMAGE024
为关断角参考值。
可以得到直流***电压方程：
Figure 507912DEST_PATH_IMAGE025
（3）
Figure 401919DEST_PATH_IMAGE026
（4）
直流***功率平衡方程：
Figure 906850DEST_PATH_IMAGE027
（5）
式中，
Figure 611632DEST_PATH_IMAGE023
为关断角，
Figure 326647DEST_PATH_IMAGE028
为等值换相电阻，
Figure 899710DEST_PATH_IMAGE029
为注入逆变站的有功功率，
Figure 635979DEST_PATH_IMAGE030
为逆变站直流电压，
Figure 760929DEST_PATH_IMAGE031
为直流输电线路电流，
Figure 573028DEST_PATH_IMAGE032
为注入逆变站的无功功率，
Figure 825149DEST_PATH_IMAGE033
为逆变站功率因数角，
Figure 429305DEST_PATH_IMAGE034
为逆变站直流空载电压，
Figure 600524DEST_PATH_IMAGE035
为注入整流站的有功功率，
Figure 273819DEST_PATH_IMAGE036
为整流站直流电压，
Figure 313319DEST_PATH_IMAGE037
为注入整流站的无功功率，
Figure 647349DEST_PATH_IMAGE038
为整流站的功率因数角，
Figure 864835DEST_PATH_IMAGE039
为整流站直流空载电压。
交直流数学模型的联系为：
Figure 776159DEST_PATH_IMAGE040
（6）
式中，
Figure 494716DEST_PATH_IMAGE039
为整流站直流空载电压，
Figure 794504DEST_PATH_IMAGE034
为逆变站直流空载电压，
Figure 432159DEST_PATH_IMAGE041
、
Figure 847091DEST_PATH_IMAGE042
分别为逆变站的交流母线电压和整流站的交流母线电压，
Figure 103760DEST_PATH_IMAGE043
为变压器额定电压比，
Figure 271436DEST_PATH_IMAGE044
为换流站交直流电压关系常数。
步骤S102，根据所述直流***功率平衡方程对所述交流***功率平衡方程进行修正，使得到交直流混联***的功率平衡方程。
步骤S103，将所述交直流混联***的功率平衡方程按泰勒级数展开，仅保留一次项，得到线性化分析模型。
在本实施例中，在本实施例中，影响功率平衡方程的变量有节点电压和各支路导纳，分别用
Figure 329259DEST_PATH_IMAGE045
和
Figure 90542DEST_PATH_IMAGE046
表示，***正常运行时，式（1）可表示为：
Figure 275536DEST_PATH_IMAGE047
（11）
***发生扰动后，式（11）变为：
Figure 48451DEST_PATH_IMAGE048
（12）
对式（12）进行泰勒级数展开：
Figure 27908DEST_PATH_IMAGE049
（13）
由于节点电压
Figure 542066DEST_PATH_IMAGE045
的变化较小，可以忽略
Figure 505650DEST_PATH_IMAGE050
和
Figure 382339DEST_PATH_IMAGE051
项以及高次项。
Figure 673643DEST_PATH_IMAGE052
是
Figure 284884DEST_PATH_IMAGE053
的线性函数，故
Figure 546101DEST_PATH_IMAGE054
=0。
因此，式（13）可简化为：
Figure 418242DEST_PATH_IMAGE055
（14）
对式（14）进行整理可得到计算
Figure 254349DEST_PATH_IMAGE056
的线性化分析模型，其表达式为：
Figure 70995DEST_PATH_IMAGE001
（15）
式中，
Figure 152215DEST_PATH_IMAGE002
分别为***正常运行状态下的节点电压相角组成的状态向量和***正常运行状态下的网络参数，
Figure 878862DEST_PATH_IMAGE003
为功率平衡方程对节点电压的导数，即为修正后的雅克比矩阵，
Figure 636603DEST_PATH_IMAGE004
为功率平衡方程对支路导纳的导数，
Figure 458322DEST_PATH_IMAGE005
为交直流混联***的电压变化，
Figure 467866DEST_PATH_IMAGE006
为交直流混联***的功率变化，
Figure 173654DEST_PATH_IMAGE007
为交直流混联***的网络参数变化。
步骤S104，根据所述直流***方程修正交流***牛顿-拉夫逊法的雅克比矩阵，使得到交直流***潮流计算的牛顿-拉夫逊解法，并对所述牛顿-拉夫逊解法进行迭代收敛，获得交直流混联***正常运行情况下的潮流结果。
在本实施例中，基于式（1）对***的状态量求偏导，得到交流***牛顿-拉夫逊法的雅可比矩阵：
Figure 243241DEST_PATH_IMAGE057
（7）
式中，
Figure 785212DEST_PATH_IMAGE058
为有功功率修正量对电压相角的偏导数矩阵，
Figure 723081DEST_PATH_IMAGE059
为有功功率修正量对电压幅值的偏导数矩阵，
Figure 424321DEST_PATH_IMAGE060
为无功功率修正量对电压相角的偏导数矩阵，
Figure 773131DEST_PATH_IMAGE061
为无功功率修正量对电压幅值的偏导数矩阵，
Figure 317245DEST_PATH_IMAGE062
为节点i有功功率修正量对节点j电压相角的偏导数，
Figure 668592DEST_PATH_IMAGE063
为节点i有功功率修正量，
Figure 99704DEST_PATH_IMAGE064
为节点j电压相角，
Figure 104570DEST_PATH_IMAGE065
为节点j电压幅值，
Figure 11346DEST_PATH_IMAGE066
为节点i有功功率修正量对节点j电压幅值的偏导数，
Figure 277635DEST_PATH_IMAGE067
为节点i无功功率修正量对节点j电压相角的偏导数，
Figure 953467DEST_PATH_IMAGE068
为节点i无功功率修正量对节点j电压幅值的偏导数。
Figure 394813DEST_PATH_IMAGE069
为节点i无功功率修正量。
对于直流***，换流站交流母线可以当作PQ节点处理，只需在换流站交流母线的平衡方程中加入直流注入功率，即式（5）。换流站交流母线的功率平衡方程为：
Figure 664251DEST_PATH_IMAGE070
（8）
式中，
Figure 91822DEST_PATH_IMAGE071
为逆变站交流母线节点，
Figure 12373DEST_PATH_IMAGE072
为整流站交流母线节点，
Figure 873888DEST_PATH_IMAGE063
为逆变站交流母线节点有功功率修正量，
Figure 489677DEST_PATH_IMAGE069
为逆变站交流母线节点无功功率修正量，ΔQr为整流站交流母线节点无功功率修正量，
Figure 845572DEST_PATH_IMAGE073
为整流站交流母线节点有功功率修正量，
Figure 105783DEST_PATH_IMAGE074
为注入逆变站的有功功率，
Figure 29877DEST_PATH_IMAGE075
为注入整流站的有功功率，
Figure 523175DEST_PATH_IMAGE076
为注入逆变站的无功功率，
Figure 292548DEST_PATH_IMAGE077
为注入整流站的无功功率。
换流站交流母线对应的雅克比矩阵元素根据式（5）得修正量：
Figure 908730DEST_PATH_IMAGE078
（9）
式中，
Figure 128359DEST_PATH_IMAGE079
为注入整流站的有功功率对整流站交流母线电压的偏导数，
Figure 62948DEST_PATH_IMAGE080
为注入整流站的有功功率，
Figure 901591DEST_PATH_IMAGE081
为整流站交流母线电压幅值，
Figure 385662DEST_PATH_IMAGE082
为注入整流站的有功功率对逆变站交流母线电压的偏导数，
Figure 759880DEST_PATH_IMAGE083
为逆变站交流母线电压幅值，
Figure 837558DEST_PATH_IMAGE044
为换流站交直流电压关系常数，
Figure 73367DEST_PATH_IMAGE084
为直流输电线路电流，
Figure 552890DEST_PATH_IMAGE085
为关断角，
Figure 599475DEST_PATH_IMAGE086
为注入整流站的无功功率对整流站交流母线电压的偏导数，
Figure 289082DEST_PATH_IMAGE087
为注入整流站的无功功率，
Figure 203948DEST_PATH_IMAGE039
为整流站直流空载电压，
Figure 926527DEST_PATH_IMAGE088
为注入整流站的无功功率对逆变站交流母线电压的偏导数，
Figure 393281DEST_PATH_IMAGE089
为整流站直流电压，
Figure 789758DEST_PATH_IMAGE090
为注入逆变站的有功功率对整流站交流母线电压的偏导数，ΔNii注入逆变站的有功功率对逆变站交流母线电压的偏导数
Figure 367370DEST_PATH_IMAGE091
为注入逆变站的有功功率，
Figure 664228DEST_PATH_IMAGE092
为注入逆变站的无功功率对整流站交流母线电压的偏导数，
Figure 177249DEST_PATH_IMAGE093
为注入逆变站的无功功率，
Figure 310290DEST_PATH_IMAGE094
为注入逆变站的无功功率对逆变站交流母线电压的偏导数，
Figure 442325DEST_PATH_IMAGE095
为逆变站直流电压，
Figure 610002DEST_PATH_IMAGE034
为逆变站直流空载电压。
基于式（9）对式（7）进行修正，最后可得到交直流***潮流计算的牛顿-拉夫逊解法：
Figure 559503DEST_PATH_IMAGE096
（10）
式中，
Figure 432037DEST_PATH_IMAGE097
为第k次迭代中电压相角的修正量，
Figure 351452DEST_PATH_IMAGE098
为第k次迭代中有功功率修正量对电压相角的偏导数矩阵，
Figure 780159DEST_PATH_IMAGE099
为第k次迭代中有功功率修正量对电压幅值的偏导数矩阵，
Figure 510349DEST_PATH_IMAGE100
为第k次迭代中有功功率的修正量，
Figure 883561DEST_PATH_IMAGE101
为第k次迭代中电压幅值的修正量，
Figure 482033DEST_PATH_IMAGE102
为无功功率修正量对电压相角的偏导数矩阵，
Figure 873569DEST_PATH_IMAGE103
为第k次迭代中无功功率修正量对电压幅值的偏导数矩阵，
Figure 23928DEST_PATH_IMAGE104
为第k次迭代中无功功率的修正量，
Figure 759802DEST_PATH_IMAGE105
为第k+1次迭代中节点i电压相角，
Figure 37331DEST_PATH_IMAGE106
为第k次迭代中节点i电压相角，
Figure 34106DEST_PATH_IMAGE107
为第k次迭代中节点i电压相角的修正量，
Figure 496311DEST_PATH_IMAGE108
为第k+1次迭代中节点i电压幅值，
Figure 830734DEST_PATH_IMAGE109
为第k次迭代中节点i电压幅值，
Figure 426800DEST_PATH_IMAGE110
为第k次迭代中节点i电压幅值修正量。
对式（10）迭代收敛便得到交直流混联***正常运行情况下的潮流结果。
步骤S105，根据所述线性化分析模型和所述潮流结果，计算预想故障集中的某一故障的各节点电压变化。
在本实施例中，预想故障集中可以包括新能源场站脱网故障、高压直流闭锁故障和线路断线故障。
具体地，计算新能源场站脱网故障情况下的电压变化为：
新能源场站经过换流站接入电力***，场站脱网时只会影响该注入节点的功率，所以式（15）中的
Figure 153448DEST_PATH_IMAGE111
，
Figure 661921DEST_PATH_IMAGE112
为脱网前新能源场站的运行功率，在
Figure 231443DEST_PATH_IMAGE113
中的位置对应于脱网新能源接入的节点号，因为网络拓扑并未发生变化，所以
Figure 975408DEST_PATH_IMAGE114
，则此事故下电压变化的快速计算式为：
Figure 196042DEST_PATH_IMAGE115
（16）
计算高压直流闭锁故障情况下的电压变化为：
当特高压直流线路发生单级闭锁故障时，闭锁极所消耗的无功功率瞬间降为0，而直流线路的补偿装置尚未切除，无功功率盈余会造成***电压升高，可能会导致电压越限。直流闭锁影响的是潮流计算的节点注入功率，
Figure 124684DEST_PATH_IMAGE116
，在
Figure 56868DEST_PATH_IMAGE117
中的位置对应于闭锁直流输电线两端换流站的节点号，网络拓扑未发生变化，所以
Figure 479890DEST_PATH_IMAGE114
，则此事故下电压变化的快速计算式仍为式（15）。
计算线路断线故障情况下的电压变化为：
仅考虑单回线路断线故障，线路断线发生后，稳态时
Figure 181130DEST_PATH_IMAGE118
，此事故下电压变化的快速计算式为：
Figure 280673DEST_PATH_IMAGE119
（17）
设***中的总支路数为b，断线支路两端节点为i、j，ΔY中只有支路ij对应的元素为非零元素。假设支路ij为双回线，一回线断开，则：
Figure 811405DEST_PATH_IMAGE120
（18）
Figure 162752DEST_PATH_IMAGE121
式中，
Figure 187339DEST_PATH_IMAGE122
为故障后支路导纳变化矩阵中支路ij对应元素，
Figure 333150DEST_PATH_IMAGE123
为支路ij导纳模值，
Figure 98981DEST_PATH_IMAGE124
为支路ij导纳实部，
Figure 627920DEST_PATH_IMAGE125
为支路ij导纳虚部。
设***总节点数为N，则
Figure 38173DEST_PATH_IMAGE126
为2N×b阶矩阵，只有i、j节点的功率平衡方程会与支路ij的导纳有直接关系，因此该矩阵仅有四个非零元素。
Figure 479518DEST_PATH_IMAGE127
（19）
式中，
Figure 748957DEST_PATH_IMAGE128
为故障后节点i有功功率变化量，
Figure 176527DEST_PATH_IMAGE123
为支路ij导纳模值，
Figure 97079DEST_PATH_IMAGE129
为节点i电压幅值，
Figure 684225DEST_PATH_IMAGE130
为节点i、j电压相位差，
Figure 565593DEST_PATH_IMAGE131
为支路ij导纳虚部，
Figure 921488DEST_PATH_IMAGE132
为支路ij导纳实部，
Figure 571912DEST_PATH_IMAGE133
为故障后节点j有功功率变化量，
Figure 105793DEST_PATH_IMAGE134
为节点i电压幅值，
Figure 67933DEST_PATH_IMAGE135
为故障后节点i无功功率变化量，
Figure 102885DEST_PATH_IMAGE136
为支路ij对地容纳的1/2，
Figure 981717DEST_PATH_IMAGE137
为故障后节点j无功功率变化量。结合式(22)和(23)可得：
Figure 201346DEST_PATH_IMAGE138
（20）
将式（20）代入式（17）可得断线情况下的电压变化量。
步骤S106，基于获取的某一故障的各节点电压变化，取最值计算出静态电压安全域。
在本实施例中，GB/T 12325-2008《电能质量 供电电压偏差》中规定，35kv及以上供电电压正、负偏差绝对值之和不超过标称电压的10%，假设电压的上下限为1.05p.u.和0.95p.u.。根据S105计算得出的节点电压变化的最大值和最小值确定各节点的电压安全域：
Figure 526148DEST_PATH_IMAGE139
（21）
式中，
Figure 974578DEST_PATH_IMAGE140
为节点i电压安全域上限，
Figure 38742DEST_PATH_IMAGE141
为节点i电压安全域下限，
Figure 39059DEST_PATH_IMAGE142
为节点i电压变化最大值，
Figure 241370DEST_PATH_IMAGE143
为节点i电压变化最小值。
请参阅图2，其示出了本申请提供的测试交直流电力***的示意图。
如图2所示，测试的交直流电力***共有11个节点，节点3、节点5为高压直流近区。交流电网包含四台等值发电机G1、G2、G3和G4。负荷采用恒功率模型，线路采用RX模型。节点3和节点5之间的直流线路采用整流侧定电流控制，逆变侧定关断角控制的运行方式。将三种假想事故等值成相应的***扰动，分别测试本发明所提快速计算方法的可行性。
表1给出了***发生新能源场站脱网、高压直流闭锁和线路断线三种故障时，利用快速计算法得出***各节点电压变化ΔU以及与重新计算潮流后所得的电压变化结果之间的误差的绝对值。由表1可以得出快速计算法所得电压变化的平均误差为0.0009p.u.，最大误差为0.0025p.u.。测试结果表明快速计算法可以取得很好的精度。表1如下所示：
Figure 227912DEST_PATH_IMAGE144
综上描述，本申请提出的一种适用于交直流混联***的静态电压安全域分析方法，通过对区域内各种严重事故进行快速计算得出电压变化的最值，给出静态电压安全域。快速计算法运用基于功率平衡方程的线性化分析模型，忽略对电压变化影响较小的高次项，得到一种计算精度较高的电压变化快速计算方法。将区域内可能发生的事故等值成相应的扰动进行快速计算，从而在线实时更新电压安全域，使故障发生后不出现电压越限的问题。
请参阅图3，其示出了本申请的一种适用于交直流混联***的静态电压安全域分析装置的结构框图。
如图3所示，静态电压安全域分析装置200，包括建立模块210、第一修正模块220、展开模块230、第二修正模块240、计算模块250以及选取模块260。
其中，建立模块210，配置为基于交直流混联***运行特性，分别建立交流数学模型和直流***数学模型，其中，所述交流数学模型中包含交流***功率平衡方程，所述直流***数学模型中包含直流***方程，所述直流***方程包括直流***功率平衡方程；第一修正模块220，配置为根据所述直流***功率平衡方程对所述交流***功率平衡方程进行修正，使得到交直流混联***的功率平衡方程；展开模块230，配置为将所述交直流混联***的功率平衡方程按泰勒级数展开，仅保留一次项，得到线性化分析模型，其中，所述线性化分析模型的表达式为：
Figure 441856DEST_PATH_IMAGE001
，式中，
Figure 737708DEST_PATH_IMAGE002
分别为***正常运行状态下的节点电压相角组成的状态向量和***正常运行状态下的网络参数，
Figure 676583DEST_PATH_IMAGE003
为功率平衡方程对节点电压的导数，
Figure 591449DEST_PATH_IMAGE004
为功率平衡方程对支路导纳的导数，
Figure 784533DEST_PATH_IMAGE005
为交直流混联***的电压变化，
Figure 2019DEST_PATH_IMAGE006
为交直流混联***的功率变化，
Figure 54288DEST_PATH_IMAGE007
为交直流混联***的网络参数变化；第二修正模块240，配置为根据所述直流***方程修正交流***牛顿-拉夫逊法的雅克比矩阵，使得到交直流***潮流计算的牛顿-拉夫逊解法，并对所述牛顿-拉夫逊解法进行迭代收敛，获得交直流混联***正常运行情况下的潮流结果；计算模块250，配置为根据所述线性化分析模型和所述潮流结果，计算预想故障集中的某一故障的各节点电压变化；选取模块260，基于获取的某一故障的各节点电压变化，取最值计算出静态电压安全域。
应当理解，图3中记载的诸模块与参考图1中描述的方法中的各个步骤相对应。由此，上文针对方法描述的操作和特征以及相应的技术效果同样适用于图3中的诸模块，在此不再赘述。
在另一些实施例中，本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质存储有计算机可执行指令，该计算机可执行指令可执行上述任意方法实施例中的交直流混联***的静态电压安全域分析方法；
作为一种实施方式，本发明的计算机可读存储介质存储有计算机可执行指令，计算机可执行指令设置为：
基于交直流混联***运行特性，分别建立交流数学模型和直流***数学模型，其中，所述交流数学模型中包含交流***功率平衡方程，所述直流***数学模型中包含直流***方程，所述直流***方程包括直流***功率平衡方程；
根据所述直流***功率平衡方程对所述交流***功率平衡方程进行修正，使得到交直流混联***的功率平衡方程；
将所述交直流混联***的功率平衡方程按泰勒级数展开，仅保留一次项，得到线性化分析模型，其中，所述线性化分析模型的表达式为：
Figure 897480DEST_PATH_IMAGE001
，
式中，
Figure 197267DEST_PATH_IMAGE002
分别为***正常运行状态下的节点电压相角组成的状态向量和***正常运行状态下的网络参数，
Figure 975867DEST_PATH_IMAGE003
为功率平衡方程对节点电压的导数，
Figure 374488DEST_PATH_IMAGE004
为功率平衡方程对支路导纳的导数，
Figure 772102DEST_PATH_IMAGE005
为交直流混联***的电压变化，
Figure 815144DEST_PATH_IMAGE006
为交直流混联***的功率变化，
Figure 623700DEST_PATH_IMAGE007
为交直流混联***的网络参数变化；
根据所述直流***方程修正交流***牛顿-拉夫逊法的雅克比矩阵，使得到交直流***潮流计算的牛顿-拉夫逊解法，并对所述牛顿-拉夫逊解法进行迭代收敛，获得交直流混联***正常运行情况下的潮流结果；
根据所述线性化分析模型和所述潮流结果，计算预想故障集中的某一故障的各节点电压变化；
基于获取的某一故障的各节点电压变化，取最值计算出静态电压安全域。
计算机可读存储介质可以包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作***、至少一个功能所需要的应用程序；存储数据区可存储根据交直流混联***的静态电压安全域分析装置的使用所创建的数据等。此外，计算机可读存储介质可以包括高速随机存取存储器，还可以包括存储器，例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他非易失性固态存储器件。在一些实施例中，计算机可读存储介质可选包括相对于处理器远程设置的存储器，这些远程存储器可以通过网络连接至交直流混联***的静态电压安全域分析装置。上述网络的实例包括但不限于互联网、企业内部网、局域网、移动通信网及其组合。
图4是本发明实施例提供的电子设备的结构示意图，如图4所示，该设备包括：一个处理器310以及存储器320。电子设备还可以包括：输入装置330和输出装置340。处理器310、存储器320、输入装置330和输出装置340可以通过总线或者其他方式连接，图4中以通过总线连接为例。存储器320为上述的计算机可读存储介质。处理器310通过运行存储在存储器320中的非易失性软件程序、指令以及模块，从而执行服务器的各种功能应用以及数据处理，即实现上述方法实施例交直流混联***的静态电压安全域分析方法。输入装置330可接收输入的数字或字符信息，以及产生与交直流混联***的静态电压安全域分析装置的用户设置以及功能控制有关的键信号输入。输出装置340可包括显示屏等显示设备。
上述电子设备可执行本发明实施例所提供的方法，具备执行方法相应的功能模块和有益效果。未在本实施例中详尽描述的技术细节，可参见本发明实施例所提供的方法。
作为一种实施方式，上述电子设备应用于交直流混联***的静态电压安全域分析装置中，用于客户端，包括：至少一个处理器；以及，与至少一个处理器通信连接的存储器；其中，存储器存储有可被至少一个处理器执行的指令，指令被至少一个处理器执行，以使至少一个处理器能够：
基于交直流混联***运行特性，分别建立交流数学模型和直流***数学模型，其中，所述交流数学模型中包含交流***功率平衡方程，所述直流***数学模型中包含直流***方程，所述直流***方程包括直流***功率平衡方程；
根据所述直流***功率平衡方程对所述交流***功率平衡方程进行修正，使得到交直流混联***的功率平衡方程；
将所述交直流混联***的功率平衡方程按泰勒级数展开，仅保留一次项，得到线性化分析模型，其中，所述线性化分析模型的表达式为：
Figure 758884DEST_PATH_IMAGE001
，
式中，
Figure 819244DEST_PATH_IMAGE002
分别为***正常运行状态下的节点电压相角组成的状态向量和***正常运行状态下的网络参数，
Figure 841427DEST_PATH_IMAGE003
为功率平衡方程对节点电压的导数，
Figure 837196DEST_PATH_IMAGE004
为功率平衡方程对支路导纳的导数，
Figure 85775DEST_PATH_IMAGE005
为交直流混联***的电压变化，
Figure 808880DEST_PATH_IMAGE006
为交直流混联***的功率变化，
Figure 468925DEST_PATH_IMAGE007
为交直流混联***的网络参数变化；
根据所述直流***方程修正交流***牛顿-拉夫逊法的雅克比矩阵，使得到交直流***潮流计算的牛顿-拉夫逊解法，并对所述牛顿-拉夫逊解法进行迭代收敛，获得交直流混联***正常运行情况下的潮流结果；
根据所述线性化分析模型和所述潮流结果，计算预想故障集中的某一故障的各节点电压变化；
基于获取的某一故障的各节点电压变化，取最值计算出静态电压安全域。
通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备（可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等）执行各个实施例或者实施例的某些部分的方法。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (9)

1.一种适用于交直流混联***的静态电压安全域分析方法，其特征在于，包括：
基于交直流混联***运行特性，分别建立交流数学模型和直流***数学模型，其中，所述交流数学模型中包含交流***功率平衡方程，所述直流***数学模型中包含直流***方程，所述直流***方程包括直流电压方程直流***功率平衡方程；
根据所述直流***功率平衡方程对所述交流***功率平衡方程进行修正，使得到交直流混联***的功率平衡方程；
将所述交直流混联***的功率平衡方程按泰勒级数展开，仅保留一次项，得到线性化分析模型，其中，所述线性化分析模型的表达式为：
Figure 354717DEST_PATH_IMAGE001
，
式中，
Figure 599754DEST_PATH_IMAGE002
分别为***正常运行状态下的节点电压相角组成的状态向量和***正常运行状态下的网络参数，
Figure 694005DEST_PATH_IMAGE003
为功率平衡方程对节点电压的导数，
Figure 682690DEST_PATH_IMAGE004
为功率平衡方程对支路导纳的导数，
Figure 700324DEST_PATH_IMAGE005
为交直流混联***的电压变化，
Figure 866995DEST_PATH_IMAGE006
为交直流混联***的功率变化，
Figure 461924DEST_PATH_IMAGE007
为交直流混联***的网络参数变化；
根据所述直流***方程修正交流***牛顿-拉夫逊法的雅克比矩阵，使得到交直流***潮流计算的牛顿-拉夫逊解法，并对所述牛顿-拉夫逊解法进行迭代收敛，获得交直流混联***正常运行情况下的潮流结果；
根据所述线性化分析模型和所述潮流结果，计算预想故障集中的某一故障的各节点电压变化；
基于获取的某一故障的各节点电压变化，取最值计算出静态电压安全域。
2.根据权利要求1所述的一种适用于交直流混联***的静态电压安全域分析方法，其特征在于，所述交流***功率平衡方程为：
Figure 864087DEST_PATH_IMAGE008
，
式中，
Figure 375708DEST_PATH_IMAGE009
为节点i有功功率修正量，
Figure 696968DEST_PATH_IMAGE010
为节点i发电机发出的有功功率，
Figure 920139DEST_PATH_IMAGE011
为节点i负荷吸收的有功功率，
Figure 735780DEST_PATH_IMAGE012
为节点i电压幅值，
Figure 587061DEST_PATH_IMAGE013
为节点j电压幅值，
Figure 485747DEST_PATH_IMAGE014
为节点导纳矩阵第i行第j列元素实部，
Figure 307466DEST_PATH_IMAGE015
为i、j电压相位差，
Figure 910485DEST_PATH_IMAGE016
为节点导纳矩阵第i行第j列元素虚部，
Figure 22798DEST_PATH_IMAGE017
为节点i无功功率修正量，
Figure 436593DEST_PATH_IMAGE018
为节点i发电机发出的无功功率，
Figure 493410DEST_PATH_IMAGE019
为节点i负荷吸收的无功功率。
3.根据权利要求1所述的一种适用于交直流混联***的静态电压安全域分析方法，其特征在于，所述直流***功率平衡方程为：
Figure 775487DEST_PATH_IMAGE020
，
式中，
Figure 850628DEST_PATH_IMAGE021
为注入逆变站的有功功率，
Figure 215751DEST_PATH_IMAGE022
为逆变站直流电压，
Figure 369651DEST_PATH_IMAGE023
为直流输电线路电流，
Figure 330785DEST_PATH_IMAGE024
为注入逆变站的无功功率，
Figure 11165DEST_PATH_IMAGE025
为逆变站功率因数角，
Figure 268228DEST_PATH_IMAGE026
为逆变站直流空载电压，
Figure 175004DEST_PATH_IMAGE027
为注入整流站的有功功率，
Figure 923517DEST_PATH_IMAGE028
为整流站直流电压，
Figure 474715DEST_PATH_IMAGE029
为为注入整流站的无功功率，
Figure 916061DEST_PATH_IMAGE030
为整流站的功率因数角，
Figure 44554DEST_PATH_IMAGE031
为整流站直流空载电压。
4.根据权利要求1所述的一种适用于交直流混联***的静态电压安全域分析方法，其特征在于，其中，所述交直流混联***的功率平衡方程为：
Figure 111605DEST_PATH_IMAGE032
，
式中，
Figure 235418DEST_PATH_IMAGE002
分别为***正常运行状态下的节点电压相角组成的状态向量和***正常运行状态下的网络参数，
Figure 988611DEST_PATH_IMAGE005
为交直流混联***的电压变化，
Figure 479766DEST_PATH_IMAGE006
为交直流混联***的功率变化，
Figure 835661DEST_PATH_IMAGE007
为交直流混联***的网络参数变化。
5.根据权利要求1所述的一种适用于交直流混联***的静态电压安全域分析方法，其特征在于，所述交流***牛顿-拉夫逊法的雅克比矩阵的表达式为：
Figure 609056DEST_PATH_IMAGE033
，
式中，
Figure 1991DEST_PATH_IMAGE034
为有功功率修正量对电压相角的偏导数矩阵，
Figure 495289DEST_PATH_IMAGE035
为有功功率修正量对电压幅值的偏导数矩阵，
Figure 140028DEST_PATH_IMAGE036
为无功功率修正量对电压相角的偏导数矩阵，
Figure 644959DEST_PATH_IMAGE037
为无功功率修正量对电压幅值的偏导数矩阵，
Figure 333429DEST_PATH_IMAGE038
为节点i有功功率修正量对节点j电压相角的偏导数，
Figure 297712DEST_PATH_IMAGE039
为节点i有功功率修正量，
Figure 136355DEST_PATH_IMAGE040
为节点j电压相角，
Figure 354847DEST_PATH_IMAGE041
为节点j电压幅值，
Figure 230530DEST_PATH_IMAGE042
为节点i有功功率修正量对节点j电压幅值的偏导数，
Figure 308208DEST_PATH_IMAGE043
为节点i无功功率修正量对节点j电压相角的偏导数，
Figure 809596DEST_PATH_IMAGE044
为节点i无功功率修正量对节点j电压幅值的偏导数，
Figure 665950DEST_PATH_IMAGE045
为节点i无功功率修正量。
6.根据权利要求1所述的一种适用于交直流混联***的静态电压安全域分析方法，其特征在于，所述交直流***潮流计算的牛顿-拉夫逊解法的表达式为：
Figure 837168DEST_PATH_IMAGE046
，
式中，
Figure 526776DEST_PATH_IMAGE047
为第k次迭代中电压相角的修正量，
Figure 317008DEST_PATH_IMAGE048
为第k次迭代中有功功率修正量对电压相角的偏导数矩阵，
Figure 385458DEST_PATH_IMAGE049
为第k次迭代中有功功率修正量对电压幅值的偏导数矩阵，
Figure 117791DEST_PATH_IMAGE050
为第k次迭代中有功功率的修正量，
Figure 278383DEST_PATH_IMAGE051
为第k次迭代中电压幅值的修正量，
Figure 731361DEST_PATH_IMAGE052
为无功功率修正量对电压相角的偏导数矩阵，
Figure 44531DEST_PATH_IMAGE053
为第k次迭代中无功功率修正量对电压幅值的偏导数矩阵，
Figure 698497DEST_PATH_IMAGE054
为第k次迭代中无功功率的修正量，
Figure 972483DEST_PATH_IMAGE055
为第k+1次迭代中节点i电压相角，
Figure 353786DEST_PATH_IMAGE056
为第k次迭代中节点i电压相角，
Figure 39239DEST_PATH_IMAGE057
为第k次迭代中节点i电压相角的修正量，
Figure 723161DEST_PATH_IMAGE058
为第k+1次迭代中节点i电压幅值，
Figure 343498DEST_PATH_IMAGE059
为第k次迭代中节点i电压幅值，
Figure 544804DEST_PATH_IMAGE060
为第k次迭代中节点i电压幅值修正量。
7.一种适用于交直流混联***的静态电压安全域分析装置，其特征在于，包括：
建立模块，配置为基于交直流混联***运行特性，分别建立交流数学模型和直流***数学模型，其中，所述交流数学模型中包含交流***功率平衡方程，所述直流***数学模型中包含直流***方程，所述直流***方程包括直流***功率平衡方程；
第一修正模块，配置为根据所述直流***功率平衡方程对所述交流***功率平衡方程进行修正，使得到交直流混联***的功率平衡方程；
展开模块，配置为将所述交直流混联***的功率平衡方程按泰勒级数展开，仅保留一次项，得到线性化分析模型，其中，所述线性化分析模型的表达式为：
Figure 442352DEST_PATH_IMAGE001
，
式中，
Figure 687389DEST_PATH_IMAGE002
分别为***正常运行状态下的节点电压相角组成的状态向量和***正常运行状态下的网络参数，
Figure 309869DEST_PATH_IMAGE003
为功率平衡方程对节点电压的导数，
Figure 908341DEST_PATH_IMAGE004
为功率平衡方程对支路导纳的导数，
Figure 785030DEST_PATH_IMAGE005
为交直流混联***的电压变化，
Figure 217279DEST_PATH_IMAGE006
为交直流混联***的功率变化，
Figure 687575DEST_PATH_IMAGE007
为交直流混联***的网络参数变化；
第二修正模块，配置为根据所述直流***方程修正交流***牛顿-拉夫逊法的雅克比矩阵，使得到交直流***潮流计算的牛顿-拉夫逊解法，并对所述牛顿-拉夫逊解法进行迭代收敛，获得交直流混联***正常运行情况下的潮流结果；
计算模块，配置为根据所述线性化分析模型和所述潮流结果，计算预想故障集中的某一故障的各节点电压变化；
选取模块，基于获取的某一故障的各节点电压变化，取最值计算出静态电压安全域。
8.一种电子设备，其特征在于，包括：至少一个处理器，以及与所述至少一个处理器通信连接的存储器，其中，所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行权利要求1至6任一项所述的方法。
9.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述程序被处理器执行时实现权利要求1至6任一项所述的方法。
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