基于参数识别的特高压交直流电网运行控制方法

1.本发明涉及电力系统技术领域，具体涉及一种基于参数识别的特高压交直流电网运行控制方法。


背景技术：

2.随着我国经济的发展，电力负荷规模不断增大，特高压交直流输电技术也因此得到快速发展，很大程度上缓解了负荷增长带来的压力。但是特高压交直流电网的复杂性也给电力系统的安稳运行控制带来了新的挑战。当电网受到的扰动突然增加时，首要任务是维持电网的稳定性。目前，在电压稳定分析方面，有研究基于数值积分的时域仿真法、人工智能法和面积等效法则的动态电压稳定法对交直流混合输电电网进行分析，但是随着电力系统规模的扩大，使用这些方法会使得工作量呈指数趋势增长，并且成本也随之增加。还有研究人员选择利用暂态能量函数法中的能量裕度指标作为电力系统不稳定分类的特征量，再利用改进的神经网络算法对交直流输电电网的不稳定因素进行分类，这种方法提高了结果的准确性。但是，此方法需要将整个系统的动态特征进行实时提取，因此对复杂的特高压交直流电网适用性不强。
3.电力负荷增大带来的负荷的波动性与不确定性，对电网安全稳定运行提出了巨大挑战。为维持电力系统安稳运行，需要对特高压交直流电力系统中运行参数进行提取，辨识系统当前运行状态，并针对电网运行状态做出相应调整，以提高特高压交直流电网的运行稳定性。


技术实现要素：

4.针对现有技术的不足，本发明提出一种基于参数识别的特高压交直流电网运行控制方法，包括：
5.采集交流电网的实时运行数据，并计算出影响交流电网稳定性相关参数的影响因子；
6.采集直流电网的实时运行数据，并计算出影响直流电网稳定性相关参数的影响因子；
7.计算特高压交直流电网稳定性判别因子s
t
，判断特高压交流电直流电网的稳定性并调节发电机组出力。
8.所述采集交流电网的实时运行数据，并计算出影响交流电网稳定性相关参数的影响因子，包括：
9.步骤1.1：采集交流电网的实时运行数据ω1，所述运行参数ω1包括交流电网中线路末端电压u1、频率f1、有功功率p1、无功功率q1、线路总电阻r
x
、线路总感抗l
x
、线路总容抗c
x
以及实时环境温度tw、日环境平均温度t
av
；
10.步骤1.2：计算相关参数的标幺值：
[0011][0012]
式中，r
x
'为电网中线路总电阻基准值，l
x
'为线路总感抗基准值，c
x
'为线路总容抗基准值，t'w为实时环境温度基准值，t'
av
为日平均温度基准值；r
x”为电网中线路总电阻的标幺值，l
x”为线路总感抗的标幺值，c
x”为线路总容抗的标幺值，t”w
为实时环境温度的标幺值，t”av
为日平均温度的标幺值；
[0013]
步骤1.3：计算交流电网有功功率损耗p'1、交流电网无功功率损耗q'1、线路电压降落u'1与电网频率变化f'1：
[0014][0015][0016][0017][0018]
步骤1.4：计算相关参数的标幺值：
[0019][0020]
式中，pj为线路有功功率损耗基准值，qj为线路无功功率损耗基准值，uj线路末电压降落基准值，fj为电网频率基准值；p
1”为交流电网有功功率损耗的标幺值，q”1
为交流电网无功功率损耗的标幺值，u”1
为线路电压降落的标幺值，f”1
为电网频率变化的标幺值；
[0021]
步骤1.5：计算交流线路有功功率损耗对电网稳定性影响因子p
jy
、无功功率损耗对电网稳定性影响因子q
jy
、线路电压降落对电网稳定性影响因子u
jy
、线路频率变化对电网稳定性影响因子f
jy
；
[0022][0023][0024]
[0025][0026]
所述采集直流电网的实时运行数据，并计算出影响直流电网稳定性相关参数的影响因子，包括：
[0027]
步骤2.1：采集直流电网的实时运行数据ω2，所述运行数据ω2包括直流系统逆变侧电压u2、直流系统逆变侧有功功率p2，直流系统中变流器的无功支撑功率q2，直流线路总电阻r
zx
、直流线路电流i；
[0028]
步骤2.2：计算直流线路总电阻的标幺值r
zx”：
[0029][0030]
式中，r
zx
'为直流线路总电阻基准值；
[0031]
步骤2.3：计算直流电网有功功率损耗p'2、直流电网中变流器的无功支撑功率损耗q'2、直流线路电压降落u'2以及直流线路中电流变化i'；
[0032][0033][0034][0035][0036]
步骤2.4：计算相关参数的标幺值：
[0037][0038]
式中，pz为直流电网有功功率损耗基准值，qz为直流电网中变流器的无功支撑功率损耗基准值，uz为直流电网电压降落基准值，iz为直流线路电流基准值；p”2
为直流电网有功功率损耗的标幺值，q”2
为直流电网中变流器的无功支撑功率损耗的标幺值，u”2
为直流线路电压降落的标幺值，i”为直流线路中电流变化的标幺值；
[0039]
步骤2.5：计算直流电网中有功功率损耗对电网稳定性影响因子p
zy
、直流系统无功
功率损耗对电网稳定性影响因子q
zy
、直流线路电压降落对电网稳定性影响因子u
zy
、电流变化对电网稳定性影响因子i
zy
；
[0040][0041][0042][0043][0044]
所述计算特高压交直流电网稳定性判别因子s
t
，判断特高压交流电直流电网的稳定性并调节发电机组出力，包括：
[0045]
步骤3.1：计算特高压交直流电网稳定性判别因子s
t
：
[0046][0047]
步骤3.2：确定判断阈值，判断特高压交直流电网的稳定性并调节发电机组出力。
[0048]
所述步骤3.2包括：
[0049]
步骤3.2.1：当0≤s
t
≤θ1时，说明特高压交直流电网系统处于稳定状态，不需要对发电机组的出力情况进行调节；
[0050]
步骤3.2.2：当θ1≤s
t
≤θ2时，说明特高压交直流电网系统处于临界稳定状态，不需要对发电机组的出力情况进行调节；
[0051]
步骤3.2.3：当s
t
＜0或s
t
＞θ2时，说明特高压交直流电网系统处于不稳定状态，需要对发电机组的出力情况进行如下调节；
[0052][0053][0054]
式中，θ1、θ2为两个预设阈值，且满足θ1＜θ2，p为发电机组额定有功功率，q为发电
机组额定无功功率，p
t
为发电机组需要调节的有功功率，q
t
为发电机组需要调节的无功功率，p
t
、q
t
为正数时需要增加发电机组出力，为负数时需要减少发电机组出力。
[0055]
本发明的有益效果是：
[0056]
本发明提出了一种基于参数识别的特高压交直流电网运行控制方法，基于参数识别的方法针对特高压交直流电网系统线路损耗因素进行分析，通过确定线路损耗与线路末端的参数以及环境温度之间的关系，调节发电机组出力，有效提高了特高压交直流电网系统的稳定性。
附图说明
[0057]
图1为本发明中基于参数识别的特高压交直流电网运行控制方法流程图。
具体实施方式
[0058]
下面结合附图和具体实施实例对发明做进一步说明。本发明针对维持电力系统安稳运行控制所面临的问题，对特高压交直流电力系统中运行参数进行提取，辨识系统当前运行状态，并对电网运行状态做出相应调整。鉴于交流电网与直流电网运行方式不同，对两种电力系统分别进行分析，根据运行状态判断系统稳定性，选择发电机组出力以提高特高压交直流电网的运行稳定性。
[0059]
如图1所示，一种基于参数识别的特高压交直流电网运行控制方法，首先对特高压交直流电网实时运行数据进行检测，通过参数辨识模型得到电网损耗，再基于此计算损耗对电网的稳定性影响因子，对影响因子进行分析，判断交直流电网的稳定性，最后通过调节同步发电机组出力以保证特高压交直流电网的稳定性；具体包括以下步骤：
[0060]
采集交流电网的实时运行数据，并计算出影响交流电网稳定性相关参数的影响因子；包括：
[0061]
步骤1.1：采集交流电网的实时运行数据ω1，所述运行参数ω1包括交流电网中线路末端电压u1、频率f1、有功功率p1、无功功率q1、线路总电阻r
x
、线路总感抗l
x
、线路总容抗c
x
以及实时环境温度tw、日环境平均温度t
av
；
[0062]
步骤1.2：计算相关参数的标幺值：
[0063][0064]
式中，r
x
'为电网中线路总电阻基准值，l
x
'为线路总感抗基准值，c
x
'为线路总容抗基准值，t'w为实时环境温度基准值，t'
av
为日平均温度基准值；r
x”为电网中线路总电阻的标幺值，l
x”为线路总感抗的标幺值，c
x”为线路总容抗的标幺值，t”w
为实时环境温度的标幺值，t”av
为日平均温度的标幺值；
[0065]
步骤1.3：计算交流电网有功功率损耗p'1、交流电网无功功率损耗q'1、线路电压降落u'1与电网频率变化f'1：
[0066]
[0067][0068][0069][0070]
步骤1.4：计算相关参数的标幺值：
[0071][0072]
式中，pj为线路有功功率损耗基准值，qj为线路无功功率损耗基准值，uj线路末电压降落基准值，fj为电网频率基准值；p”1
为交流电网有功功率损耗的标幺值，q”1
为交流电网无功功率损耗的标幺值，u”1
为线路电压降落的标幺值，f”1
为电网频率变化的标幺值；
[0073]
步骤1.5：计算交流线路有功功率损耗对电网稳定性影响因子p
jy
、无功功率损耗对电网稳定性影响因子q
jy
、线路电压降落对电网稳定性影响因子u
jy
、线路频率变化对电网稳定性影响因子f
jy
；
[0074][0075][0076][0077][0078]
采集直流电网的实时运行数据，并计算出影响直流电网稳定性相关参数的影响因子；包括：
[0079]
步骤2.1：采集直流电网的实时运行数据ω2，所述运行数据ω2包括直流系统逆变侧电压u2、直流系统逆变侧有功功率p2，直流系统中变流器的无功支撑功率q2，直流线路总电阻r
zx
、直流线路电流i；
[0080]
步骤2.2：计算直流线路总电阻的标幺值r
zx”：
[0081][0082]
式中，r
zx
'为直流线路总电阻基准值；
[0083]
步骤2.3：计算直流电网有功功率损耗p2'、直流电网中变流器的无功支撑功率损耗q'2、直流线路电压降落u'2以及直流线路中电流变化i'；
[0084][0085][0086][0087][0088]
步骤2.4：计算相关参数的标幺值：
[0089][0090]
式中，pz为直流电网有功功率损耗基准值，qz为直流电网中变流器的无功支撑功率损耗基准值，uz为直流电网电压降落基准值，iz为直流线路电流基准值；p”2
为直流电网有功功率损耗的标幺值，q”2
为直流电网中变流器的无功支撑功率损耗的标幺值，u”2
为直流线路电压降落的标幺值，i”为直流线路中电流变化的标幺值；
[0091]
步骤2.5：计算直流电网中有功功率损耗对电网稳定性影响因子p
zy
、直流系统无功功率损耗对电网稳定性影响因子q
zy
、直流线路电压降落对电网稳定性影响因子u
zy
、电流变化对电网稳定性影响因子i
zy
；
[0092][0093]
[0094][0095][0096]
计算特高压交直流电网稳定性判别因子s
t
，判断特高压交流电直流电网的稳定性并调节发电机组出力；包括：
[0097]
步骤3.1：计算特高压交直流电网稳定性判别因子s
t
：
[0098][0099]
步骤3.2：确定判断阈值，判断特高压交直流电网的稳定性并调节发电机组出力；
[0100]
步骤3.2.1：当0≤s
t
≤θ1时，说明特高压交直流电网系统处于稳定状态，不需要对发电机组的出力情况进行调节；
[0101]
步骤3.2.2：当θ1≤s
t
≤θ2时，说明特高压交直流电网系统处于临界稳定状态，不需要对发电机组的出力情况进行调节；
[0102]
步骤3.2.3：当s
t
＜0或s
t
＞θ2时，说明特高压交直流电网系统处于不稳定状态，需要对发电机组的出力情况进行如下调节；
[0103][0104][0105]
式中，θ1、θ2为两个预设阈值，且满足θ1＜θ2，p为发电机组额定有功功率，q为发电机组额定无功功率，p
t
为发电机组需要调节的有功功率，q
t
为发电机组需要调节的无功功率，p
t
、q
t
为正数时需要增加发电机组出力，为负数时需要减少发电机组出力。
[0106]
本实施例中根据某地区对交流电网运行状态进行参数检测，测得r
x
＝300ω，l
x
＝400mh，c
x
＝0.7μf，p1＝3500mw，u1＝975kv，q1＝1562mvar，f1＝49.8hz，tw＝6℃，t
av
＝8℃。基准值r'
x
＝150ω，l'
x
＝500mh，c'
x
＝0.5μf，pj＝4000mw,uj＝1000kv，qj＝1800mvar，fj＝50hz，t'w＝8℃，t'
av
＝10℃。同步发电机组额定有用功率p＝500mw，额定无功功率q＝100mvar。
[0107]
计算得
[0108]
则交流电网有功功率损耗p'1、交流电网无功功率损耗q'1、线路电压降落u'1与电网频率变化f1'分别为
[0109][0110][0111][0112][0113]
计算得标幺值为
[0114]
通过计算得到交流线路有功功率损耗对电网稳定性影响因子p
jy
，无功功率损耗对电网稳定性影响因子q
jy
，线路电压降落对电网稳定性影响因子u
jy
，线路频率变化对电网稳定性影响因子f
jy
。
[0115][0116][0117][0118][0119]
对直流系统运行状态进行参数检测，测得r
zx
＝276ω，p2＝6000mw，u2＝785kv，q2＝3365mvar，i＝7643a。基准值r'
zx
＝206ω，pz＝7000mw，uz＝800kv，qz＝3700mvar，iz＝8750a。
[0120]
直流线路电阻标幺值为
[0121]
通过参数辨识模型计算得到辨识后的直流系统逆变侧有功功率损耗p2'、直流系统中变流器的无功支撑功率损耗q'2、直流线路电压降落u'2以及直流线路中电流变化i'分别为：
[0122][0123][0124][0125][0126]
计算得标幺值为
[0127]
计算得到直流系统有功功率损耗对电网稳定性影响因子p
zy
，直流系统无功功率损耗对电网稳定性影响因子q
zy
，直流线路电压降落对电网稳定性影响因子u
zy
，电流变化对电网稳定性影响因子i
zy
分别为：
[0128][0129][0130][0131][0132][0133]
稳定性判定如表1所示：
[0134]
表1稳定性判别
[0135][0136]
通过s
t
的取值判断特高压交直流系统稳定性，若系统不稳定，则调整发电机组出力，需要调节的发电机机组出力为：
[0137][0138][0139]
通过计算得出需要增加的有功功率为p
t
＝188.898mw，需要增加的无功功率为q
t
＝63.289mvar。