本發(fā)明屬于電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定分析
技術(shù)領(lǐng)域：
，具體涉及一種基于WAMS異常波動動態(tài)跟蹤的直流受端交流系統(tǒng)電壓穩(wěn)定判別方法。
背景技術(shù)：
：中國電網(wǎng)目前已形成特高壓交流互聯(lián)電網(wǎng)，通過高壓直流系統(tǒng)與各大500千伏交流電網(wǎng)相聯(lián)。依據(jù)趨勢，未來10-20年中國還將建設(shè)數(shù)十回特高壓直流工程，逐步形成特高壓交直流混聯(lián)電網(wǎng)，通過特高壓直流、交流系統(tǒng)向中東部負荷中心供電。常規(guī)的高壓直流輸電系統(tǒng)需要受端交流系統(tǒng)提供足夠的換相電壓，且發(fā)生換相失敗后還將從交流系統(tǒng)吸收大量無功，多直流饋入后受端電網(wǎng)將面臨嚴重的安全穩(wěn)定問題。隨著調(diào)度控制技術(shù)支持系統(tǒng)的快速發(fā)展，尤其是廣域向量測量系統(tǒng)(WideAreaMeasurementSystem,WAMS)集成及向量測量單元(PhaseMeasureUnit,PMU)的逐漸優(yōu)化布置，為高壓直流受端交流系統(tǒng)的安全穩(wěn)定分析提供了有效的綜合技術(shù)手段。對于交直流混聯(lián)饋入受端電網(wǎng)，更為嚴重的安全穩(wěn)定問題是：可能發(fā)生的交直流系統(tǒng)連鎖故障，即交流系統(tǒng)故障后可能引起直流系統(tǒng)持續(xù)換相失敗，進而導致直流閉鎖更大功率轉(zhuǎn)移至交流通道，引發(fā)連鎖性電網(wǎng)崩潰事故。針對此問題目前的研究手段仍顯單一，工程上主要采用時域仿真方法，通過對各種交直流系統(tǒng)故障組合的暫態(tài)穩(wěn)定仿真來評估其是否會引發(fā)直流系統(tǒng)持續(xù)換相失敗，進而引起更為嚴重的連鎖故障。另外，此方法面臨著工作量大、難以窮舉故障隱患等問題。此外，國內(nèi)外在連鎖故障的形成機理和演化過程等方面開展了部分研究，提出了故障后潮流轉(zhuǎn)移評估、基于電網(wǎng)小世界特性等分析方法，推進了連鎖故障集構(gòu)建技術(shù)的發(fā)展。但目前的研究多側(cè)重于理論分析或運行經(jīng)驗總結(jié)，對于如何結(jié)合電網(wǎng)實際情況提出連鎖故障集構(gòu)建的有效實用化方法尚需進一步開發(fā)。因此，結(jié)合中國電網(wǎng)的發(fā)展實際和未來規(guī)劃，亟待解決交直流混聯(lián)受端電網(wǎng)連鎖故障集的合理生成和連鎖故障下直流系統(tǒng)是否持續(xù)換相失敗的快速判斷等技術(shù)問題。技術(shù)實現(xiàn)要素：本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種基于WAMS異常波動動態(tài)跟蹤的直流受端交流系統(tǒng)電壓穩(wěn)定判別方法，通過對現(xiàn)行和規(guī)劃的交直流混聯(lián)電網(wǎng)可能存在的暫態(tài)電壓失穩(wěn)事故進行特征分析，采用動態(tài)受端系統(tǒng)電壓穩(wěn)定性的計算方法和評估流程，依據(jù)交流故障對直流系統(tǒng)穩(wěn)定運行的危害程度實現(xiàn)有效的故障篩選和排序，結(jié)合故障后潮流轉(zhuǎn)移情況實現(xiàn)了連鎖故障集的合理構(gòu)建，可較為方便地對故障后受端電網(wǎng)電壓失穩(wěn)風險進行快速判定。為了實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采取以下技術(shù)方案。本發(fā)明的一種基于WAMS異常波動動態(tài)跟蹤的直流受端交流系統(tǒng)電壓穩(wěn)定判別方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟：步驟1、基于WAMS系統(tǒng)，提取近期異常波動信息的電壓波動波形，對其進行統(tǒng)計，確定電壓抖動時常發(fā)生的運行方式；步驟2、采集波動數(shù)據(jù)的樣本；所述采集樣本的屬性為不同運行方式下的特征屬性；步驟3：對采集到的信息對進行聚類：屬性2-主導頻率阻尼比、屬性6-電壓異常波動水平系數(shù)；步驟4、將適應度最高信息對樣本點作為第一個聚類中心；步驟5、對上述信息對樣本點進行修正；步驟6、確定所有的聚類中心點及聚類數(shù)量H；并結(jié)合潮流情況和開機情況的分析，形成約簡出電壓穩(wěn)定水平判據(jù)，實現(xiàn)對直流受端交流系統(tǒng)電壓穩(wěn)定性的判斷。在所述步驟1中，提取500千伏及220千伏區(qū)域的電壓波動信息；區(qū)域電壓異常波動水平系數(shù)C＝電壓波動母線數(shù)量占比+λ1幅值平均波動水平+受電比例+受端主力動態(tài)無功儲備比；所述的受電比例是指：直流輸送負荷/本區(qū)總負荷；所述的受端主力動態(tài)無功儲備比，是指：受端交流電網(wǎng)內(nèi)500千伏接入機組裝機容量/本區(qū)域內(nèi)負荷；其中，電壓波動母線數(shù)量占比為電壓波動數(shù)量超過閾值α的母線波動數(shù)量點除以本區(qū)域內(nèi)所有被PMU系統(tǒng)檢測的母線總數(shù)量；λ1為認為設(shè)定的調(diào)制值，代表第j個區(qū)域內(nèi)的電壓異常波動幅值平均水平，其中，為波動幅值，NJ為第j個子區(qū)域內(nèi)的波動數(shù)量。在所述步驟2中，所述的采集樣本的屬性為不同運行方式下的特征屬性，包括：屬性1-以MW計量的最大波動記錄幅值、屬性2-最大波動記錄幅值阻尼百分比、屬性3-單天波動數(shù)量、屬性4-單天波動出現(xiàn)的母線數(shù)量/總PMU母線監(jiān)測數(shù)量的百分比、屬性5-以MW計量的省網(wǎng)負荷水平、屬性6-由上述步驟1所獲得的電壓異常波動水平系數(shù)；對于所采集的異常波動波形，進行PRONY分解，根據(jù)分析，分析出其主導頻率及其對應阻尼比，并對阻尼比及步驟1所獲得的電壓異常波動水平系數(shù)進行排序。在所述步驟3中，對所述信息對進行聚類的具體過程為：將所述的屬性2-主導頻率阻尼比、屬性6-電壓異常波動水平系數(shù)設(shè)為對應的n*2的向量，任一行表示一個信息對；設(shè)yk為第k((k＝1～n))個信息對的樣本點，則其成為聚類中心點的概率為：式中：r為一個正常數(shù)，通過經(jīng)驗調(diào)節(jié)；n為樣本數(shù)；Pk表示樣本點yk與其他方案樣本點的遠近程度，即方案樣本點作為聚類中心點的適應度，Pk將隨r增大呈現(xiàn)指數(shù)衰減趨勢。所述的其它方案樣本點，是指此聚類樣本群體中的其他樣本。所述步驟4-5的具體過程分別為：步驟4：將適應度最高信息對樣本點作為第一個聚類中心，設(shè)為第一個聚類中心，P1*為第一個聚類中心點的適應度，則其余n-1個樣本點作為方案樣本點適應度的修正公式為；式中：有效半徑β正常數(shù)；為樣本點xk(k＝1,2,...,n-1)作為聚類中心的初始適應度；為經(jīng)式(2)修正后的新適應度；步驟5：運用上述公式(2)對上述信息對樣本點進行修正，從而消除的影響；再選取當前適應度最大的樣本點作為第二個聚類中依次類推，反復迭代直到出現(xiàn)第j個聚類中心，直到使為止；其中，為第j個聚類中心的適應度，系數(shù)θ會影響聚類中心點的數(shù)量，即H的數(shù)值。在所述步驟6中，所述的確定所有的聚類中心點及聚類數(shù)量H，是指：依據(jù)聚類中心的對應屬性值及對應高壓直流輸電雙極閉鎖仿真的全網(wǎng)最低電壓，進行聚類中心之間的檔位劃分，并依據(jù)高壓直流輸電雙極閉鎖仿真的全網(wǎng)最低電壓值的大小對危險等級進行排序，形成一個交流電網(wǎng)運行方式危險等級判定表，構(gòu)成對應檔位：等級1,等級2,等級3,等級h,…,等級H。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點和有益效果包括：本發(fā)明通過對不同故障后受端交流系統(tǒng)故障后電壓穩(wěn)定水平評估指標的評估，可以實現(xiàn)交流電網(wǎng)單一故障排序；在此基礎(chǔ)上結(jié)合故障后潮流轉(zhuǎn)移評估，可以快速構(gòu)建較為合理的、符合電網(wǎng)實際的連鎖故障集，判定其引發(fā)交直流混聯(lián)直流系統(tǒng)持續(xù)換相失敗的風險。與現(xiàn)有技術(shù)方法相比，本發(fā)明計算量小、物理意義明確，易于在線實施，可實現(xiàn)直流持續(xù)換相失敗風險即直流受端電壓失穩(wěn)問題的快速判斷，并可實現(xiàn)連鎖故障集的合理構(gòu)建。附圖說明圖1是本發(fā)明基于WAMS異常波動動態(tài)跟蹤的直流受端交流系統(tǒng)電壓穩(wěn)定判別方法的一種實施例的方法流程圖。圖2是本發(fā)明的一種實施例的交直流混聯(lián)電網(wǎng)結(jié)構(gòu)示意圖。圖3是本發(fā)明的一種實施例中連鎖故障發(fā)生后部分母線電壓恢復曲線圖。圖4是本發(fā)明的一種實施例中連鎖故障發(fā)生后某高壓直流逆變側(cè)熄弧角曲線圖。具體實施方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步詳細說明。圖1是本發(fā)明基于WAMS異常波動動態(tài)跟蹤的直流受端交流系統(tǒng)電壓穩(wěn)定判別方法的一種實施例的方法流程圖。如圖1所示，該實施例方法包括以下步驟：步驟1、基于WAMS系統(tǒng)，提取近期異常波動信息的電壓波動波形，對其進行統(tǒng)計，確定電壓抖動時常發(fā)生的運行方式；步驟2、采集波動數(shù)據(jù)的樣本；所述采集樣本的屬性為不同運行方式下的特征屬性；步驟3：對采集到的信息對進行聚類：屬性2-主導頻率阻尼比、屬性6-電壓異常波動水平系數(shù)；步驟4、將適應度最高信息對樣本點作為第一個聚類中心；步驟5、對上述信息對樣本點進行修正；步驟6、確定所有的聚類中心點及聚類數(shù)量H；并結(jié)合潮流情況和開機情況的分析，形成約簡出電壓穩(wěn)定水平判據(jù)，實現(xiàn)對直流受端交流系統(tǒng)電壓穩(wěn)定性的判斷。在所述步驟1中，提取500千伏及220千伏區(qū)域的電壓波動信息；區(qū)域電壓異常波動水平系數(shù)C＝電壓波動母線數(shù)量占比+λ1幅值平均波動水平+受電比例+受端主力動態(tài)無功儲備比；所述的受電比例是指：直流輸送負荷/本區(qū)總負荷；所述的受端主力動態(tài)無功儲備比，是指：受端交流電網(wǎng)內(nèi)500千伏接入機組裝機容量/本區(qū)域內(nèi)負荷；其中，電壓波動母線數(shù)量占比為電壓波動數(shù)量超過閾值α的母線波動數(shù)量點除以本區(qū)域內(nèi)所有被PMU系統(tǒng)檢測的母線總數(shù)量；λ1為認為設(shè)定的調(diào)制值，代表第j個區(qū)域內(nèi)的電壓異常波動幅值平均水平，其中，為波動幅值，NJ為第j個子區(qū)域內(nèi)的波動數(shù)量。在所述步驟2中，所述的采集樣本的屬性為不同運行方式下的特征屬性，包括：屬性1-以MW計量的最大波動記錄幅值、屬性2-最大波動記錄幅值阻尼百分比、屬性3-單天波動數(shù)量、屬性4-單天波動出現(xiàn)的母線數(shù)量/總PMU母線監(jiān)測數(shù)量的百分比、屬性5-以MW計量的省網(wǎng)負荷水平、屬性6-由上述步驟1所獲得的電壓異常波動水平系數(shù)；對于所采集的異常波動波形，進行PRONY分解，根據(jù)分析，分析出其主導頻率及其對應阻尼比，并對阻尼比及步驟1所獲得的電壓異常波動水平系數(shù)進行排序。在所述步驟3中，對所述信息對進行聚類的具體過程為：將所述的屬性2-主導頻率阻尼比、屬性6-電壓異常波動水平系數(shù)設(shè)為對應的n*2的向量，任一行表示一個信息對；設(shè)yk為第k((k＝1～n))個信息對的樣本點，則其成為聚類中心點的概率為：式中：r為一個正常數(shù)，通過經(jīng)驗調(diào)節(jié)；n為樣本數(shù)；Pk表示樣本點yk與其他方案樣本點的遠近程度，即方案樣本點作為聚類中心點的適應度，Pk將隨r增大呈現(xiàn)指數(shù)衰減趨勢。方案樣本點，即一個方案一個樣本序列，因此稱之為方案樣本。因本發(fā)明算法為聚類空間的研究領(lǐng)域，因此樣本序列在聚類空間中稱之為方案樣本點。所以，其它方案樣本點，可以視理解為本此聚類樣本群體中的其他樣本。所述步驟4-5的具體過程分別為：步驟4：將適應度最高信息對樣本點作為第一個聚類中心，設(shè)為第一個聚類中心，P1*為第一個聚類中心點的適應度，則其余n-1個樣本點作為方案樣本點適應度的修正公式為；式中：有效半徑β正常數(shù)；為樣本點xk(k＝1,2,...,n-1)作為聚類中心的初始適應度；為經(jīng)式(2)修正后的新適應度；步驟5：運用上述公式(2)對上述信息對樣本點進行修正，從而消除的影響；再選取當前適應度最大的樣本點作為第二個聚類中依次類推，反復迭代直到出現(xiàn)第j個聚類中心，直到使為止；其中，為第j個聚類中心的適應度，系數(shù)θ會影響聚類中心點的數(shù)量，即H的數(shù)值。在所述步驟6中，所述的確定所有的聚類中心點及聚類數(shù)量H，是指：依據(jù)聚類中心的對應屬性值及對應高壓直流輸電雙極閉鎖仿真的全網(wǎng)最低電壓，進行聚類中心之間的檔位劃分，并依據(jù)高壓直流輸電雙極閉鎖仿真的全網(wǎng)最低電壓值的大小對危險等級進行排序，形成一個交流電網(wǎng)運行方式危險等級判定表，構(gòu)成對應檔位：等級1,等級2,等級3,等級h,…,等級H。圖2是本發(fā)明的一種實施例的交直流混聯(lián)電網(wǎng)結(jié)構(gòu)示意圖，其交直流混聯(lián)電網(wǎng)近區(qū)電壓評估判斷過程說明如下：A、以某大區(qū)域電網(wǎng)高壓直流受端近區(qū)為例，電網(wǎng)正常運行方式安排如下：圍繞高壓直流饋入，500kVE站、F站、C站三站形成交直流饋入受端電網(wǎng)，通過500kVE站換流站-G站雙回、E站換-F站、F站-G站、E站-E站南雙回、E站-I站、E站-D站、C站-D站、B站-A站雙回、B站-E站換雙回線路與主網(wǎng)相連，該直流受端近區(qū)外受電力占當?shù)刎摵杉s51％。該方式下，500kVF站、E站、C站母線電壓分別為503.2、502.0、495.6kV。該直流受端近區(qū)220kV母線電壓運行在198～216kV之間，電壓水平較低；該直流受端近區(qū)接入220kV電網(wǎng)機組基本已達到無功上限，無動態(tài)備用。B、根據(jù)本發(fā)明上述步驟1所述以下公式，計算區(qū)域內(nèi)的電壓穩(wěn)定水平系數(shù)：區(qū)域電壓異常波動水平系數(shù)C＝電壓波動母線數(shù)量占比+λ1幅值平均波動水平+受電比例+受端主力動態(tài)無功儲備比其中，受電比例是指：直流輸送負荷/本區(qū)總負荷；所述的受端主力動態(tài)無功儲備比，是指：受端交流電網(wǎng)內(nèi)500千伏接入機組裝機容量/本區(qū)域內(nèi)負荷；電壓波動母線數(shù)量占比為：電壓波動數(shù)量超過閾值α的母線波動數(shù)量點除以本區(qū)域內(nèi)所有被PMU系統(tǒng)檢測的母線總數(shù)量；λ1為認為設(shè)定的調(diào)制值，代表第j個區(qū)域內(nèi)的電壓異常波動幅值平均水平，其中，為波動幅值，NJ為第j個子區(qū)域內(nèi)的波動數(shù)量。由此，得出區(qū)域內(nèi)的電壓穩(wěn)定水平系數(shù)表詳見下表1。表1.區(qū)域內(nèi)的電壓穩(wěn)定水平系數(shù)表C、如下表2所列，采集波動數(shù)據(jù)的樣本。所采集樣本的屬性為不同運行方式下的特征屬性。表2.依PMU監(jiān)測母線波動主導頻率表D、對采集到的信息對(主導頻率阻尼比(屬性2)、電壓異常波動水平系數(shù)(屬性6))進行聚類。設(shè)為對應的n*2的向量，任一行表示一個信息對(主導頻率阻尼比、電壓異常波動水平系數(shù))。E、將適應度最高信息對樣本點作為第一個聚類中心，設(shè)為第一個聚類中心，P1*為第一個聚類中心點的適應度，其余n-1個樣本點作為方案樣本點適應度的修正公式為式中：有效半徑β正常數(shù)；為樣本點xk(k＝1,2,...,n-1)作為聚類中心的初始適應度；為經(jīng)過式(2)修正后的新適應度。F、運用式(3)對上述信息對樣本點進行修正，消除的影響，再選取當前適應度最大的樣本點作為第二個聚類中依次類推，反復迭代直到出現(xiàn)第j個聚類中心，使為止，其中為第j個聚類中心的適應度，系數(shù)θ會影響聚類中心點的數(shù)量，即H的數(shù)值。G、由此確定所有的聚類中心點及聚類數(shù)量H＝2。并依據(jù)聚類中心的對應屬性值及對應高壓直流輸電雙極閉鎖仿真的全網(wǎng)最低電壓，進行聚類中心之間的檔位劃分，并依據(jù)高壓直流輸電雙極閉鎖仿真的全網(wǎng)最低電壓值的大小對危險等級進行排序，形成如表3所示的危險等級表。因根據(jù)步驟3所得聚類中心數(shù)量為H，因此對應檔位分別為：等級1,等級2,等級3,等級h,…,等級H。表3.交流電網(wǎng)運行方式危險等級判定表聚類分檔危險等級1危險1級2危險2級…h(huán)危險h級H危險H級總之，本發(fā)明方法通過WAMS采集異常波動系統(tǒng)，對現(xiàn)行的交直流電網(wǎng)的受端電網(wǎng)波動特征進行分析，可以依據(jù)波動的電氣位置、波動幅值、頻度等信息對運行方式進行聚類，并結(jié)合潮流情況和開機情況的分析，形成約簡出電壓穩(wěn)定水平判據(jù)，實現(xiàn)直流受端交流系統(tǒng)電壓穩(wěn)定性的判斷。當前第1頁1 2 3