[发明专利]特高压直流闭锁故障后稳定断面有功的计算方法

说明书

本发明公开了一种特高压直流闭锁故障后稳定断面有功的计算方法，针对直流闭锁故障导致的有功不平衡量，按同步功率系数分摊到各发电机，计算故障瞬间的断面有功潮流；针对直流闭锁故障和安控系统动作导致的有功不平衡量，根据静态频率特性确定发电机和负荷节点的有功，计算暂态过程过渡到稳态的断面有功潮流；针对恢复到额定频率的二次调频过程，根据发电机的旋转备用和爬坡率确定发电机和负荷节点的有功，计算二次调频动作过程中的断面有功潮流。本发明针对直流闭锁故障分别计算故障瞬间、暂态过程过渡到稳态以及二次调频动作过程中的断面有功潮流，实现大规模有功不平衡量下稳定断面有功的快速分析。

技术领域

本发明涉及一种特高压直流闭锁故障后稳定断面有功的计算方法，属于电力系统安全稳定分析技术领域。

背景技术

特高压直流输电为水电、风电及光伏等清洁能源的大规模消纳提供了坚实基础，可以充分发挥大电网跨区优化配置能源的能力。特高压直流输电规模的阶跃式提升，导致部分区域电网通过特高压直流输送的电量在供电负荷中占比越来越高。一旦发生特高压直流闭锁等故障，由其引发的不平衡功率极有可能导致局部电网超稳定限额运行，严重情况下可能诱发连锁故障或大范围停电。由于本地电网电源调频电源能力已逐步逼近极限，调节空间不大，而大范围省际电源功率支撑容易引起联络线超限额运行。

特高压直流闭锁故障后的潮流分布变化过程可以分为3个阶段。阶段1为故障瞬间，直流系统交流侧的节点电压相角突变，导致发电机有功发生突变；阶段2为暂态过程过渡到稳态，一次调频作用改变了发电机和负荷的有功；阶段3为二次调频动作恢复系统频率偏差的过程，由参与二次调频的发电机承担系统的不平衡功率，负荷恢复到故障前的有功。阶段3持续时间较长，二次调频动作过程中断面有功可能变化较大。常规的潮流计算模型中忽略了发电机和负荷的频率静特性，将除平衡机以外的发电机有功出力设置为固定值，不能准确地反映具有调频能力的发电机的出力随系统频率变化的调整情况。因此，需要根据发电机的一次调频、旋转备用和爬坡率等参数，以及负荷的静态频率特性确定各阶段发电机和负荷的有功，从而实现大规模有功不平衡量下稳定断面有功的快速分析。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷，提供一种特高压直流闭锁故障后稳定断面有功的计算方法，计及负荷静态频率特性、发电机一次调频特性以及二次调频动作情况确定各阶段发电机和负荷的有功，通过对调整后的运行方式进行潮流计算，实现特高压直流闭锁故障后稳定断面有功的快速分析。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：

特高压直流闭锁故障后稳定断面有功的计算方法，包括以下步骤：

1)从EMS系统获取电网运行方式数据、负荷节点的有功静态频率特性系数和发电机节点的调频参数，从安全自动装置管理系统获取安控系统的当前运行状态、定值、压板状态和采集的电网实时信息，其中，发电机节点的调频参数包括调差系数和一次调频负荷限幅；

2)针对特高压直流所连接的交流电网，分别根据发电机的次同步电抗计算发电机节点的内电势，形成收缩到发电机内电势节点和闭锁直流系统交流侧母线的降阶导纳矩阵，并计算发电机节点的注入功率；

3)针对特高压直流所连接的交流电网，将直流闭锁故障导致的功率缺额ΔP_DC按同步功率系数分摊到各发电机节点，根据故障瞬间各发电机节点和负荷节点的有功注入进行潮流计算，统计稳定断面的有功潮流；

4)针对特高压直流所连接的交流电网，根据安控系统的控制策略和运行状态，以及电网运行方式的实时信息，确定当前运行方式下针对故障的当值措施，计算出各交流电网因直流闭锁故障和当值措施实施所引起的总有功不平衡量ΔP_dis；

5)根据各发电机节点的调频参数和负荷节点的有功静态频率特性系数，计算当值措施和发电机节点一次调频动作后，发电机节点和负荷节点的有功以及系统频率偏差Δf_dis，并通过潮流计算统计故障后过渡到稳态时稳定断面的有功潮流；