本發(fā)明涉及電力系統(tǒng)在線安全穩(wěn)定分析技術(shù)，具體涉及一種特高壓直流線路預(yù)想故障輔助決策方法和裝置。

背景技術(shù)：

隨著電網(wǎng)大規(guī)模互聯(lián)的快速發(fā)展，我國電網(wǎng)將形成以特高壓電網(wǎng)為骨干網(wǎng)架，世界上電壓等級最高、輸送容量最大、技術(shù)水平最先進、運行特性最復(fù)雜的交直流混聯(lián)大電網(wǎng)。隨著特高壓電網(wǎng)建設(shè)的推進，以及直流輸電、facts等大量電力電子元件應(yīng)用、風(fēng)電和光伏新能源電源大規(guī)模接入帶來的運行壓力不斷增大，全網(wǎng)電氣聯(lián)系日趨緊密，斷面間耦合關(guān)系更加復(fù)雜，安全穩(wěn)定水平相互制約，社會對安全的關(guān)注日益突出。

由于特高壓直流輸送功率較大，一旦發(fā)生閉鎖故障，將對特高壓直流送端電網(wǎng)和受端電網(wǎng)產(chǎn)生較大影響，可能引起大范圍的潮流轉(zhuǎn)移，導(dǎo)致部分設(shè)備重載或越限，同時由于有功功率損失較大，會引起頻率下降。需要調(diào)度運行人員及時采取措施，一方面盡快恢復(fù)電網(wǎng)頻率，另一方面消除設(shè)備越限或重載，保障電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行。

現(xiàn)有的電力系統(tǒng)安全分析實現(xiàn)了對常規(guī)n-1預(yù)想故障的安全掃描，包括線路、變壓器、母線及發(fā)電機等設(shè)備，這些設(shè)備故障后一般不產(chǎn)生有功功率損失或者有功功率損失較少，常規(guī)的安全分析算法由平衡機承擔(dān)不平衡功率。對于特高壓直流預(yù)想故障，由于故障引起的有功功率損失較大，不適合采用常規(guī)的安全分析算法，將直流故障損失的功率全部由平衡機承擔(dān)會引起較大的計算偏差，無法準(zhǔn)確確定直流故障后電網(wǎng)的潮流分布。

現(xiàn)有的電力系統(tǒng)輔助決策技術(shù)針對電網(wǎng)實時運行中的越限及重載以及預(yù)想故障后的越限，實現(xiàn)了輔助決策自動分析功能，通過發(fā)電機、負荷功率調(diào)整等預(yù)先指定的可選調(diào)整措施，計算可選調(diào)整設(shè)備針對越限及重載設(shè)備的靈敏度信息，在保證全系統(tǒng)發(fā)電-負荷整體平衡的前提下，確定輔助決策調(diào)整方案，以消除或減輕系統(tǒng)的越限和重載問題，提高系統(tǒng)的安全性。針對特高壓直流預(yù)想故障的現(xiàn)有電力系統(tǒng)輔助決策技術(shù)存在有以下不足：一方面特高壓直流預(yù)想故障輔助決策需要給出發(fā)電機、直流等可調(diào)措施的調(diào)整策略以彌補直流故障引起的功率損耗，同時消除潮流轉(zhuǎn)移引起的設(shè)備重載或越限，現(xiàn)有的輔助決策僅處理設(shè)備越限，不考慮彌補功率損失以快速恢復(fù)電網(wǎng)正常運行頻率；另一方面，為了盡快恢復(fù)電網(wǎng)正常的運行頻率，特高壓故障輔助決策需要考慮調(diào)整措施的優(yōu)先級，優(yōu)先調(diào)整動作速度快的可調(diào)措施，如抽蓄機組、水電機組，然后再調(diào)整火電等其他措施，同時要考慮調(diào)整其他直流線路輸送功率的調(diào)整措施，這些都是常規(guī)的輔助決策不具備的功能。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明針對特高壓直流預(yù)想故障，結(jié)合特高壓直流輸送功率較大的特點，提出了一種基于最優(yōu)化計算的特高壓直流線路預(yù)想故障輔助決策方法和裝置，解決常規(guī)安全分析無法準(zhǔn)確考慮考慮特高壓直流預(yù)想故障引起潮流轉(zhuǎn)移的問題，解決常規(guī)輔助決策無法同時考慮消除設(shè)備越限重載和快速恢復(fù)電網(wǎng)頻率的問題。

為了實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采取如下技術(shù)方案：

本發(fā)明提供一種特高壓直流線路預(yù)想故障輔助決策方法，所述方法包括：

判斷特高壓直流輸電線路預(yù)想故障后電網(wǎng)設(shè)備是否發(fā)生重載或越限，若發(fā)生越限則計算輔助決策可調(diào)措施對越限設(shè)備有功功率的影響，若發(fā)生重載則獲取重載設(shè)備列表；

根據(jù)輔助決策可調(diào)措施對越限設(shè)備有功功率的影響確定輔助決策策略；

校驗輔助決策策略，并根據(jù)校驗后的輔助決策策略確定重載設(shè)備列表中重載設(shè)備的可調(diào)裕度。

對于送端電網(wǎng)，判斷特高壓直流輸電線路預(yù)想故障后電網(wǎng)設(shè)備是否發(fā)生重載或越限包括：

根據(jù)特高壓直流線路預(yù)想故障前特高壓直流線路的有功功率和直流雙極運行情況確定特高壓直流線路預(yù)想故障導(dǎo)致特高壓直流線路損失的有功功率；

為特高壓直流線路預(yù)想故障自動匹配相應(yīng)的安全控制策略進而得到切機策略，如果發(fā)電機組切除的有功功率總加小于特高壓直流線路預(yù)想故障導(dǎo)致特高壓直流線路損失的有功功率，則根據(jù)發(fā)電機組調(diào)差系數(shù)和負荷功頻特性計算送端電網(wǎng)中所有處于運行狀態(tài)的發(fā)電機組和負荷分攤的有功不平衡容量；

根據(jù)送端電網(wǎng)中所有處于運行狀態(tài)的發(fā)電機組和負荷分攤的有功不平衡容量計算送端電網(wǎng)的潮流分布和頻率；

根據(jù)送端電網(wǎng)的潮流分布判斷送端電網(wǎng)中某設(shè)備的有功功率是否超過送端電網(wǎng)設(shè)備越限門檻值，若是表明送端電網(wǎng)中的該設(shè)備為越限設(shè)備，否則判斷送端電網(wǎng)中設(shè)備的有功功率是否超過送端電網(wǎng)設(shè)備重載門檻值，若是則獲取送端電網(wǎng)中的重載設(shè)備列表。

對于受端電網(wǎng)，判斷特高壓直流輸電線路預(yù)想故障后電網(wǎng)設(shè)備是否發(fā)生重載或越限包括：

根據(jù)特高壓直流線路預(yù)想故障前特高壓直流線路的有功功率和直流雙極運行情況確定特高壓直流線路預(yù)想故障導(dǎo)致特高壓直流線路損失的有功功率；

為特高壓直流線路預(yù)想故障自動匹配相應(yīng)的安全控制策略進而得到發(fā)電機組動作策略、切負荷策略和直流線路有功功率調(diào)制策略，根據(jù)發(fā)電機組一次調(diào)頻特性和負荷功頻特性，分析特高壓直流線路預(yù)想故障后受端電網(wǎng)的發(fā)電機組、負荷和直流線路的有功功率變化情況，計算受端電網(wǎng)的潮流分布和頻率；

根據(jù)受端電網(wǎng)的潮流分布判斷受端電網(wǎng)中某設(shè)備的有功功率是否超過受端電網(wǎng)設(shè)備越限門檻值，若是表明受端電網(wǎng)中的該設(shè)備為越限設(shè)備，否則判斷受端電網(wǎng)中設(shè)備的有功功率是否超過受端電網(wǎng)設(shè)備重載門檻值，若是則獲取受端電網(wǎng)中的重載設(shè)備列表。

所述輔助決策可調(diào)措施包括發(fā)電機組有功功率調(diào)整措施、負荷有功功率調(diào)整措施和直流線路有功功率調(diào)整措施。

所述計算輔助決策可調(diào)措施對越限設(shè)備有功功率的影響包括：

針對于發(fā)電機組有功功率調(diào)整，發(fā)電機組節(jié)點l有功功率調(diào)整對越限設(shè)備k有功功率的影響ctrd^unk-l表示為：

ctrd^unk-l＝δp^unl×gk-l

其中，δp^unl為發(fā)電機組節(jié)點l的有功功率調(diào)整量，gk-l表示發(fā)電機組節(jié)點l有功功率調(diào)整對越限設(shè)備k有功功率的靈敏度，且mk表示越限設(shè)備k與直流潮流方程中的節(jié)點的關(guān)聯(lián)矢量，t表示轉(zhuǎn)置，xl表示直流潮流方程節(jié)點導(dǎo)納矩陣的逆矩陣的第l列矢量，xk表示越限設(shè)備k的電抗。

所述計算輔助決策可調(diào)措施對越限設(shè)備有功功率的影響包括：

針對于負荷有功功率調(diào)整，負荷節(jié)點r有功功率調(diào)整對越限設(shè)備k有功功率的影響ctrd^loadk-r表示為：

ctrd^loadk-r＝δp^loadr×gk-r

其中，δp^loadr為負荷節(jié)點r的有功功率調(diào)整量，gk-r表示負荷節(jié)點r有功功率調(diào)整對越限設(shè)備k有功功率的靈敏度，且xr表示直流潮流方程節(jié)點導(dǎo)納矩陣的逆矩陣的第r列矢量。

所述計算輔助決策可調(diào)措施對越限設(shè)備有功功率的影響包括：

針對于直流線路有功功率調(diào)整，包括：

(1)送端電網(wǎng)和受端電網(wǎng)在不同的同步電網(wǎng)內(nèi)，送端電網(wǎng)交流拓撲節(jié)點i和受端交流拓撲節(jié)點j形成直流線路i-j；

直流線路i-j有功功率調(diào)整對越限設(shè)備k有功功率的影響ctrd^dck-(i-j)表示為：

ctrd^dck-(i-j)＝δp^dci-j×gk-i

或

ctrd^dck-(i-j)＝δp^dci-j×gk-j

其中，δp^dci-j表示直流線路i-j的有功功率調(diào)整量；gk-i表示送端電網(wǎng)交流拓撲節(jié)點i有功功率調(diào)整對越限設(shè)備k有功功率的靈敏度，且xi表示直流潮流方程節(jié)點導(dǎo)納矩陣的逆矩陣的第i列矢量；gk-j表示受端交流拓撲節(jié)點j有功功率調(diào)整對越限設(shè)備k有功功率的靈敏度，且xj表示直流潮流方程節(jié)點導(dǎo)納矩陣的逆矩陣的第j列矢量；

(2)送端電網(wǎng)和受端電網(wǎng)在相同的同步電網(wǎng)內(nèi)，直流線路i-j有功功率調(diào)整對越限設(shè)備k有功功率的影響ctrd^dck-(i-j)表示為：

ctrd^dck-(i-j)＝δp^dci-j×gk-(i-j)

其中，gk-(i-j)表示直流線路i-j有功功率調(diào)整對越限設(shè)備k有功功率的靈敏度，且gk-(i-j)＝gk-i-gk-j。

所述根據(jù)輔助決策可調(diào)措施對越限設(shè)備有功功率的影響確定輔助決策策略包括：

確定約束條件，包括受端電網(wǎng)等式約束、送端電網(wǎng)等式約束和不等式約束；

確定約束條件下的目標(biāo)函數(shù)，并求解。

所述受端電網(wǎng)等式約束表示為：

其中，表示特高壓直流線路m發(fā)生特高壓直流線路預(yù)想故障導(dǎo)致的受端電網(wǎng)損失的負荷有功功率；

所述送端電網(wǎng)等式約束表示為：

所述不等式約束表示為：

limitk^down≤pk+pk^adj≤limitk^up

其中，limitk^down和limitk^up分別表示越限設(shè)備k的有功功率下限和上限，pk表示輔助決策可調(diào)措施執(zhí)行前越限設(shè)備k的有功功率，pk^adj表示采用輔助決策可調(diào)措施后越限設(shè)備k的功率變化量，且有

所述確定約束條件下的目標(biāo)函數(shù)，并求解包括：

以調(diào)整代價最小為優(yōu)化目標(biāo)建立如下約束條件下的目標(biāo)函數(shù)：

其中，ci-j、cl、cr分別為直流線路i-j有功功率、發(fā)電機組l有功功率、負荷r有功功率的單位調(diào)整量的調(diào)整代價；

求解目標(biāo)函數(shù)，得到δp^dci-j、δp^unl和δp^loadr。

所述根據(jù)輔助決策可調(diào)措施對越限設(shè)備有功功率的影響確定輔助決策策略之后包括：

優(yōu)化受端電網(wǎng)的頻率，使其回復(fù)到正常水平。

所述校驗輔助決策策略包括：

通過判斷輔助決策可調(diào)措施執(zhí)行后越限設(shè)備是否不再越限校驗輔助決策可調(diào)措施的有效性，若輔助決策可調(diào)措施執(zhí)行后越限設(shè)備不再越限，則表明輔助決策可調(diào)措施具有有效性。

所述根據(jù)校驗后的輔助決策策略確定重載設(shè)備列表中重載設(shè)備的可調(diào)裕度包括：

重載設(shè)備列表中重載設(shè)備的可調(diào)裕度表示為：

其中，mk^control表示重載設(shè)備k的可調(diào)裕度；limitk表示越限設(shè)備k的有功功率限值，若輔助決策可調(diào)措施執(zhí)行后越限設(shè)備k的有功功率為正，則limitk取limitk^up；若輔助決策可調(diào)措施執(zhí)行后越限設(shè)備k的有功功率為負，則limitk取limitk^down。

本發(fā)明還提供一種特高壓直流線路預(yù)想故障輔助決策裝置，所述裝置包括：

判斷模塊，用于判斷特高壓直流輸電線路預(yù)想故障后電網(wǎng)設(shè)備是否發(fā)生重載或越限，若發(fā)生越限則計算輔助決策可調(diào)措施對越限設(shè)備有功功率的影響，若發(fā)生重載則獲取重載設(shè)備列表；

第一確定模塊，用于根據(jù)輔助決策可調(diào)措施對越限設(shè)備有功功率的影響確定輔助決策策略；

第二確定模塊，用于校驗輔助決策策略，并根據(jù)校驗后的輔助決策策略確定重載設(shè)備列表中重載設(shè)備的可調(diào)裕度。

所述判斷模塊具體用于：

根據(jù)特高壓直流線路預(yù)想故障前特高壓直流線路的有功功率和直流雙極運行情況確定特高壓直流線路預(yù)想故障導(dǎo)致特高壓直流線路損失的有功功率；

為特高壓直流線路預(yù)想故障自動匹配相應(yīng)的安全控制策略進而得到切機策略，如果發(fā)電機組切除的有功功率總加小于特高壓直流線路預(yù)想故障導(dǎo)致特高壓直流線路損失的有功功率，則根據(jù)發(fā)電機組調(diào)差系數(shù)和負荷功頻特性計算送端電網(wǎng)中所有處于運行狀態(tài)的發(fā)電機組和負荷分攤的有功不平衡容量；

根據(jù)送端電網(wǎng)中所有處于運行狀態(tài)的發(fā)電機組和負荷分攤的有功不平衡容量計算送端電網(wǎng)的潮流分布和頻率；

根據(jù)送端電網(wǎng)的潮流分布判斷送端電網(wǎng)中某設(shè)備的有功功率是否超過送端電網(wǎng)設(shè)備越限門檻值，若是表明送端電網(wǎng)中的該設(shè)備為越限設(shè)備，否則判斷送端電網(wǎng)中設(shè)備的有功功率是否超過送端電網(wǎng)設(shè)備重載門檻值，若是則獲取送端電網(wǎng)中的重載設(shè)備列表。

所述判斷模塊具體用于：

根據(jù)特高壓直流線路預(yù)想故障前特高壓直流線路的有功功率和直流雙極運行情況確定特高壓直流線路預(yù)想故障導(dǎo)致特高壓直流線路損失的有功功率；

為特高壓直流線路預(yù)想故障自動匹配相應(yīng)的安全控制策略進而得到發(fā)電機組動作策略、切負荷策略和直流線路有功功率調(diào)制策略，根據(jù)發(fā)電機組一次調(diào)頻特性和負荷功頻特性，分析特高壓直流線路預(yù)想故障后受端電網(wǎng)的發(fā)電機組、負荷和直流線路的有功功率變化情況，計算受端電網(wǎng)的潮流分布和頻率；

根據(jù)受端電網(wǎng)的潮流分布判斷受端電網(wǎng)中某設(shè)備的有功功率是否超過受端電網(wǎng)設(shè)備越限門檻值，若是表明受端電網(wǎng)中的該設(shè)備為越限設(shè)備，否則判斷受端電網(wǎng)中設(shè)備的有功功率是否超過受端電網(wǎng)設(shè)備重載門檻值，若是則獲取受端電網(wǎng)中的重載設(shè)備列表。

所述輔助決策可調(diào)措施包括發(fā)電機組有功功率調(diào)整措施、負荷有功功率調(diào)整措施和直流線路有功功率調(diào)整措施。

所述判斷模塊具體用于：

針對于發(fā)電機組有功功率調(diào)整，發(fā)電機組節(jié)點l有功功率調(diào)整對越限設(shè)備k有功功率的影響ctrd^unk-l表示為：

ctrd^unk-l＝δp^unl×gk-l

其中，δp^unl為發(fā)電機組節(jié)點l的有功功率調(diào)整量，gk-l表示發(fā)電機組節(jié)點l有功功率調(diào)整對越限設(shè)備k有功功率的靈敏度，且mk表示越限設(shè)備k與直流潮流方程中的節(jié)點的關(guān)聯(lián)矢量，t表示轉(zhuǎn)置，xl表示直流潮流方程節(jié)點導(dǎo)納矩陣的逆矩陣的第l列矢量，xk表示越限設(shè)備k的電抗。

所述判斷模塊具體用于：

針對于負荷有功功率調(diào)整，負荷節(jié)點r有功功率調(diào)整對越限設(shè)備k有功功率的影響ctrd^loadk-r表示為：

ctrd^loadk-r＝δp^loadr×gk-r

其中，δp^loadr為負荷節(jié)點r的有功功率調(diào)整量，gk-r表示負荷節(jié)點r有功功率調(diào)整對越限設(shè)備k有功功率的靈敏度，且xr表示直流潮流方程節(jié)點導(dǎo)納矩陣的逆矩陣的第r列矢量。

所述判斷模塊具體用于：

針對于直流線路有功功率調(diào)整，包括：

(1)送端電網(wǎng)和受端電網(wǎng)在不同的同步電網(wǎng)內(nèi)，送端電網(wǎng)交流拓撲節(jié)點i和受端交流拓撲節(jié)點j形成直流線路i-j；

直流線路i-j有功功率調(diào)整對越限設(shè)備k有功功率的影響ctrd^dck-(i-j)表示為：

ctrd^dck-(i-j)＝δp^dci-j×gk-i

或

ctrd^dck-(i-j)＝δp^dci-j×gk-j

其中，δp^dci-j表示直流線路i-j的有功功率調(diào)整量；gk-i表示送端電網(wǎng)交流拓撲節(jié)點i有功功率調(diào)整對越限設(shè)備k有功功率的靈敏度，且xi表示直流潮流方程節(jié)點導(dǎo)納矩陣的逆矩陣的第i列矢量；gk-j表示受端交流拓撲節(jié)點j有功功率調(diào)整對越限設(shè)備k有功功率的靈敏度，且xj表示直流潮流方程節(jié)點導(dǎo)納矩陣的逆矩陣的第j列矢量；

(2)送端電網(wǎng)和受端電網(wǎng)在相同的同步電網(wǎng)內(nèi)，直流線路i-j有功功率調(diào)整對越限設(shè)備k有功功率的影響ctrd^dck-(i-j)表示為：

ctrd^dck-(i-j)＝δp^dci-j×gk-(i-j)

其中，gk-(i-j)表示直流線路i-j有功功率調(diào)整對越限設(shè)備k有功功率的靈敏度，且gk-(i-j)＝gk-i-gk-j。

所述第一確定模塊具體用于：

確定約束條件，包括受端電網(wǎng)等式約束、送端電網(wǎng)等式約束和不等式約束；

確定約束條件下的目標(biāo)函數(shù)，并求解。

所述受端電網(wǎng)等式約束表示為：

其中，表示特高壓直流線路m發(fā)生特高壓直流線路預(yù)想故障導(dǎo)致的受端電網(wǎng)損失的負荷有功功率；

所述送端電網(wǎng)等式約束表示為：

所述不等式約束表示為：

limitk^down≤pk+pk^adj≤limitk^up

其中，limitk^down和limitk^up分別表示越限設(shè)備k的有功功率下限和上限，pk表示輔助決策可調(diào)措施執(zhí)行前越限設(shè)備k的有功功率，pk^adj表示采用輔助決策可調(diào)措施后越限設(shè)備k的功率變化量，且有

所述第一確定模塊具體用于：

以調(diào)整代價最小為優(yōu)化目標(biāo)建立如下約束條件下的目標(biāo)函數(shù)：

其中，ci-j、cl、cr分別為直流線路i-j有功功率、發(fā)電機組l有功功率、負荷r有功功率的單位調(diào)整量的調(diào)整代價；

求解目標(biāo)函數(shù)，得到δp^dci-j、δp^unl和δp^loadr。

所述裝置還包括優(yōu)化模塊，所述優(yōu)化模塊用于優(yōu)化受端電網(wǎng)的頻率，使其回復(fù)到正常水平。

所述第二確定模塊具體用于：

通過判斷輔助決策可調(diào)措施執(zhí)行后越限設(shè)備是否不再越限校驗輔助決策可調(diào)措施的有效性，若輔助決策可調(diào)措施執(zhí)行后越限設(shè)備不再越限，則表明輔助決策可調(diào)措施具有有效性。

所述第二確定模塊具體用于：

重載設(shè)備列表中重載設(shè)備的可調(diào)裕度表示為：

其中，mk^control表示重載設(shè)備k的可調(diào)裕度；limitk表示越限設(shè)備k的有功功率限值，若輔助決策可調(diào)措施執(zhí)行后越限設(shè)備k的有功功率為正，則limitk取limitk^up；若輔助決策可調(diào)措施執(zhí)行后越限設(shè)備k的有功功率為負，則limitk取limitk^down。

與最接近的現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明提供的技術(shù)方案具有以下有益效果：

1)本發(fā)明提供的技術(shù)方案解決了常規(guī)安全分析無法準(zhǔn)確考慮考慮特高壓直流預(yù)想故障引起潮流轉(zhuǎn)移的問題，對特高壓直流線路預(yù)想故障后引起的潮流轉(zhuǎn)移作了精細化考慮，可準(zhǔn)確判斷特高壓直流線路預(yù)想故障引起的電網(wǎng)設(shè)備重載或越限；

2)本發(fā)明提供的技術(shù)方案解決了常規(guī)輔助決策無法同時考慮消除設(shè)備越限重載和快速恢復(fù)電網(wǎng)頻率的問題，其中基于最優(yōu)化算法設(shè)定優(yōu)化控制目標(biāo)的代價系數(shù)，且考慮特高壓故障調(diào)整策略優(yōu)先級，通過最優(yōu)化計算自動生成特高壓直流預(yù)想故障輔助決策措施，一方面消除了設(shè)備重載及越限，另一方面使電網(wǎng)頻率的正常水平得到了盡快恢復(fù)；

3)本發(fā)明提供的技術(shù)方案分析了直流功率調(diào)整對消除設(shè)備重載越限的靈敏度的影響，例如送受端在一個同步電網(wǎng)和不在一個同步電網(wǎng)的情況，擴展了輔助決策手段；

4)本發(fā)明提供的技術(shù)方案提出了輔助決策可調(diào)措施的校驗，確保了輔助決策可調(diào)措施的有效性；

5)本發(fā)明提供的技術(shù)方案對于接近越限或重載的設(shè)備，通過確定可調(diào)裕度，實現(xiàn)了從控制裕度的角度對危險程度的量化。

附圖說明

圖1是本發(fā)明實施例中特高壓直流線路預(yù)想故障輔助決策方法流程圖。

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。

本發(fā)明針對特高壓直流預(yù)想故障，結(jié)合特高壓直流輸送功率較大的特點，提出了一種基于最優(yōu)化計算的特高壓直流預(yù)想故障輔助決策方法，精細化考慮特高壓直流預(yù)想故障后引起的潮流轉(zhuǎn)移，準(zhǔn)確判斷特高壓直流預(yù)想故障引起的電網(wǎng)設(shè)備重載或越限，基于最優(yōu)化算法設(shè)定優(yōu)化控制目標(biāo)的代價系數(shù)，以考慮特高壓故障調(diào)整策略優(yōu)先級，通過最優(yōu)化計算自動生成特高壓直流預(yù)想故障輔助決策措施，一方面消除設(shè)備重載及越限，另一方面盡快使電網(wǎng)頻率恢復(fù)正常水平。

本發(fā)明實施例提供一種特高壓直流線路預(yù)想故障輔助決策方法，如圖1，該方法具體過程如下：

s101：判斷特高壓直流輸電線路預(yù)想故障后電網(wǎng)設(shè)備是否發(fā)生重載或越限，若發(fā)生越限則計算輔助決策可調(diào)措施對越限設(shè)備有功功率的影響，若發(fā)生重載則獲取重載設(shè)備列表；

s102：根據(jù)s101得到的輔助決策可調(diào)措施對越限設(shè)備有功功率的影響確定輔助決策策略；

s103：校驗s102得到的輔助決策策略，并根據(jù)校驗后的輔助決策策略確定重載設(shè)備列表中重載設(shè)備的可調(diào)裕度。

s101中，包括：

1)對于送端電網(wǎng)，判斷特高壓直流輸電線路預(yù)想故障后電網(wǎng)設(shè)備是否發(fā)生重載或越限具體包括：

1-1)根據(jù)特高壓直流線路預(yù)想故障前特高壓直流線路的有功功率和直流雙極運行情況確定特高壓直流線路預(yù)想故障導(dǎo)致特高壓直流線路損失的有功功率；

1-2)為特高壓直流線路預(yù)想故障自動匹配相應(yīng)的安全控制策略進而得到切機策略，如果發(fā)電機組切除的有功功率總加小于特高壓直流線路預(yù)想故障導(dǎo)致特高壓直流線路損失的有功功率，則根據(jù)發(fā)電機組調(diào)差系數(shù)和負荷功頻特性計算送端電網(wǎng)中所有處于運行狀態(tài)的發(fā)電機組和負荷分攤的有功不平衡容量；

1-3)根據(jù)送端電網(wǎng)中所有處于運行狀態(tài)的發(fā)電機組和負荷分攤的有功不平衡容量計算送端電網(wǎng)的潮流分布和頻率；

1-4)根據(jù)送端電網(wǎng)的潮流分布判斷送端電網(wǎng)中某設(shè)備的有功功率是否超過送端電網(wǎng)設(shè)備越限門檻值，若是表明送端電網(wǎng)中的該設(shè)備為越限設(shè)備，否則判斷送端電網(wǎng)中設(shè)備的有功功率是否超過送端電網(wǎng)設(shè)備重載門檻值，若是則獲取送端電網(wǎng)中的重載設(shè)備列表。

2)對于受端電網(wǎng)，判斷特高壓直流輸電線路預(yù)想故障后電網(wǎng)設(shè)備是否發(fā)生重載或越限包括：

2-1)根據(jù)特高壓直流線路預(yù)想故障前特高壓直流線路的有功功率和直流雙極運行情況確定特高壓直流線路預(yù)想故障導(dǎo)致特高壓直流線路損失的有功功率；

2-2)為特高壓直流線路預(yù)想故障自動匹配相應(yīng)的安全控制策略進而得到發(fā)電機組動作策略、切負荷策略和直流線路有功功率調(diào)制策略，根據(jù)發(fā)電機組一次調(diào)頻特性和負荷功頻特性，分析特高壓直流線路預(yù)想故障后受端電網(wǎng)的發(fā)電機組、負荷和直流線路的有功功率變化情況，計算受端電網(wǎng)的潮流分布和頻率；

2-3)根據(jù)受端電網(wǎng)的潮流分布判斷受端電網(wǎng)中某設(shè)備的有功功率是否超過受端電網(wǎng)設(shè)備越限門檻值，若是表明受端電網(wǎng)中的該設(shè)備為越限設(shè)備，否則判斷受端電網(wǎng)中設(shè)備的有功功率是否超過受端電網(wǎng)設(shè)備重載門檻值，若是則獲取受端電網(wǎng)中的重載設(shè)備列表。

上述的輔助決策可調(diào)措施包括發(fā)電機組有功功率調(diào)整措施、負荷有功功率調(diào)整措施和直流線路有功功率調(diào)整措施。發(fā)電機組包括火電機組、水電機組、抽蓄機組、核電機組和風(fēng)電光伏機組。

上述s101中，計算輔助決策可調(diào)措施對越限設(shè)備有功功率的影響具體包括以下幾個方法：

1)針對于發(fā)電機組有功功率調(diào)整，發(fā)電機組節(jié)點l有功功率調(diào)整對越限設(shè)備k有功功率的影響ctrd^unk-l表示為：

ctrd^unk-l＝δp^unl×gk-l

其中，δp^unl為發(fā)電機組節(jié)點l的有功功率調(diào)整量，gk-l表示發(fā)電機組節(jié)點l有功功率調(diào)整對越限設(shè)備k有功功率的靈敏度，且mk表示越限設(shè)備k與直流潮流方程中的節(jié)點的關(guān)聯(lián)矢量，t表示轉(zhuǎn)置，xl表示直流潮流方程節(jié)點導(dǎo)納矩陣的逆矩陣的第l列矢量，xk表示越限設(shè)備k的電抗。

2)針對于負荷有功功率調(diào)整，負荷節(jié)點r有功功率調(diào)整對越限設(shè)備k有功功率的影響ctrd^loadk-r表示為：

ctrd^loadk-r＝δp^loadr×gk-r

其中，δp^loadr為負荷節(jié)點r的有功功率調(diào)整量，gk-r表示負荷節(jié)點r有功功率調(diào)整對越限設(shè)備k有功功率的靈敏度，且xr表示直流潮流方程節(jié)點導(dǎo)納矩陣的逆矩陣的第r列矢量。

3)針對于直流線路有功功率調(diào)整，包括：

(1)送端電網(wǎng)和受端電網(wǎng)在不同的同步電網(wǎng)內(nèi)，送端電網(wǎng)交流拓撲節(jié)點i和受端交流拓撲節(jié)點j形成直流線路i-j；

直流線路i-j有功功率調(diào)整對越限設(shè)備k有功功率的影響ctrd^dck-(i-j)表示為：

ctrd^dck-(i-j)＝δp^dci-j×gk-i

或

ctrd^dck-(i-j)＝δp^dci-j×gk-j

其中，δp^dci-j表示直流線路i-j的有功功率調(diào)整量；gk-i表示送端電網(wǎng)交流拓撲節(jié)點i有功功率調(diào)整對越限設(shè)備k有功功率的靈敏度，且xi表示直流潮流方程節(jié)點導(dǎo)納矩陣的逆矩陣的第i列矢量；gk-j表示受端交流拓撲節(jié)點j有功功率調(diào)整對越限設(shè)備k有功功率的靈敏度，且xj表示直流潮流方程節(jié)點導(dǎo)納矩陣的逆矩陣的第j列矢量；

(2)送端電網(wǎng)和受端電網(wǎng)在相同的同步電網(wǎng)內(nèi)，直流線路i-j有功功率調(diào)整對越限設(shè)備k有功功率的影響ctrd^dck-(i-j)表示為：

ctrd^dck-(i-j)＝δp^dci-j×gk-(i-j)

其中，gk-(i-j)表示直流線路i-j有功功率調(diào)整對越限設(shè)備k有功功率的靈敏度，且gk-(i-j)＝gk-i-gk-j。

上述s102中，根據(jù)s101中得到的輔助決策可調(diào)措施對越限設(shè)備有功功率的影響確定輔助決策策略具體包括：

先確定約束條件，包括受端電網(wǎng)等式約束、送端電網(wǎng)等式約束和不等式約束；

然后確定約束條件下的目標(biāo)函數(shù)，并求解。

上述的受端電網(wǎng)等式約束表示為：

其中，表示特高壓直流線路m發(fā)生特高壓直流線路預(yù)想故障導(dǎo)致的受端電網(wǎng)損失的負荷有功功率；

上述的送端電網(wǎng)等式約束表示為：

上述的不等式約束表示為：

limitk^down≤pk+pk^adj≤limitk^up

其中，limitk^down和limitk^up分別表示越限設(shè)備k的有功功率下限和上限，pk表示輔助決策可調(diào)措施執(zhí)行前越限設(shè)備k的有功功率，pk^adj表示采用輔助決策可調(diào)措施后越限設(shè)備k的功率變化量，且有

上述的確定約束條件下的目標(biāo)函數(shù)，并求解具體包括：

1)以調(diào)整代價最小為優(yōu)化目標(biāo)建立如下約束條件下的目標(biāo)函數(shù)：

其中，ci-j、cl、cr分別為直流線路i-j有功功率、發(fā)電機組l有功功率、負荷r有功功率的單位調(diào)整量的調(diào)整代價；

2)求解目標(biāo)函數(shù)，得到δp^dci-j、δp^unl和δp^loadr。

本發(fā)明在執(zhí)行完s102的根據(jù)輔助決策可調(diào)措施對越限設(shè)備有功功率的影響確定輔助決策策略之后還需要優(yōu)化受端電網(wǎng)的頻率，使其回復(fù)到正常水平，具體是通過對不同的調(diào)整措施設(shè)定不同的代價系數(shù)，優(yōu)先調(diào)整對快速恢復(fù)頻率作用大的機組，實現(xiàn)頻率快速恢復(fù)。

由于機組根據(jù)類型分為火電機組、水電機組、抽蓄機組、核電機組、風(fēng)電光伏機組，其中抽蓄機組和水電機組調(diào)整速度快，對于快速恢復(fù)頻率作用大，設(shè)定其調(diào)整代價最小，火電機組和直流線的調(diào)整代價較大，負荷的調(diào)整代價最大，而核電機組及風(fēng)電光伏機組一般不允許調(diào)整，各可調(diào)措施的調(diào)整代價可根據(jù)需要人為修改。

s103中的校驗輔助決策策略具體包括：

通過判斷輔助決策可調(diào)措施執(zhí)行后越限設(shè)備是否不再越限校驗輔助決策可調(diào)措施的有效性，若輔助決策可調(diào)措施執(zhí)行后越限設(shè)備不再越限，則表明輔助決策可調(diào)措施具有有效性。

s103中的根據(jù)校驗后的輔助決策策略確定重載設(shè)備列表中重載設(shè)備的可調(diào)裕度包括：

重載設(shè)備列表中重載設(shè)備的可調(diào)裕度表示為：

其中，mk^control表示重載設(shè)備k的可調(diào)裕度；limitk表示越限設(shè)備k的有功功率限值，若輔助決策可調(diào)措施執(zhí)行后越限設(shè)備k的有功功率為正，則limitk取limitk^up；若輔助決策可調(diào)措施執(zhí)行后越限設(shè)備k的有功功率為負，則limitk取limitk^down。

本發(fā)明實施例同時還提供一種特高壓直流線路預(yù)想故障輔助決策裝置，裝置包括判斷模塊、第一確定模塊和第二確定模塊，三個模塊的功能分別為：

判斷模塊，用于判斷特高壓直流輸電線路預(yù)想故障后電網(wǎng)設(shè)備是否發(fā)生該重載或越限，若發(fā)生越限則計算輔助決策可調(diào)措施對越限設(shè)備有功功率的影響，若發(fā)生重載則獲取重載設(shè)備列表；

第一確定模塊，用于根據(jù)輔助決策可調(diào)措施對越限設(shè)備有功功率的影響確定輔助決策策略；

第二確定模塊，用于校驗輔助決策策略，并根據(jù)校驗后的輔助決策策略確定重載設(shè)備列表中重載設(shè)備的可調(diào)裕度。

針對送端電網(wǎng)，上述的判斷模塊判斷特高壓直流輸電線路預(yù)想故障后電網(wǎng)設(shè)備是否發(fā)生該重載或越限具體過程如下：

1)根據(jù)特高壓直流線路預(yù)想故障前特高壓直流線路的有功功率和直流雙極運行情況確定特高壓直流線路預(yù)想故障導(dǎo)致特高壓直流線路損失的有功功率；

2)為特高壓直流線路預(yù)想故障自動匹配相應(yīng)的安全控制策略進而得到切機策略，如果發(fā)電機組切除的有功功率總加小于特高壓直流線路預(yù)想故障導(dǎo)致特高壓直流線路損失的有功功率，則根據(jù)發(fā)電機組調(diào)差系數(shù)和負荷功頻特性計算送端電網(wǎng)中所有處于運行狀態(tài)的發(fā)電機組和負荷分攤的有功不平衡容量；

3)根據(jù)送端電網(wǎng)中所有處于運行狀態(tài)的發(fā)電機組和負荷分攤的有功不平衡容量計算送端電網(wǎng)的潮流分布和頻率；

4)根據(jù)送端電網(wǎng)的潮流分布判斷送端電網(wǎng)中某設(shè)備的有功功率是否超過送端電網(wǎng)設(shè)備越限門檻值，若是表明送端電網(wǎng)中的該設(shè)備為越限設(shè)備，否則判斷送端電網(wǎng)中設(shè)備的有功功率是否超過送端電網(wǎng)設(shè)備重載門檻值，若是則獲取送端電網(wǎng)中的重載設(shè)備列表。

針對受端電網(wǎng)，上述的判斷模塊判斷特高壓直流輸電線路預(yù)想故障后電網(wǎng)設(shè)備是否發(fā)生該重載或越限具體過程如下：

1)根據(jù)特高壓直流線路預(yù)想故障前特高壓直流線路的有功功率和直流雙極運行情況確定特高壓直流線路預(yù)想故障導(dǎo)致特高壓直流線路損失的有功功率；

2)為特高壓直流線路預(yù)想故障自動匹配相應(yīng)的安全控制策略進而得到發(fā)電機組動作策略、切負荷策略和直流線路有功功率調(diào)制策略，根據(jù)發(fā)電機組一次調(diào)頻特性和負荷功頻特性，分析特高壓直流線路預(yù)想故障后受端電網(wǎng)的發(fā)電機組、負荷和直流線路的有功功率變化情況，計算受端電網(wǎng)的潮流分布和頻率；

3)根據(jù)受端電網(wǎng)的潮流分布判斷受端電網(wǎng)中某設(shè)備的有功功率是否超過受端電網(wǎng)設(shè)備越限門檻值，若是表明受端電網(wǎng)中的該設(shè)備為越限設(shè)備，否則判斷受端電網(wǎng)中設(shè)備的有功功率是否超過受端電網(wǎng)設(shè)備重載門檻值，若是則獲取受端電網(wǎng)中的重載設(shè)備列表。

上述的輔助決策可調(diào)措施包括發(fā)電機組有功功率調(diào)整措施、負荷有功功率調(diào)整措施和直流線路有功功率調(diào)整措施。

上述的判斷模塊計算輔助決策可調(diào)措施對越限設(shè)備有功功率的影響具體過程如下：

1)針對于發(fā)電機組有功功率調(diào)整，發(fā)電機組節(jié)點l有功功率調(diào)整對越限設(shè)備k有功功率的影響ctrd^unk-l表示為：

ctrd^unk-l＝δp^unl×gk-l

其中，δp^unl為發(fā)電機組節(jié)點l的有功功率調(diào)整量，gk-l表示發(fā)電機組節(jié)點l有功功率調(diào)整對越限設(shè)備k有功功率的靈敏度，且mk表示越限設(shè)備k與直流潮流方程中的節(jié)點的關(guān)聯(lián)矢量，t表示轉(zhuǎn)置，xl表示直流潮流方程節(jié)點導(dǎo)納矩陣的逆矩陣的第l列矢量，xk表示越限設(shè)備k的電抗。

2)針對于負荷有功功率調(diào)整，負荷節(jié)點r有功功率調(diào)整對越限設(shè)備k有功功率的影響ctrd^loadk-r表示為：

ctrd^loadk-r＝δp^loadr×gk-r

其中，δp^loadr為負荷節(jié)點r的有功功率調(diào)整量，gk-r表示負荷節(jié)點r有功功率調(diào)整對越限設(shè)備k有功功率的靈敏度，且xr表示直流潮流方程節(jié)點導(dǎo)納矩陣的逆矩陣的第r列矢量。

3)針對于直流線路有功功率調(diào)整，包括：

(1)送端電網(wǎng)和受端電網(wǎng)在不同的同步電網(wǎng)內(nèi)，送端電網(wǎng)交流拓撲節(jié)點i和受端交流拓撲節(jié)點j形成直流線路i-j；

直流線路i-j有功功率調(diào)整對越限設(shè)備k有功功率的影響ctrd^dck-(i-j)表示為：

ctrd^dck-(i-j)＝δp^dci-j×gk-i

或

ctrd^dck-(i-j)＝δp^dci-j×gk-j

其中，δp^dci-j表示直流線路i-j的有功功率調(diào)整量；gk-i表示送端電網(wǎng)交流拓撲節(jié)點i有功功率調(diào)整對越限設(shè)備k有功功率的靈敏度，且xi表示直流潮流方程節(jié)點導(dǎo)納矩陣的逆矩陣的第i列矢量；gk-j表示受端交流拓撲節(jié)點j有功功率調(diào)整對越限設(shè)備k有功功率的靈敏度，且xj表示直流潮流方程節(jié)點導(dǎo)納矩陣的逆矩陣的第j列矢量；

(2)送端電網(wǎng)和受端電網(wǎng)在相同的同步電網(wǎng)內(nèi)，直流線路i-j有功功率調(diào)整對越限設(shè)備k有功功率的影響ctrd^dck-(i-j)表示為：

ctrd^dck-(i-j)＝δp^dci-j×gk-(i-j)

其中，gk-(i-j)表示直流線路i-j有功功率調(diào)整對越限設(shè)備k有功功率的靈敏度，且gk-(i-j)＝gk-i-gk-j。

上述的第一確定模塊根據(jù)輔助決策可調(diào)措施對越限設(shè)備有功功率的影響確定輔助決策策略具體過程如下：

1)確定約束條件，包括受端電網(wǎng)等式約束、送端電網(wǎng)等式約束和不等式約束；

2)確定約束條件下的目標(biāo)函數(shù)，并求解。

上述的受端電網(wǎng)等式約束表示為：

其中，表示特高壓直流線路m發(fā)生特高壓直流線路預(yù)想故障導(dǎo)致的受端電網(wǎng)損失的負荷有功功率；

上述的送端電網(wǎng)等式約束表示為：

上述的不等式約束表示為：

limitk^down≤pk+pk^adj≤limitk^up

其中，limitk^down和limitk^up分別表示越限設(shè)備k的有功功率下限和上限，pk表示輔助決策可調(diào)措施執(zhí)行前越限設(shè)備k的有功功率，pk^adj表示采用輔助決策可調(diào)措施后越限設(shè)備k的功率變化量，且有

上述2)中以調(diào)整代價最小為優(yōu)化目標(biāo)建立如下約束條件下的目標(biāo)函數(shù)：

其中，ci-j、cl、cr分別為直流線路i-j有功功率、發(fā)電機組l有功功率、負荷r有功功率的單位調(diào)整量的調(diào)整代價；

然后求解目標(biāo)函數(shù)，得到δp^dci-j、δp^unl和δp^loadr。

本發(fā)明實施例提供的裝置還包括優(yōu)化模塊，該優(yōu)化模塊用于優(yōu)化受端電網(wǎng)的頻率，使其回復(fù)到正常水平，具體是通過對不同的調(diào)整措施設(shè)定不同的代價系數(shù)，優(yōu)先調(diào)整對快速恢復(fù)頻率作用大的機組，實現(xiàn)頻率快速恢復(fù)。

由于機組根據(jù)類型分為火電機組、水電機組、抽蓄機組、核電機組、風(fēng)電光伏機組，其中抽蓄機組和水電機組調(diào)整速度快，對于快速恢復(fù)頻率作用大，設(shè)定其調(diào)整代價最小，火電機組和直流線的調(diào)整代價較大，負荷的調(diào)整代價最大，而核電機組及風(fēng)電光伏機組一般不允許調(diào)整，各可調(diào)措施的調(diào)整代價可根據(jù)需要人為修改。

上述的第二確定模塊校驗輔助決策策略具體過程如下：

通過判斷輔助決策可調(diào)措施執(zhí)行后越限設(shè)備是否不再越限校驗輔助決策可調(diào)措施的有效性，若輔助決策可調(diào)措施執(zhí)行后越限設(shè)備不再越限，則表明輔助決策可調(diào)措施具有有效性。

上述的第二確定模塊根據(jù)校驗后的輔助決策策略確定重載設(shè)備列表中重載設(shè)備的可調(diào)裕度具體具體過程如下：

重載設(shè)備列表中重載設(shè)備的可調(diào)裕度表示為：

其中，mk^control表示重載設(shè)備k的可調(diào)裕度；limitk表示越限設(shè)備k的有功功率限值，若輔助決策可調(diào)措施執(zhí)行后越限設(shè)備k的有功功率為正，則limitk取limitk^up；若輔助決策可調(diào)措施執(zhí)行后越限設(shè)備k的有功功率為負，則limitk取limitk^down。

本領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員應(yīng)明白，本申請的實施例可提供為方法、系統(tǒng)、或計算機程序產(chǎn)品。因此，本申請可采用完全硬件實施例、完全軟件實施例、或結(jié)合軟件和硬件方面的實施例的形式。而且，本申請可采用在一個或多個其中包含有計算機可用程序代碼的計算機可用存儲介質(zhì)(包括但不限于磁盤存儲器、cd-rom、光學(xué)存儲器等)上實施的計算機程序產(chǎn)品的形式。

本申請是參照根據(jù)本申請實施例的方法、設(shè)備(系統(tǒng))、和計算機程序產(chǎn)品的流程圖和/或方框圖來描述的。應(yīng)理解可由計算機程序指令實現(xiàn)流程圖和/或方框圖中的每一流程和/或方框、以及流程圖和/或方框圖中的流程和/或方框的結(jié)合。可提供這些計算機程序指令到通用計算機、專用計算機、嵌入式處理機或其他可編程數(shù)據(jù)處理設(shè)備的處理器以產(chǎn)生一個機器，使得通過計算機或其他可編程數(shù)據(jù)處理設(shè)備的處理器執(zhí)行的指令產(chǎn)生用于實現(xiàn)在流程圖一個流程或多個流程和/或方框圖一個方框或多個方框中指定的功能的裝置。

這些計算機程序指令也可存儲在能引導(dǎo)計算機或其他可編程數(shù)據(jù)處理設(shè)備以特定方式工作的計算機可讀存儲器中，使得存儲在該計算機可讀存儲器中的指令產(chǎn)生包括指令裝置的制造品，該指令裝置實現(xiàn)在流程圖一個流程或多個流程和/或方框圖一個方框或多個方框中指定的功能。

這些計算機程序指令也可裝載到計算機或其他可編程數(shù)據(jù)處理設(shè)備上，使得在計算機或其他可編程設(shè)備上執(zhí)行一系列操作步驟以產(chǎn)生計算機實現(xiàn)的處理，從而在計算機或其他可編程設(shè)備上執(zhí)行的指令提供用于實現(xiàn)在流程圖一個流程或多個流程和/或方框圖一個方框或多個方框中指定的功能的步驟。

最后應(yīng)當(dāng)說明的是：以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非對其限制，所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員參照上述實施例依然可以對本發(fā)明的具體實施方式進行修改或者等同替換，這些未脫離本發(fā)明精神和范圍的任何修改或者等同替換，均在申請待批的本發(fā)明的權(quán)利要求保護范圍之內(nèi)。