[发明专利]特高压直流故障后暂态过电压约束的电网机组调度方法

说明书

本发明涉及基于特高压直流故障后暂态过电压约束的电网机组调度方法，属于电网调度技术领域。本发明方法考虑对于高占比新能源直流送出电网，短路容量下降后暂态过电压水平随之升高，为确保在一定直流输送限额下系统暂态过电压满足要求，确保系统各直流母线短路容量满足最小约束情况下，在保证短路容量最小约束的基础上在进行开机方式安排，对于平抑电压波动、降低送端暂态过电压水平具有重要意义。

技术领域

本发明涉及一种基于特高压直流故障后暂态过电压约束的电网机组调度方法，属于电网调度技术领域。

背景技术

随着特高压直流、新能源的快速发展，大规模新能源集中接入直流外送系统中，大量常规水、火电机组被新能源替代.新能源机组通过逆变器并网与电网实现异步隔离运行，导致新能源系统扰动响应能力低于常规机组。由于直流故障时扰动大且新能源机组抗电压扰动能力差，直流故障后直流母线及近区新能源暂态过电压问题突出,风电机组脱网后富余的风电无功补偿容量以及潮流降低会导致电压进一步升高，易导致周边风电机组连锁脱网,上述问题已成为制约直流功率提升的主要制约因素。

目前对直流故障后的暂态过电压问题已有了相对深入的研究，主要集中在以下两方面，一是在随着特高压直流、新能源的快速发展，大规模新能源集中接入直流外送系统中，大量常规水、火电机组被新能源替代.新能源机组通过逆变器并网与电网实现异步隔离运行，导致新能源系统扰动响应能力低于常规机组。由于直流故障时扰动大且新能源机组抗电压扰动能力差，直流故障后直流母线及近区新能源暂态过电压问题突出[1-4],风电机组脱网后富余的风电无功补偿容量以及潮流降低会导致电压进一步升高，易导致周边风电机组连锁脱网,上述问题已成为制约直流功率提升的主要制约因素。

电网实际运行中，针对特定直流线路，为确保直流母线具有足够的短路容量，以支撑直流故障后暂态过电压满足要求，需要依靠大量仿真计算确定机组运行方式，由于当前基于离线数据的机组方式组合及仿真分析无法枚举到系统所有可能的运行方式，只能重点考虑近区新能源和常规机组开机方式，并通过运行控制方案将直流输送功率与近区常规机组台数关联起来，在一定的直流输送功率下，需要安排近区常规机组开机组合满足要求。但这种将直流功率与近区机组开机方式强关联的做法一定程度对直流近区机组方式安排要求较严格，同时对于直流群送出系统，即在一个连接相对紧密的电网或一个省级电网内有两条及以上直流送出落点时，在制定方案时通常按最严重方式，即考虑为确保单条直流故障后暂态过电压水平不超标为目标规定近区机组开机方式，并未考虑附近其他常规机组及近区其余直流配套机组开机方式，导致直流群送出系统常规机组开机台数需保持较大开机方式，在新能源消纳大发期间，降低了新能源消纳空间。学界关于机组组合及运行方式研究也比较深入，大致集中在对各类机组组合优化求解算法以及多目标、多约束、多决策变量机组组合研究等方面，考虑直流群暂态过电压及短路电流容量支撑约束的机组开机方式研究目前相对较少。

考虑约束的机组运行方式优化问题数学模型如下式所示：

其中：F表示优化目标的成本函数，X是表示机组启停的0、1向量。U是实变量的向量，即每台机组的电力、电量。针对高占比新能源电网，一般目标函数F(X,U)设为新能源消纳空间最大，w为新能源场站数，t为时间。其中g₁和g₂是机组开机方式组合中的等式和不等式约束。等式约束表示潮流方程约束。不等式约束为机组运行约束、网络安全约束、电量偏差约束、备用联络线约束等。

发明内容

本发明的目的是提出一种基于特高压直流故障后暂态过电压约束的电网机组调度方法，以克服已有技术的缺点，考虑对于高占比新能源直流送出电网，短路容量下降后暂态过电压水平随之升高，为了在一定直流输送限额下系统暂态过电压满足要求，需要确保系统各直流母线短路容量满足最小约束，在保证短路容量最小约束的基础上在进行开机方式安排。

本发明提出的一种基于特高压直流故障后暂态过电压约束的电网机组调度方法，包括以下步骤：