[发明专利]交直流混联电网直流闭锁频率安全稳定评估方法及系统

说明书

本发明提供的一种交直流混联电网直流闭锁频率安全稳定评估方法及系统，属于电力系统频率稳定评估技术领域，基于历史潮流数据构建训练样本集；将训练样本集的期望动态仿真输出向量作为频率安全稳定指标，构建直流闭锁频率安全稳定快速评估模型；对直流闭锁频率安全稳定快速评估模型进行训练，在线识别影响交直流混联电网直流闭锁频率安全稳定的高风险运行场景；根据预测负荷变化和调度计划实时更新待评估场景并刷新在线识别的高风险评估场景。本发明增加了系统频率安全稳定评估结果的合理性，由于避免了时域仿真，能够快速计算出不同运行方式下的频率安全稳定评估结果，增加了对大规模电网的适应性，提高了评估的准确率，并且更加贴合工程实际。

技术领域

本发明涉及电力系统频率稳定评估技术领域，具体涉及一种交直流混联电网直流闭锁频率安全稳定评估方法及系统。

背景技术

随着特高压直流工程密集投运和负荷构成及特性的变化，呈现出特高压直流群集中馈入和直流受电规模阶跃式提升的特点。“强直弱交”结构性矛盾日益突出，交流电网与直流输电通道的耦合关系愈发紧密，受端电网安全面临新的挑战，电网一体化运行特性和全局化稳定问题日趋明显。交直流混联的受端电网中大容量的特高压直流输电的接入导致系统内等值转动惯量不断减小，频率调节能力不断下降。如果发生大容量的直流闭锁，则会引起极大的功率缺额，从而导致潮流转移、输电断面越限和频率跌落，严重可能导致连锁故障，系统解列等一系列问题。因此，对直流闭锁频率安全稳定评估是预防系统发生频率失稳和挖掘高风险运行方式的基础和关键。

针对直流闭锁频率安全评估问题，分析方法主要有时域仿真法、等值模型法等。

时域仿真方法通过建立起电力系统中各个电力元件的详细数学模型以及系统网络方程，以电力系统的潮流计算结果或者稳态时候的状态量为初值，利用数值求解的方法逐步迭代求解系统的多维非线性微分方程，进而得到电力系统状态量随时间变化的曲线。计算结果较为准确，但其缺点是仿真计算量大，计算耗时较长，难以满足在线评估要求。

等值模型法从简化系统物理模型的角度出发，将系统所有的发电机机电方程整合为一个等值机转子模型，通过等值方法大大降低了电力系统模型的复杂程度，从而实现了对电力系统扰动后频率快速评估。但缺点是准确性不高，难以应用于大规模的交直流电网。

人工智能方法是一种先进的数据处理方法，不需要建立复杂的物理模型，其通过单隐层或多隐含层数学关系能够反映输入与输出的复杂映射关系，兼具计算精度高和运算速度快的优点。浅层机器学习方法对训练数据的学习，可在一定精度范围内实现频率安全稳定的快速评估。

总之，现有的频率安全稳定评估方法至少存在以下不足：(1)未充分考虑直流系统和交流系统的相互影响：高压直流输电系统在输电网中占比越来越高，直流系统通过换流器与交流系统相联，直流闭锁会对交流系统造成功率冲击，而交流系统故障会导致直流系统换流器的工作，严重的话会影响直流系统的正常运行，进一步导致连锁故障。(2)随着电网规模的扩大，现有时域仿真方法的计算耗时较长，难以应用与在线实时评估。(3)传统的等值模型方法以及浅层机器学习方法评估准确度相对较低，且无法应用于大规模电网。

发明内容

本发明的目的在于提供一种考虑了直流系统和交流系统间的相互影响、提高了评估结果的合理性、能够快速计算评估结果、提高了评估准确率的交直流混联电网直流闭锁频率安全稳定评估方法及系统。以解决上述背景技术中存在的至少一项技术问题。

为了实现上述目的，本发明采取了如下技术方案：

一方面，本发明提供一种交直流混联电网直流闭锁频率安全稳定评估方法，包括以下步骤：

基于历史潮流数据构建训练样本集；

将训练样本集的期望动态仿真输出向量作为频率安全稳定指标，构建直流闭锁频率安全稳定快速评估模型；

利用训练样本集对直流闭锁频率安全稳定快速评估模型进行训练；