一種獲取基于vsc的多端直流系統(tǒng)可靠性的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于電力系統(tǒng)可靠性分析領(lǐng)域，設(shè)及一種獲取多端直流系統(tǒng)可靠性的方 法，具體設(shè)及一種獲取基于VSC的多端直流系統(tǒng)可靠性的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 近年來，高壓直流輸電的實際工程日益增多，該技術(shù)目前主要用于遠距離大功率 輸電、大區(qū)聯(lián)網(wǎng)及地下或海底電纜送電等，所有該些工程應(yīng)用都對高壓直流輸電系統(tǒng)的可 靠性提出了很高的要求，其可靠性的改善也將給整個電力系統(tǒng)的安全、可靠和經(jīng)濟運行帶 來巨大的效益。因此，定量評估高壓直流輸電系統(tǒng)的可靠性，分析各種影響因素，并提出相 應(yīng)的對策，是一項十分重要的工作。
[0003] 隨著經(jīng)濟的高速發(fā)展，傳統(tǒng)的交流輸電與點對點型基于晶閩管相控換流器的高壓 直流輸電（Line Commutated Convener HVDC，LCC-HVDC)已不能滿足各種場合下的生產(chǎn)需 求。在遠距離輸電、海洋輸電、新能源并網(wǎng)、聯(lián)接多個非同步系統(tǒng)等場景中，基于電壓源控 制換流器的多端直流系統(tǒng)（voltage source converter based multi-terminal direct current, VSC-MTDC)近年來受到廣泛關(guān)注，逐漸成為研究熱點。
[0004] 與傳統(tǒng)交流和點對點LCC-HVDC相比，VSC-MTDC擁有W下優(yōu)點；1)網(wǎng)損?。?)可聯(lián) 接非同步系統(tǒng)；3)換流器的電力電子裝置可W增強對系統(tǒng)的控制能力；4)換流器模塊可靠 性高；5)多端網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)都更為靈活。盡管VSC-MTDC存在成本高、換流站損耗大的缺 點，但隨著科技的進步將會有所改善。對VSC-MTDC工程進行綜合經(jīng)濟評估可W對其優(yōu)化規(guī) 劃提供有力基礎(chǔ)，而可靠性評估是其中的重要環(huán)節(jié)。
[0005] 目前，對點對點LCC-HVDC系統(tǒng)及包含其線路的交直流混合系統(tǒng)的可靠性評估的 研究已較成熟，但對VSC-MTDC可靠性判斷的研究還十分有限。傳統(tǒng)模型和評估方法在評估 VSC-MTDC時遇到一些困難，需要近似處理或?qū)Ψ椒ǜ倪M。
[0006] 在對MTDC系統(tǒng)進行可靠性建模時無法采用評估點對點直流系統(tǒng)的多狀態(tài)元件模 型。由于整個MTDC系統(tǒng)運行方式一致，若將其等效成一個元件，一方面結(jié)構(gòu)較復(fù)雜包含元 件較多；另一方面各端在系統(tǒng)中的連接點不同，難W分析各元件的可靠性串并聯(lián)關(guān)系。分析 其多運行狀態(tài)的工作量巨大，失去等效的意義。一些現(xiàn)有研究忽略了直流系統(tǒng)的多種運行 方式，將問題簡化。
[0007] 串并聯(lián)方法從元件數(shù)目規(guī)模和網(wǎng)絡(luò)復(fù)雜度上十分適合用于目前的VSC-MTDC系統(tǒng) 評估；但對環(huán)型結(jié)構(gòu)無法直接進行串并聯(lián)分析。有學(xué)者在采用串并聯(lián)方法評估包含環(huán)網(wǎng)的 VSC-MTDC系統(tǒng)時，進行了簡化處理；忽略MTDC不同端的差異、將環(huán)型結(jié)構(gòu)視為一個元件等。 但該些簡化與近似勢必會引入誤差。

【發(fā)明內(nèi)容】

[000引本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點，提供了一種獲取基于VSC的多端直 流系統(tǒng)可靠性的方法，該方法可W準確獲取多端直流系統(tǒng)的可靠性，并且通用性強。
[0009] 為達到上述目的，本發(fā)明所述的獲取基于vsc的多端直流系統(tǒng)可靠性的方法包括 W下步驟：
[0010] 1)對多端直流系統(tǒng)進行拓撲識別，得多端直流系統(tǒng)內(nèi)各元件的拓撲連接關(guān)系，再 通過鄰接表A表示多端直流系統(tǒng)內(nèi)各元件的拓撲連接關(guān)系，識別鄰接表A中的短路保護區(qū)， 去除鄰接表A中的斷路器，得鄰接表B，然后去除鄰接表B中的負極電纜及中線元件，得鄰接 表C，將鄰接表C記作路徑等效模型；
[0011] 2)故障狀態(tài)X的概率P,為：
[0012]
【主權(quán)項】
1. 一種獲取基于VSC的多端直流系統(tǒng)可靠性的方法，其特征在于，包括以下步驟： 1) 對多端直流系統(tǒng)進行拓撲識別，得多端直流系統(tǒng)內(nèi)各元件的拓撲連接關(guān)系，再通過 鄰接表A表示多端直流系統(tǒng)內(nèi)各元件的拓撲連接關(guān)系，識別鄰接表A中的短路保護區(qū)，去除 鄰接表A中的斷路器，得鄰接表B，然后去除鄰接表B中的負極電纜及中線元件，得鄰接表 C，將鄰接表C記作路徑等效模型； 2) 故障狀態(tài)X的概率pxS :
其中
為路徑等效模型內(nèi)各元件i屬于R狀態(tài)的概率的乘積，
I為路徑等效模 型內(nèi)各元件j屬于S狀態(tài)的概率的乘積
％路徑等效模型內(nèi)各元件h屬于M狀態(tài)的 概率的乘積，
為路徑等效模型內(nèi)各元件h屬于N狀態(tài)的概率的乘積，其中，S狀態(tài)為斷 路器擴大型故障，R狀態(tài)為維修狀態(tài)，M狀態(tài)為斷路器繼電保護故障，N狀態(tài)為正常狀態(tài)； 3) 設(shè)路徑等效模型包括NB個元件，處于故障狀態(tài)X中的元件有nf個，然后通過逐次累 加的方式得故障狀態(tài)X的增量頻率fx，其中nf < NB ; 4) 設(shè)路徑等效模型內(nèi)存在屬于S狀態(tài)、R狀態(tài)及M狀態(tài)的元件，重復(fù)步驟2)及3)，得 Ml組故障狀態(tài)X的概率及增量頻率、以及對應(yīng)多端直流系統(tǒng)的輸出功率；設(shè)路徑等效模型 內(nèi)僅存在屬于S狀態(tài)、R狀態(tài)及M狀態(tài)中的任意兩個狀態(tài)的元件，重復(fù)步驟2)及3)，得M2 組故障狀態(tài)X的概率及增量頻率、以及對應(yīng)多端直流系統(tǒng)的輸出功率；設(shè)路徑等效模型內(nèi) 僅存在屬于S狀態(tài)、R狀態(tài)或M狀態(tài)中的一種狀態(tài)的元件，重復(fù)步驟2)及3)得M3組故障 狀態(tài)X的概率及增量頻率、以及對應(yīng)多端直流系統(tǒng)的輸出功率； 5) 對步驟4)得到的各組故障狀態(tài)X的概率及增量頻率、以及對應(yīng)多端直流系統(tǒng)的輸出 功率按照該組多端直流系統(tǒng)的輸出功率的大小進行排序，并將多端直流系統(tǒng)的輸出功率相 同的所有組中的故障狀態(tài)X的概率及增量頻率對應(yīng)相加，然后根據(jù)相加后的結(jié)果生成多端 直流系統(tǒng)的停運表，用戶根據(jù)所述停運表獲知多端直流系統(tǒng)的可靠性。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的獲取基于VSC的多端直流系統(tǒng)可靠性的方法，其特征在于，步 驟4)中設(shè)路徑等效模型內(nèi)僅存在屬于S狀態(tài)、R狀態(tài)及M狀態(tài)中的任意兩個狀態(tài)的元件， 重復(fù)步驟2)及3)，得M2組故障狀態(tài)X的概率及增量頻率、以及對應(yīng)多端直流系統(tǒng)的輸出 功率的具體操作為：設(shè)
不等于1，重復(fù)步驟2)及3)，得 M21組故障狀態(tài)X的概率及增量頻率、以及對應(yīng)多端直流系統(tǒng)的輸出功率；設(shè)
：不等于
不等于1，重復(fù)步驟2)及3)，得M22組故障狀態(tài)X的概率及增量頻 率、以及對應(yīng)多端直流系統(tǒng)的輸出功率；設(shè)
等于1，重 復(fù)步驟2)及3)，得M23組故障狀態(tài)X的概率及增量頻率、以及對應(yīng)多端直流系統(tǒng)的輸出功
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的獲取基于VSC的多端直流系統(tǒng)可靠性的方法，其特征在于，步 驟4)中所述設(shè)路徑等效模型內(nèi)僅存在屬于S狀態(tài)、R狀態(tài)或M狀態(tài)中的一種狀態(tài)的元件，重 復(fù)步驟2)及3)得M3組故障狀態(tài)X的概率及增量頻率、以及對應(yīng)多端直流系統(tǒng)的輸出功率 的具體操作為：設(shè)
不等于1，重復(fù)步驟2)及3)，得M31組 故障狀態(tài)X的概率及增量頻率、以及對應(yīng)多端直流系統(tǒng)的輸出功率；設(shè)
不等?
>等于1，重復(fù)步驟2)及3)，得Μ32組故障狀態(tài)X的概率及增量頻率、以及 對應(yīng)多端直流系統(tǒng)的輸出功率；設(shè)
：等于1，重復(fù)步驟2)、 3)及4)，得Μ33組故障狀態(tài)X的概率及增量頻率、以及對應(yīng)多端直流系統(tǒng)的輸出功率。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的獲取基于VSC的多端直流系統(tǒng)可靠性的方法，其特征在于，當 第k個故障元件已計入，k < nf，則第k+Ι個故障元件計入之后的增量頻率f；ut,k+$ f〇ut，k+l P k+lf out，k+P〇ut，kfk+1 (2) 其中，Pk+1為第k+1個元件停運的確切概率，fk+1為第k+1個元件停運的增量頻率， Pk+Aj+Pw+P^Ps^ k+Ι個元件屬于S狀態(tài)的概率，P Kj為第k+Ι個元件屬于R狀態(tài)的概率， Psfc為第k+Ι個元件屬于M狀態(tài)的概率，對于計入第一個故障元件時，Luu=O, Pt^k為已 經(jīng)計入的k個元件同時故障的概率，得fmit, nf,則系統(tǒng)處于故障狀態(tài)X的增量頻率仁為
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種獲取基于VSC的多端直流系統(tǒng)可靠性的方法，包括以下步驟：首先對多端直流系統(tǒng)進行拓撲識別，并用等效直流線路元件對系統(tǒng)建立等效模型，在等效模型中識別出系統(tǒng)的最小路徑集合，枚舉三重及其以下元件故障的情況，并對每個系統(tǒng)故障狀態(tài)進行分析，計算其故障狀態(tài)發(fā)生的增量頻率及概率，并對直流線路元件的最大流量參數(shù)進行修正，通過網(wǎng)流法計算該狀態(tài)下系統(tǒng)的輸出功率，得到系統(tǒng)的停運表，故障狀態(tài)分析的過程中，考慮到系統(tǒng)不同的接線形式、運行方式以及直流線路應(yīng)對故障所采取的不同決策。本發(fā)明可以準確獲取多端直流系統(tǒng)的可靠性，并且通用性強。
【IPC分類】G01R31-00, G06F19-00
【公開號】CN104537196
【申請?zhí)枴緾N201410499436
【發(fā)明人】王錫凡, 王碧陽, 寧聯(lián)輝, 陳鵬
【申請人】西安交通大學(xué), 中電普瑞電力工程有限公司
【公開日】2015年4月22日
【申請日】2014年9月25日