本发明属于电力系统安全稳定分析
技术领域：
，具体涉及一种基于WAMS异常波动动态跟踪的直流受端交流系统电压稳定判别方法。
背景技术：
：中国电网目前已形成特高压交流互联电网，通过高压直流系统与各大500千伏交流电网相联。依据趋势，未来10-20年中国还将建设数十回特高压直流工程，逐步形成特高压交直流混联电网，通过特高压直流、交流系统向中东部负荷中心供电。常规的高压直流输电系统需要受端交流系统提供足够的换相电压，且发生换相失败后还将从交流系统吸收大量无功，多直流馈入后受端电网将面临严重的安全稳定问题。随着调度控制技术支持系统的快速发展，尤其是广域向量测量系统(WideAreaMeasurementSystem,WAMS)集成及向量测量单元(PhaseMeasureUnit,PMU)的逐渐优化布置，为高压直流受端交流系统的安全稳定分析提供了有效的综合技术手段。对于交直流混联馈入受端电网，更为严重的安全稳定问题是：可能发生的交直流系统连锁故障，即交流系统故障后可能引起直流系统持续换相失败，进而导致直流闭锁更大功率转移至交流通道，引发连锁性电网崩溃事故。针对此问题目前的研究手段仍显单一，工程上主要采用时域仿真方法，通过对各种交直流系统故障组合的暂态稳定仿真来评估其是否会引发直流系统持续换相失败，进而引起更为严重的连锁故障。另外，此方法面临着工作量大、难以穷举故障隐患等问题。此外，国内外在连锁故障的形成机理和演化过程等方面开展了部分研究，提出了故障后潮流转移评估、基于电网小世界特性等分析方法，推进了连锁故障集构建技术的发展。但目前的研究多侧重于理论分析或运行经验总结，对于如何结合电网实际情况提出连锁故障集构建的有效实用化方法尚需进一步开发。因此，结合中国电网的发展实际和未来规划，亟待解决交直流混联受端电网连锁故障集的合理生成和连锁故障下直流系统是否持续换相失败的快速判断等技术问题。技术实现要素：本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种基于WAMS异常波动动态跟踪的直流受端交流系统电压稳定判别方法，通过对现行和规划的交直流混联电网可能存在的暂态电压失稳事故进行特征分析，采用动态受端系统电压稳定性的计算方法和评估流程，依据交流故障对直流系统稳定运行的危害程度实现有效的故障筛选和排序，结合故障后潮流转移情况实现了连锁故障集的合理构建，可较为方便地对故障后受端电网电压失稳风险进行快速判定。为了实现上述发明目的，本发明采取以下技术方案。本发明的一种基于WAMS异常波动动态跟踪的直流受端交流系统电压稳定判别方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：步骤1、基于WAMS系统，提取近期异常波动信息的电压波动波形，对其进行统计，确定电压抖动时常发生的运行方式；步骤2、采集波动数据的样本；所述采集样本的属性为不同运行方式下的特征属性；步骤3：对采集到的信息对进行聚类：属性2-主导频率阻尼比、属性6-电压异常波动水平系数；步骤4、将适应度最高信息对样本点作为第一个聚类中心；步骤5、对上述信息对样本点进行修正；步骤6、确定所有的聚类中心点及聚类数量H；并结合潮流情况和开机情况的分析，形成约简出电压稳定水平判据，实现对直流受端交流系统电压稳定性的判断。在所述步骤1中，提取500千伏及220千伏区域的电压波动信息；区域电压异常波动水平系数C＝电压波动母线数量占比+λ1幅值平均波动水平+受电比例+受端主力动态无功储备比；所述的受电比例是指：直流输送负荷/本区总负荷；所述的受端主力动态无功储备比，是指：受端交流电网内500千伏接入机组装机容量/本区域内负荷；其中，电压波动母线数量占比为电压波动数量超过阈值α的母线波动数量点除以本区域内所有被PMU系统检测的母线总数量；λ1为认为设定的调制值，代表第j个区域内的电压异常波动幅值平均水平，其中，为波动幅值，NJ为第j个子区域内的波动数量。在所述步骤2中，所述的采集样本的属性为不同运行方式下的特征属性，包括：属性1-以MW计量的最大波动记录幅值、属性2-最大波动记录幅值阻尼百分比、属性3-单天波动数量、属性4-单天波动出现的母线数量/总PMU母线监测数量的百分比、属性5-以MW计量的省网负荷水平、属性6-由上述步骤1所获得的电压异常波动水平系数；对于所采集的异常波动波形，进行PRONY分解，根据分析，分析出其主导频率及其对应阻尼比，并对阻尼比及步骤1所获得的电压异常波动水平系数进行排序。在所述步骤3中，对所述信息对进行聚类的具体过程为：将所述的属性2-主导频率阻尼比、属性6-电压异常波动水平系数设为对应的n*2的向量，任一行表示一个信息对；设yk为第k((k＝1～n))个信息对的样本点，则其成为聚类中心点的概率为：式中：r为一个正常数，通过经验调节；n为样本数；Pk表示样本点yk与其他方案样本点的远近程度，即方案样本点作为聚类中心点的适应度，Pk将随r增大呈现指数衰减趋势。所述的其它方案样本点，是指此聚类样本群体中的其他样本。所述步骤4-5的具体过程分别为：步骤4：将适应度最高信息对样本点作为第一个聚类中心，设为第一个聚类中心，P1*为第一个聚类中心点的适应度，则其余n-1个样本点作为方案样本点适应度的修正公式为；式中：有效半径β正常数；为样本点xk(k＝1,2,...,n-1)作为聚类中心的初始适应度；为经式(2)修正后的新适应度；步骤5：运用上述公式(2)对上述信息对样本点进行修正，从而消除的影响；再选取当前适应度最大的样本点作为第二个聚类中依次类推，反复迭代直到出现第j个聚类中心，直到使为止；其中，为第j个聚类中心的适应度，系数θ会影响聚类中心点的数量，即H的数值。在所述步骤6中，所述的确定所有的聚类中心点及聚类数量H，是指：依据聚类中心的对应属性值及对应高压直流输电双极闭锁仿真的全网最低电压，进行聚类中心之间的档位划分，并依据高压直流输电双极闭锁仿真的全网最低电压值的大小对危险等级进行排序，形成一个交流电网运行方式危险等级判定表，构成对应档位：等级1,等级2,等级3,等级h,…,等级H。与现有技术相比，本发明的优点和有益效果包括：本发明通过对不同故障后受端交流系统故障后电压稳定水平评估指标的评估，可以实现交流电网单一故障排序；在此基础上结合故障后潮流转移评估，可以快速构建较为合理的、符合电网实际的连锁故障集，判定其引发交直流混联直流系统持续换相失败的风险。与现有技术方法相比，本发明计算量小、物理意义明确，易于在线实施，可实现直流持续换相失败风险即直流受端电压失稳问题的快速判断，并可实现连锁故障集的合理构建。附图说明图1是本发明基于WAMS异常波动动态跟踪的直流受端交流系统电压稳定判别方法的一种实施例的方法流程图。图2是本发明的一种实施例的交直流混联电网结构示意图。图3是本发明的一种实施例中连锁故障发生后部分母线电压恢复曲线图。图4是本发明的一种实施例中连锁故障发生后某高压直流逆变侧熄弧角曲线图。具体实施方式下面结合附图对本发明作进一步详细说明。图1是本发明基于WAMS异常波动动态跟踪的直流受端交流系统电压稳定判别方法的一种实施例的方法流程图。如图1所示，该实施例方法包括以下步骤：步骤1、基于WAMS系统，提取近期异常波动信息的电压波动波形，对其进行统计，确定电压抖动时常发生的运行方式；步骤2、采集波动数据的样本；所述采集样本的属性为不同运行方式下的特征属性；步骤3：对采集到的信息对进行聚类：属性2-主导频率阻尼比、属性6-电压异常波动水平系数；步骤4、将适应度最高信息对样本点作为第一个聚类中心；步骤5、对上述信息对样本点进行修正；步骤6、确定所有的聚类中心点及聚类数量H；并结合潮流情况和开机情况的分析，形成约简出电压稳定水平判据，实现对直流受端交流系统电压稳定性的判断。在所述步骤1中，提取500千伏及220千伏区域的电压波动信息；区域电压异常波动水平系数C＝电压波动母线数量占比+λ1幅值平均波动水平+受电比例+受端主力动态无功储备比；所述的受电比例是指：直流输送负荷/本区总负荷；所述的受端主力动态无功储备比，是指：受端交流电网内500千伏接入机组装机容量/本区域内负荷；其中，电压波动母线数量占比为电压波动数量超过阈值α的母线波动数量点除以本区域内所有被PMU系统检测的母线总数量；λ1为认为设定的调制值，代表第j个区域内的电压异常波动幅值平均水平，其中，为波动幅值，NJ为第j个子区域内的波动数量。在所述步骤2中，所述的采集样本的属性为不同运行方式下的特征属性，包括：属性1-以MW计量的最大波动记录幅值、属性2-最大波动记录幅值阻尼百分比、属性3-单天波动数量、属性4-单天波动出现的母线数量/总PMU母线监测数量的百分比、属性5-以MW计量的省网负荷水平、属性6-由上述步骤1所获得的电压异常波动水平系数；对于所采集的异常波动波形，进行PRONY分解，根据分析，分析出其主导频率及其对应阻尼比，并对阻尼比及步骤1所获得的电压异常波动水平系数进行排序。在所述步骤3中，对所述信息对进行聚类的具体过程为：将所述的属性2-主导频率阻尼比、属性6-电压异常波动水平系数设为对应的n*2的向量，任一行表示一个信息对；设yk为第k((k＝1～n))个信息对的样本点，则其成为聚类中心点的概率为：式中：r为一个正常数，通过经验调节；n为样本数；Pk表示样本点yk与其他方案样本点的远近程度，即方案样本点作为聚类中心点的适应度，Pk将随r增大呈现指数衰减趋势。方案样本点，即一个方案一个样本序列，因此称之为方案样本。因本发明算法为聚类空间的研究领域，因此样本序列在聚类空间中称之为方案样本点。所以，其它方案样本点，可以视理解为本此聚类样本群体中的其他样本。所述步骤4-5的具体过程分别为：步骤4：将适应度最高信息对样本点作为第一个聚类中心，设为第一个聚类中心，P1*为第一个聚类中心点的适应度，则其余n-1个样本点作为方案样本点适应度的修正公式为；式中：有效半径β正常数；为样本点xk(k＝1,2,...,n-1)作为聚类中心的初始适应度；为经式(2)修正后的新适应度；步骤5：运用上述公式(2)对上述信息对样本点进行修正，从而消除的影响；再选取当前适应度最大的样本点作为第二个聚类中依次类推，反复迭代直到出现第j个聚类中心，直到使为止；其中，为第j个聚类中心的适应度，系数θ会影响聚类中心点的数量，即H的数值。在所述步骤6中，所述的确定所有的聚类中心点及聚类数量H，是指：依据聚类中心的对应属性值及对应高压直流输电双极闭锁仿真的全网最低电压，进行聚类中心之间的档位划分，并依据高压直流输电双极闭锁仿真的全网最低电压值的大小对危险等级进行排序，形成一个交流电网运行方式危险等级判定表，构成对应档位：等级1,等级2,等级3,等级h,…,等级H。图2是本发明的一种实施例的交直流混联电网结构示意图，其交直流混联电网近区电压评估判断过程说明如下：A、以某大区域电网高压直流受端近区为例，电网正常运行方式安排如下：围绕高压直流馈入，500kVE站、F站、C站三站形成交直流馈入受端电网，通过500kVE站换流站-G站双回、E站换-F站、F站-G站、E站-E站南双回、E站-I站、E站-D站、C站-D站、B站-A站双回、B站-E站换双回线路与主网相连，该直流受端近区外受电力占当地负荷约51％。该方式下，500kVF站、E站、C站母线电压分别为503.2、502.0、495.6kV。该直流受端近区220kV母线电压运行在198～216kV之间，电压水平较低；该直流受端近区接入220kV电网机组基本已达到无功上限，无动态备用。B、根据本发明上述步骤1所述以下公式，计算区域内的电压稳定水平系数：区域电压异常波动水平系数C＝电压波动母线数量占比+λ1幅值平均波动水平+受电比例+受端主力动态无功储备比其中，受电比例是指：直流输送负荷/本区总负荷；所述的受端主力动态无功储备比，是指：受端交流电网内500千伏接入机组装机容量/本区域内负荷；电压波动母线数量占比为：电压波动数量超过阈值α的母线波动数量点除以本区域内所有被PMU系统检测的母线总数量；λ1为认为设定的调制值，代表第j个区域内的电压异常波动幅值平均水平，其中，为波动幅值，NJ为第j个子区域内的波动数量。由此，得出区域内的电压稳定水平系数表详见下表1。表1.区域内的电压稳定水平系数表C、如下表2所列，采集波动数据的样本。所采集样本的属性为不同运行方式下的特征属性。表2.依PMU监测母线波动主导频率表D、对采集到的信息对(主导频率阻尼比(属性2)、电压异常波动水平系数(属性6))进行聚类。设为对应的n*2的向量，任一行表示一个信息对(主导频率阻尼比、电压异常波动水平系数)。E、将适应度最高信息对样本点作为第一个聚类中心，设为第一个聚类中心，P1*为第一个聚类中心点的适应度，其余n-1个样本点作为方案样本点适应度的修正公式为式中：有效半径β正常数；为样本点xk(k＝1,2,...,n-1)作为聚类中心的初始适应度；为经过式(2)修正后的新适应度。F、运用式(3)对上述信息对样本点进行修正，消除的影响，再选取当前适应度最大的样本点作为第二个聚类中依次类推，反复迭代直到出现第j个聚类中心，使为止，其中为第j个聚类中心的适应度，系数θ会影响聚类中心点的数量，即H的数值。G、由此确定所有的聚类中心点及聚类数量H＝2。并依据聚类中心的对应属性值及对应高压直流输电双极闭锁仿真的全网最低电压，进行聚类中心之间的档位划分，并依据高压直流输电双极闭锁仿真的全网最低电压值的大小对危险等级进行排序，形成如表3所示的危险等级表。因根据步骤3所得聚类中心数量为H，因此对应档位分别为：等级1,等级2,等级3,等级h,…,等级H。表3.交流电网运行方式危险等级判定表聚类分档危险等级1危险1级2危险2级…h危险h级H危险H级总之，本发明方法通过WAMS采集异常波动系统，对现行的交直流电网的受端电网波动特征进行分析，可以依据波动的电气位置、波动幅值、频度等信息对运行方式进行聚类，并结合潮流情况和开机情况的分析，形成约简出电压稳定水平判据，实现直流受端交流系统电压稳定性的判断。当前第1页1 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