[发明专利]数据驱动的直流受端电网动态无功储备需求评估方法

说明书

本发明涉及一种数据驱动的直流受端电网动态无功储备需求评估方法，属于电力系统运行控制技术领域。本发明利用一种指标来量化评估直流逆变换流站近区的暂态电压稳定性，基于数值仿真迭代计算出直流逆变换流站近区的动态无功储备需求，把计算结果和特征量存储到离线样本库。针对直流逆变换流站近区的动态无功储备在线评估问题，构建了一种数据挖掘模型，基于离线样本集训练该模型。提出了一种周期性更新样本集的方法，周期地更新数据挖掘模型。从电网在线的读取运行方式数据，提取在线系统的特征量，利用数据挖掘模型，在线快速的评估动态无功储备需求。

技术领域

本发明涉及一种数据驱动的直流受端电网动态无功储备需求评估方法，属于电力系统运行控制技术领域。

背景技术

近年来，我国投运了多条大容量远距离输电工程，促成了多个典型的送端电网和受端电网。受端电网需要从区域外部接收大量电能，其区域内部的发电设备相对较少，无功储备相对缺乏，因而电压稳定问题突出。

直流受端电网中的电压稳定问题更加严峻。直流逆变侧换流站交流母线的电压能很大程度上影响直流输电线的运行特性。受端电网内的发电量低于负荷量，因此直流输电线的故障会严重威胁到受端电网的电压稳定。如果直流逆变侧换流站母线的电压低于一定的阈值，就可能引起换流站发生换相失败故障，甚至会引起直流输电线发生闭锁故障。所以直流逆变换流站近区的电压稳定性十分重要，值得进行深入地分析。实际中，通常通过增加无功储备来改善电网的电压稳定性。因此，直流逆变换流站近区的无功储备需求是实际运行中所关心的问题。

现代电网中，感应电动机负荷等动态元件的比重很大，在分析电压稳定问题中必须考虑电网的动态响应。尤其是对于直流受端电网，其逆变侧换流站的动态响应丰富，并能够很大程度上的影响其电压稳定性。因此，直流受端电网中最应该关注的问题是暂态电压稳定问题。

实际的受端电网规模通常很大，用非线性动力学法或暂态能量函数法难以求解电网的无功储备需求。此外，由于负荷的随机性和新能源发电出力的波动性，受端电网的无功储备需求会快速的变化。基于时域仿真的方法需要反复的迭代才能估计出电网的无功储备需求，也难以用于在线分析。

随着近年来计算资源的增加，各种数据挖掘算法有了长足的发展，其中有些算法已经在电力系统的许多领域得到应用，并且对一些传统问题提出了新的解决方案。

发明内容

本发明的目的是提出一种数据驱动的直流受端电网动态无功储备需求评估方法用指标来量化评估直流逆变换流站近区的暂态电压稳定性，从电网在线的读取运行方式数据，提取在线系统的特征量，利用数据挖掘模型，在线快速的评估动态无功储备需求。

本发明提出的数据驱动的直流受端电网动态无功储备需求评估方法，包括以下步骤：

(1)建立直流受端电网的离线样本库，离线样本库中的每个样本包括直流受端电网的特征量和动态无功储备需求量，定义直流受端电网为电网中的一个从直流输电线接收电能的区域电网，具体包括以下步骤：

(1-1)提取直流受端电网中直流逆变换流站近区的暂态电压稳定特征量，过程如下：

(1-1-1)确定直流逆变换流站近区的范围：

定义电网中的PQ节点为有功功率注入和无功功率注入给定，PQ节点为电压幅值和电压相角待求，设定电网中500kV母线和逆变换流站母线为PQ节点，根据电网潮流方程的快速分解法，简化的修正方程的PQ节点的无功功率为：

-B”ΔV＝ΔQ/V

其中，B”是电网中不包括PV节点时节点的导纳矩阵的虚部，ΔV是电网中不包括PV节点时节点的电压幅值的修正量，ΔQ是电网中不包括PV节点时的节点无功功率注入的修正量，修正量的取值为任意实数，V是电网中不包括PV节点时的点电压幅值；

把上式增广到包含PV节点和PQ节点，则增广后的修正方程PQ节点的无功功率为：