CN113595130A - 一种直流输电系统动态功率可控能力在线评估方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种直流输电系统动态功率可控能力在线评估方法，实时采集直流输电系统逆变站的换流母线电压、直流电流、关断角；比较直流电流和关断角是否越限，进而根据实时采集的换流母线电压，评估直流电流约束和关断角约束下直流输电系统有功和无功功率的允许范围；最后根据实时采集的换流母线电压，评估直流电流约束和关断角约束下直流输电系统动态功率可控能力；本发明方法能准确量化逆变站各电气量的关系，综合考虑直流输电系统的安全约束和电网运行状态，准确且直观地评估直流输电系统的动态功率可控能力，且其数据处理简单，易于实现，便于构建硬件成本低廉的直流输电系统动态功率可控能力在线评估系统，具有较强的经济性和实用性。

Description

一种直流输电系统动态功率可控能力在线评估方法及系统

技术领域

本发明涉及电力系统保护和控制技术领域，具体涉及一种直流输电系统动态功率可控能力在线评估方法及系统。

背景技术

随着我国加速推进能源体系向节约、高效转型，能源结构向绿色、低碳转型战略，风电、太阳能等可再生能源迅猛发展。由于我国能源中心与负荷中心呈逆向分布的格局，适用于大容量、远距离能源输送且便于新能源并网的直流输电技术迅速发展。直流电网可实现多个交流系统异步互联，提高新能源消纳水平，并且更为可靠、灵活与经济。基于电网换相的电流源型高压直流输电技术(LCC-HVDC)以其电压高、容量大、经济性好的优点成为电力外送的重要技术手段。

截至2020年，我国在运的LCC-HVDC工程已达32项。我国已经建成全世界规模最大、电压等级最高的交直流混联电网，各大区域电网已通过超特高压交直流输电线路实现了互联。

随着直流输电容量的不断提高，一方面交直流相互耦合及送受端交互影响更加严重，直流系统所引发的扰动冲击对交流电网的影响已不容忽视，多直流送出和馈入电网的安全运行风险不断加大；另一方面由于直流输电系统电力电子器件动作速度快，可控性强，为电网的快速优化控制提供了可能性，也为系统的紧急协调控制提供了新的可用资源。因此，亟待对直流输电系统的功率可控能力进行评估，进而为直流输电系统参与电网快速优化和紧急协调控制提供理论支撑。

已有方法根据逆变器准稳态模型评估直流输电系统逆变站的可调无功功率和有功功率，但该方法未考虑直流输电系统设备安全和运行安全等约束，仅适用于评估正常运行时直流输电系统的功率特性。此外，现有方法未考虑功率耦合特性以及交直流电网的耦合作用，忽略了有功功率和无功功率耦合特性对功率可调范围的影响。

因此，如何综合考虑直流输电系统的安全约束和电网运行状态，准确量化逆变站各电气量的关系，准确且直观地评估直流输电系统的动态功率可控能力成为了本领域技术人员急需解决的问题。

发明内容

针对现有技术存在的上述不足，本发明需要解决的问题是：如何综合考虑直流输电系统的安全约束和电网运行状态，准确量化逆变站各电气量的关系，准确且直观地评估直流输电系统的动态功率可控能力。

为解决上述技术问题，本发明采用了如下的技术方案：

一种直流输电系统动态功率可控能力在线评估方法，包括如下步骤：

S101、实时采集直流输电系统逆变站的换流母线电压、直流电流和关断角；

S102、根据采集的换流母线电压，计算直流电流约束和关断角约束下直流输电系统的有功功率及无功功率的可调范围；

S103、根据直流输电系统的有功功率及无功功率的可调范围，评估直流输电系统的动态功率可控能力。

上述的直流输电系统动态功率可控能力在线评估方法中，作为优选方案，步骤S102中，直流输电系统的有功功率P_d的可调范围按以下方法计算：

P_dl≤P_d≤P_du；

式中，P_dl和P_du分别为任一无功交换量下满足直流电流约束和关断角约束的有功功率最小允许值和有功功率最大允许值，由下式确定：

式中，Q_ac为直流输电系统的无功功率；γ为逆变站的关断角；γ_n为额定关断角；γ_lim为避免换相失败的临界关断角；Γ(P_d,Q_ac)为直流输电系统的功率耦合函数。

上述的直流输电系统动态功率可控能力在线评估方法中，作为优选方案，步骤S102中，直流输电系统的无功功率Q_ac的可调范围按以下方法计算：

Q_dl≤Q_ac≤Q_du；

式中，Q_dl和Q_du分别为任一有功功率下满足直流电流约束和关断角约束的无功功率最小允许值和无功功率最大允许值，由下式确定：

式中，P_d为直流输电系统的有功功率；γ为逆变站的关断角；γ_n为额定关断角；γ_lim为避免换相失败的临界关断角；Γ(P_d,Q_ac)为直流输电系统的功率耦合函数。

上述的直流输电系统动态功率可控能力在线评估方法中，作为优选方案，所述直流输电系统的功率耦合函数Γ(P_d,Q_ac)由下式确定：

系数K满足：

式中，系数m、n、p和q分别为：

式中，γ为逆变站的关断角；U_ac为直流输电系统逆变站换流变压器网侧线电压有效值；B_c为站内无功补偿装置的等效电纳；k为换流变压器变比；N为逆变站每极中6脉动换流器数量；X_r为换相电抗；π为圆周率。

上述的直流输电系统动态功率可控能力在线评估方法中，作为优选方案，步骤S103中，评估直流输电系统动态功率可控能力的评估参数包括：正常运行时的正向最大有功可调量ΔP_up和负向最大有功可调量ΔP_down，按以下方法计算：

式中，P_d0为正常运行时根据采集到的逆变站电气量计算得到的有功功率实时值，P_dmin和P_dmax分别为正常运行时直流电流不越限条件下逆变站有功功率的最小允许值和最大允许值，分别由下式计算：

式中，γ₀为正常运行时的逆变站关断角；U_ac.0为正常运行时的直流输电系统逆变站换流变压器网侧线电压有效值；I_d.0为正常运行时的直流输电系统逆变站的直流电流值；I_dmin为直流电流最小限值；I_dmax为直流电流最大限值；k为换流变压器变比；N为逆变站每极中6脉动换流器数量；X_r为换相电抗；π为圆周率。

上述的直流输电系统动态功率可控能力在线评估方法中，作为优选方案，步骤S103中，评估直流输电系统动态功率可控能力的评估参数包括：正常运行时的正向最大无功可调量ΔQ_up和负向最大无功可调量ΔQ_down，按以下方法计算：

式中，Q_ac0为正常运行时的无功交换量实时值，Q_acmin和Q_acmax分别为正常运行时直流电流不越限条件下逆变站无功功率最小允许值和无功功率最大允许值，分别由下式计算：

式中，系数A_i、B_i、C_i分别为：

式中，B_c为逆变站内无功补偿装置的等效电纳；γ₀为正常运行时的逆变站关断角；U_ac.0为正常运行时的直流输电系统逆变站换流变压器网侧线电压有效值；I_d.0为正常运行时的直流输电系统逆变站的直流电流值；I_dmin为直流电流最小限值；I_dmax为直流电流最大限值；k为换流变压器变比；N为逆变站每极中6脉动换流器数量；X_r为换相电抗；π为圆周率。

上述的直流输电系统动态功率可控能力在线评估方法中，作为优选方案，步骤S103中，评估直流输电系统动态功率可控能力的评估参数包括：电网故障时最大有功可调量包括避免直流逆变站换相失败条件下的正向最大有功可调量ΔP_up.f和负向最大有功可调量ΔP_down.f，按以下方法计算：

式中，P_d.f为电网故障时的实时有功功率，P_min.f和P_max.f分别为电网故障时直流电流不越限和避免换相失败条件下逆变站有功功率的最小允许值和最大允许值，分别由下式计算：

式中，γ_f为电网发生故障时瞬间的逆变站关断角；γ_n为额定关断角；γ_lim为避免换相失败的临界关断角；U_ac.f为电网故障时的逆变站换流变压器网侧线电压有效值；I_d.f为电网故障时的直流输电系统逆变站的直流电流值；I_dmin为直流电流最小限值；I_dmax为直流电流最大限值；k为换流变压器变比；N为逆变站每极中6脉动换流器数量；X_r为换相电抗；π为圆周率。

上述的直流输电系统动态功率可控能力在线评估方法中，作为优选方案，步骤S103中，评估直流输电系统动态功率可控能力的评估参数包括：电网故障时的最大无功可调量包括避免换相失败条件下的正向最大无功可调量ΔQ_up.f和负向最大无功可调量ΔQ_down.f，按以下方法计算：

式中，Q_ac.f为电网故障时的实时无功交换量，Q_min.f和Q_max.f分别为电网故障时直流电流不越限和避免换相失败条件下逆变站无功功率最小允许值和无功功率最大允许值，分别由下式计算：

式中，系数A_i、B_i、C_i分别为：

式中，B_c为逆变站内无功补偿装置的等效电纳；γ_f为电网发生故障时瞬间的逆变站关断角；γ_n为额定关断角；γ_lim为避免换相失败的临界关断角；U_ac.f为电网故障时的逆变站换流变压器网侧线电压有效值；I_d.f为电网故障时的直流输电系统逆变站的直流电流值；I_dmin为直流电流最小限值；I_dmax为直流电流最大限值；k为换流变压器变比；N为逆变站每极中6脉动换流器数量；X_r为换相电抗；π为圆周率。

上述的直流输电系统动态功率可控能力在线评估方法中，作为优选方案，步骤S103中，评估直流输电系统动态功率可控能力的评估参数包括：电网故障时逆变站不吸收无功条件下的有功功率的最大可调量ΔP_mvp，按以下方法计算：

ΔP_mvp＝P_d.mvf-P_d.f；

式中，P_d.f为电网故障时的实时有功功率；P_d.mvf为电网故障时直流电流不越限和避免换相失败并且逆变站不吸收无功条件下的有功最大允许值，在无功交换量等于0时取得；分别由下式计算：

式中，γ_f为电网发生故障时瞬间的逆变站关断角；U_ac.f为电网故障时的逆变站换流变压器网侧线电压有效值；I_d.f为电网故障时的直流输电系统逆变站的直流电流值；k为换流变压器变比；N为逆变站每极中6脉动换流器数量；X_r为换相电抗；π为圆周率；P_d为直流输电系统的有功功率；Q_ac为直流输电系统的无功功率；Γ(P_d,Q_ac)为直流输电系统的功率耦合函数。

此外，本发明还相应提供了一种直流输电系统动态功率可控能力在线评估系统，为此，本发明采用了如下的技术方案：

一种直流输电系统动态功率可控能力在线评估系统，包括存储器、处理器及多个安装在逆变站换流母线处的在线监测装置，其中：

在线监测装置用于实时采集直流输电系统逆变站的换流母线电压、直流电流和关断角；

存储器用于存储应用程序及应用程序产生的数据；

处理器用于运行存储器存储的应用程序以实现上述的直流输电系统动态功率可控能力在线评估方法。

相比于现有技术，本发明的有益效果在于：

1、本发明的直流输电系统动态功率可控能力在线评估方法根据实时采集的直流输电系统逆变站的换流母线电压、直流电流、关断角，在比较并判断直流电流和关断角是否越限的基础上，实现直流输电系统有功功率和无功功率可调范围的评估，与现有方法相比，能兼顾设备安全与运行安全约束并考虑有功和无功的耦合特性，直观且准确地评估功率的可调范围。

2、本发明的直流输电系统动态功率可控能力在线评估方法根据采集到的逆变站电气量计算得到的有功功率和无功功率实时值，进而计算正向和负向最大有功和无功可调量；与现有技术相比，本发明能用于确定正常运行和电网故障时的最大功率可调量以及电网故障时逆变站不吸收无功条件下的有功功率的最大可调量。

3、本发明流输电系统动态功率可控能力在线评估方法的实施方式明确，对在线监测装置精度和功能要求不高，仅需采集直流输电系统逆变站的换流母线电压、直流电流、关断角，利用直流输电系统现有监测设备即可实现，且数据处理简单，易于实现，便于构建硬件成本低廉的直流输电系统动态功率可控能力在线评估系统，具有较强的经济性和实用性。

附图说明

为了使发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步的详细描述，其中：

图1为作为示例的LCC-HVDC直流输电系统的结构示意图。

图2为本发直流输电系统动态功率可控能力在线评估方法的流程示意图。

图3为实施例中正常运行时直流输电系统功率可控能力评估结果图。

图4为实施例中电网故障时直流输电系统功率可控能力评估结果图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进一步的详细说明。

如图1所示，本发明的直流输电系统动态功率可控能力在线评估方法包括如下步骤：

S101、实时采集直流输电系统逆变站的换流母线电压、直流电流和关断角；

S102、根据采集的换流母线电压，计算直流电流约束和关断角约束下直流输电系统的有功功率及无功功率的可调范围；

S103、根据直流输电系统的有功功率及无功功率的可调范围，评估直流输电系统的动态功率可控能力。

本发明的直流输电系统动态功率可控能力在线评估方法通过对直流输电系统逆变站的换流母线电压、直流电流、关断角的实时采集，判断直流电流和关断角是否越限，进而根据实时采集的换流母线电压，评估直流电流约束和关断角约束下直流输电系统有功和无功功率的可调范围和直流输电系统动态功率可控能力。本发明方法能准确量化逆变站各电气量的关系，综合考虑直流输电系统的安全约束和电网运行状态，准确且直观地评估直流输电系统的动态功率可控能力。

具体实施时，步骤S102中，直流输电系统的有功功率P_d的可调范围按以下方法计算：

P_dl≤P_d≤P_du；

式中，P_dl和P_du分别为任一无功交换量下满足直流电流约束和关断角约束的有功功率最小允许值和有功功率最大允许值，由下式确定：

式中，Q_ac为直流输电系统的无功功率；γ为逆变站的关断角；γ_n为额定关断角；γ_lim为避免换相失败的临界关断角；Γ(P_d,Q_ac)为直流输电系统的功率耦合函数。

具体实施时，步骤S102中，直流输电系统的无功功率Q_ac的可调范围按以下方法计算：

Q_dl≤Q_ac≤Q_du；

式中，Q_dl和Q_du分别为任一有功功率下满足直流电流约束和关断角约束的无功功率最小允许值和无功功率最大允许值，由下式确定：

具体实施时，直流输电系统的功率耦合函数Γ(P_d,Q_ac)由下式确定：

系数K满足：

K²＝p²U² _ac-0.5p²U² _accos²γ+0.25qP_d；

式中，系数m、n、p和q分别为：

式中，γ为逆变站的关断角；U_ac为直流输电系统逆变站换流变压器网侧线电压有效值；B_c为站内无功补偿装置的等效电纳；k为换流变压器变比；N为逆变站每极中6脉动换流器数量；X_r为换相电抗；π为圆周率。

具体实施时，步骤S103中，评估直流输电系统动态功率可控能力的评估参数可以包括：

正常运行时的正向最大有功可调量ΔP_up和负向最大有功可调量ΔP_down；

正常运行时的正向最大无功可调量ΔQ_up和负向最大无功可调量ΔQ_down；

电网故障时最大有功可调量包括避免直流逆变站换相失败条件下的正向最大有功可调量ΔP_up.f和负向最大有功可调量ΔP_down.f；

电网故障时的最大无功可调量包括避免换相失败条件下的正向最大无功可调量ΔQ_up.f和负向最大无功可调量ΔQ_down.f；

以及，电网故障时逆变站不吸收无功条件下的有功功率的最大可调量ΔP_mvp；等。

具体实施时，正常运行时的正向最大有功可调量ΔP_up和负向最大有功可调量ΔP_down按以下方法计算：

式中，P_d0为正常运行时根据采集到的逆变站电气量计算得到的有功功率实时值，P_dmin和P_dmax分别为正常运行时直流电流不越限条件下逆变站有功功率的最小允许值和最大允许值，分别由下式计算：

式中，γ₀为正常运行时的逆变站关断角；U_ac.0为正常运行时的直流输电系统逆变站换流变压器网侧线电压有效值；I_d.0为正常运行时的直流输电系统逆变站的直流电流值；I_dmin为避免直流电流断续在换流变压器和平波电抗器等电感元件上产生过电压的直流电流最小限值；I_dmax为保障换流阀及其冷却系统安全的直流电流最大限值。

具体实施时，正常运行时的正向最大无功可调量ΔQ_up和负向最大无功可调量ΔQ_down按以下方法计算：

式中，Q_ac0为正常运行时的无功交换量实时值，Q_acmin和Q_acmax分别为正常运行时直流电流不越限条件下逆变站无功功率最小允许值和无功功率最大允许值，分别由下式计算：

式中，系数A_i、B_i、C_i分别为：

式中，B_c为逆变站内无功补偿装置的等效电纳。

具体实施时，电网故障时最大有功可调量包括避免直流逆变站换相失败条件下的正向最大有功可调量ΔP_up.f和负向最大有功可调量ΔP_down.f，按以下方法计算：

式中，P_d.f为电网故障时的实时有功功率，P_min.f和P_max.f分别为电网故障时直流电流不越限和避免换相失败条件下逆变站有功功率的最小允许值和最大允许值，分别由下式计算：

式中，γ_f为电网发生故障时瞬间的逆变站关断角；U_ac.f为电网故障时的逆变站换流变压器网侧线电压有效值；I_d.f为电网故障时的直流输电系统逆变站的直流电流值。

具体实施时，电网故障时的最大无功可调量包括避免换相失败条件下的正向最大无功可调量ΔQ_up.f和负向最大无功可调量ΔQ_down.f，按以下方法计算：

式中，Q_ac.f为电网故障时的实时无功交换量，Q_min.f和Q_max.f分别为电网故障时直流电流不越限和避免换相失败条件下逆变站无功功率最小允许值和无功功率最大允许值，分别由下式计算：

式中，系数A_i、B_i、C_i分别为：

具体实施时，电网故障时逆变站不吸收无功条件下的有功功率的最大可调量ΔP_mvp按以下方法计算：

ΔP_mvp＝P_d.mvf-P_d.f；

式中，P_d.f为电网故障时的实时有功功率；P_d.mvf为电网故障时直流电流不越限和避免换相失败并且逆变站不吸收无功条件下的有功最大允许值，在无功交换量等于0时取得；分别由下式计算：

本发明还提供一种直流输电系统动态功率可控能力在线评估系统，包括存储器、处理器及多个安装在逆变站换流母线处的在线监测装置，其中：

在线监测装置用于实时采集直流输电系统逆变站的换流母线电压、直流电流和关断角；

存储器用于存储应用程序及应用程序产生的数据；

处理器用于运行存储器存储的应用程序以实现上述的直流输电系统动态功率可控能力在线评估方法。

其中，处理器可以采用DSP数字信号处理器，硬件成本较低，运算能力也能够达到实际的使用需求。

实施例：

为验证本发明方法的有效性，以如图1所示的CIGRE HVDC标准测试模型为例，进行分析计算。LCC-HVDC单极额定电压为500kV、基准容量为1000MW。正常运行时，换流母线电压为230kV，直流电流为2kA。本发明以逆变站正常运行和交流母线处短路故障为场景，验证直流输电系统的功率可控能力在线评估效果。

本发明所提方法：在正常运行和电网故障下采用本发明公开的方法进行功率可控能力评估，其中直流电流最大限值为1.1pu，直流电流最小限值I_dmin为0.1pu。

常规功率计算方法：基于直流输电系统准稳态方程，分别计算逆变站的有功功率和无功交换量。

图3、图4所示分别为正常运行时、电网故障时的功率评估结果。图3、图4中横坐标为逆变站的有功功率，纵坐标为逆变站有功功率。

图3中A点所对应的P_d0和Q_ac0为正常运行时采用常规功率计算方法得到的逆变站有功功率和无功功率。图3中灰色阴影区域为本发明所提方法计算下的直流电流约束和关断角约束下直流输电系统的有功功率及无功功率的可调范围，正常运行时的正向最大有功可调量ΔP_up和负向最大有功可调量ΔP_down分别为90MVA和876MVA，正常运行时的正向最大无功可调量ΔQ_up和负向最大无功可调量ΔQ_down分别为512Mvar和76Mvar。

图4中B点所对应的P_d.f和Q_ac.f为电网故障时采用常规功率计算方法得到的逆变站有功功率和无功功率。图4中斜线阴影区域为本发明所提方法计算下的直流电流约束和关断角约束下直流输电系统的有功功率及无功功率的可调范围，电网故障时最大有功可调量包括避免直流逆变站换相失败条件下的正向最大有功可调量ΔP_up.f和负向最大有功可调量ΔP_down.f分别为66MVA和684MVA，电网故障时的最大无功可调量包括避免换相失败条件下的正向最大无功可调量ΔQ_up.f和负向最大无功可调量ΔQ_down.f分别为446Mvar和65Mvar。

从实验数据来看，现有方法仅适用于计算某一电压和电流下逆变站的有功功率和无功功率值，缺少直流输电系统功率可调范围和动态功率可控能力的评估方法；而本发明的直流输电系统动态功率可控能力在线评估方法能够计算直流输电系统有功和无功功率的可调范围，并用于计算正常运行和电网故障时直流输电系统的功率最大可调量，实现准确且直观地评估直流输电系统的动态功率可控能力。

综上所述，本发明的直流输电系统动态功率可控能力在线评估方法，能够根据实时采集的直流输电系统逆变站的换流母线电压、直流电流、关断角，在比较并判断直流电流和关断角是否越限的基础上，实现直流输电系统有功功率和无功功率可调范围的评估，与现有方法相比，能兼顾设备安全与运行安全约束并考虑有功和无功的耦合特性，直观且准确地评估功率的可调范围；另一方面，本发明的直流输电系统动态功率可控能力在线评估方法，能够根据采集到的逆变站电气量计算得到的有功功率和无功功率实时值，进而计算正向和负向最大有功和无功可调量，与现有技术相比，本发明能用于确定正常运行和电网故障时的最大功率可调量以及电网故障时逆变站不吸收无功条件下的有功功率的最大可调量；本发明方法的实施方式明确，对在线监测装置精度和功能要求不高，仅需采集直流输电系统逆变站的换流母线电压、直流电流、关断角，利用直流输电系统现有监测设备即可实现，且数据处理简单，易于实现，便于构建硬件成本低廉的直流输电系统动态功率可控能力在线评估系统，具有较强的经济性和实用性。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管通过参照本发明的优选实施例已经对本发明进行了描述，但本领域的普通技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其作出各种各样的改变，而不偏离所附权利要求书所限定的本发明的精神和范围。

Claims (10)

1.一种直流输电系统动态功率可控能力在线评估方法，其特征在于，包括如下步骤：

S101、实时采集直流输电系统逆变站的换流母线电压、直流电流和关断角；

S102、根据采集的换流母线电压，计算直流电流约束和关断角约束下直流输电系统的有功功率及无功功率的可调范围；

S103、根据直流输电系统的有功功率及无功功率的可调范围，评估直流输电系统的动态功率可控能力。

2.根据权利要求1所述的直流输电系统动态功率可控能力在线评估方法，其特征在于，步骤S102中，直流输电系统的有功功率P_d的可调范围按以下方法计算：

P_dl≤P_d≤P_du；

式中，P_dl和P_du分别为任一无功交换量下满足直流电流约束和关断角约束的有功功率最小允许值和有功功率最大允许值，由下式确定：

式中，Q_ac为直流输电系统的无功功率；γ为逆变站的关断角；γ_n为额定关断角；γ_lim为避免换相失败的临界关断角；Γ(P_d,Q_ac)为直流输电系统的功率耦合函数。

3.根据权利要求1所述的直流输电系统动态功率可控能力在线评估方法，其特征在于，步骤S102中，直流输电系统的无功功率Q_ac的可调范围按以下方法计算：

Q_dl≤Q_ac≤Q_du；

式中，Q_dl和Q_du分别为任一有功功率下满足直流电流约束和关断角约束的无功功率最小允许值和无功功率最大允许值，由下式确定：

式中，P_d为直流输电系统的有功功率；γ为逆变站的关断角；γ_n为额定关断角；γ_lim为避免换相失败的临界关断角；Γ(P_d,Q_ac)为直流输电系统的功率耦合函数。

4.根据权利要求2或3所述的直流输电系统动态功率可控能力在线评估方法，其特征在于，所述直流输电系统的功率耦合函数Γ(P_d,Q_ac)由下式确定：

系数K满足：

式中，系数m、n、p和q分别为：

式中，γ为逆变站的关断角；U_ac为直流输电系统逆变站换流变压器网侧线电压有效值；B_c为站内无功补偿装置的等效电纳；k为换流变压器变比；N为逆变站每极中6脉动换流器数量；X_r为换相电抗；π为圆周率。

5.根据权利要求1所述的直流输电系统动态功率可控能力在线评估方法，其特征在于，步骤S103中，评估直流输电系统动态功率可控能力的评估参数包括：正常运行时的正向最大有功可调量ΔP_up和负向最大有功可调量ΔP_down，按以下方法计算：

式中，P_d0为正常运行时根据采集到的逆变站电气量计算得到的有功功率实时值，P_dmin和P_dmax分别为正常运行时直流电流不越限条件下逆变站有功功率的最小允许值和最大允许值，分别由下式计算：

式中，γ₀为正常运行时的逆变站关断角；U_ac.0为正常运行时的直流输电系统逆变站换流变压器网侧线电压有效值；I_d.0为正常运行时的直流输电系统逆变站的直流电流值；I_dmin为直流电流最小限值；I_dmax为直流电流最大限值；k为换流变压器变比；N为逆变站每极中6脉动换流器数量；X_r为换相电抗；π为圆周率。

6.根据权利要求1所述的直流输电系统动态功率可控能力在线评估方法，其特征在于，步骤S103中，评估直流输电系统动态功率可控能力的评估参数包括：正常运行时的正向最大无功可调量ΔQ_up和负向最大无功可调量ΔQ_down，按以下方法计算：

式中，Q_ac0为正常运行时的无功交换量实时值，Q_acmin和Q_acmax分别为正常运行时直流电流不越限条件下逆变站无功功率最小允许值和无功功率最大允许值，分别由下式计算：

式中，系数A_i、B_i、C_i分别为：

式中，B_c为逆变站内无功补偿装置的等效电纳；γ₀为正常运行时的逆变站关断角；U_ac.0为正常运行时的直流输电系统逆变站换流变压器网侧线电压有效值；I_d.0为正常运行时的直流输电系统逆变站的直流电流值；I_dmin为直流电流最小限值；I_dmax为直流电流最大限值；k为换流变压器变比；N为逆变站每极中6脉动换流器数量；X_r为换相电抗；π为圆周率。

7.根据权利要求1所述的直流输电系统动态功率可控能力在线评估方法，其特征在于，步骤S103中，评估直流输电系统动态功率可控能力的评估参数包括：电网故障时最大有功可调量包括避免直流逆变站换相失败条件下的正向最大有功可调量ΔP_up.f和负向最大有功可调量ΔP_down.f，按以下方法计算：

式中，P_d.f为电网故障时的实时有功功率，P_min.f和P_max.f分别为电网故障时直流电流不越限和避免换相失败条件下逆变站有功功率的最小允许值和最大允许值，分别由下式计算：

式中，γ_f为电网发生故障时瞬间的逆变站关断角；γ_n为额定关断角；γ_lim为避免换相失败的临界关断角；U_ac.f为电网故障时的逆变站换流变压器网侧线电压有效值；I_d.f为电网故障时的直流输电系统逆变站的直流电流值；I_dmin为直流电流最小限值；I_dmax为直流电流最大限值；k为换流变压器变比；N为逆变站每极中6脉动换流器数量；X_r为换相电抗；π为圆周率。

8.根据权利要求1所述的直流输电系统动态功率可控能力在线评估方法，其特征在于，步骤S103中，评估直流输电系统动态功率可控能力的评估参数包括：电网故障时的最大无功可调量包括避免换相失败条件下的正向最大无功可调量ΔQ_up.f和负向最大无功可调量ΔQ_down.f，按以下方法计算：

式中，Q_ac.f为电网故障时的实时无功交换量，Q_min.f和Q_max.f分别为电网故障时直流电流不越限和避免换相失败条件下逆变站无功功率最小允许值和无功功率最大允许值，分别由下式计算：

式中，系数A_i、B_i、C_i分别为：

式中，B_c为逆变站内无功补偿装置的等效电纳；γ_f为电网发生故障时瞬间的逆变站关断角；γ_n为额定关断角；γ_lim为避免换相失败的临界关断角；U_ac.f为电网故障时的逆变站换流变压器网侧线电压有效值；I_d.f为电网故障时的直流输电系统逆变站的直流电流值；I_dmin为直流电流最小限值；I_dmax为直流电流最大限值；k为换流变压器变比；N为逆变站每极中6脉动换流器数量；X_r为换相电抗；π为圆周率。

9.根据权利要求1所述的直流输电系统动态功率可控能力在线评估方法，其特征在于，步骤S103中，评估直流输电系统动态功率可控能力的评估参数包括：电网故障时逆变站不吸收无功条件下的有功功率的最大可调量ΔP_mvp，按以下方法计算：

ΔP_mvp＝P_d.mvf-P_d.f；

式中，P_d.f为电网故障时的实时有功功率；P_d.mvf为电网故障时直流电流不越限和避免换相失败并且逆变站不吸收无功条件下的有功最大允许值，在无功交换量等于0时取得；分别由下式计算：

式中，γ_f为电网发生故障时瞬间的逆变站关断角；U_ac.f为电网故障时的逆变站换流变压器网侧线电压有效值；I_d.f为电网故障时的直流输电系统逆变站的直流电流值；k为换流变压器变比；N为逆变站每极中6脉动换流器数量；X_r为换相电抗；π为圆周率；P_d为直流输电系统的有功功率；Q_ac为直流输电系统的无功功率；Γ(P_d,Q_ac)为直流输电系统的功率耦合函数。

10.一种直流输电系统动态功率可控能力在线评估系统，其特征在于，包括存储器、处理器及多个安装在逆变站换流母线处的在线监测装置，其中：

在线监测装置用于实时采集直流输电系统逆变站的换流母线电压、直流电流和关断角；

存储器用于存储应用程序及应用程序产生的数据；

处理器用于运行存储器存储的应用程序以实现如权利要求1至9中任一项所述的直流输电系统动态功率可控能力在线评估方法。

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