一種交直流輸電線路中交流系統(tǒng)故障的處理方法
【專利摘要】本發(fā)明公開一種交直流輸電線路中交流系統(tǒng)故障的處理方法，步驟是：獲取電網(wǎng)實(shí)際運(yùn)行數(shù)據(jù)；按照直流設(shè)計(jì)的過負(fù)荷能力，確定直流系統(tǒng)可瞬時提升或降低的功率值，設(shè)計(jì)直流緊急功率控制的傳遞函數(shù)；通過離線計(jì)算的方式得到交流系統(tǒng)故障下采取直流緊急功率控制情況下所需的切機(jī)量，推出直流緊急功率控制對交流系統(tǒng)故障的作用效果，制定離線控制策略；當(dāng)發(fā)生交流系統(tǒng)故障時，根據(jù)策略判斷是否需要采取直流緊急功率控制，同時安全穩(wěn)定控制裝置根據(jù)策略采取切機(jī)或切負(fù)荷措施。此種方法將直流緊急功率控制與安全穩(wěn)定控制策略相結(jié)合，在發(fā)生交流系統(tǒng)故障后采用直流緊急功率控制的方法來減少系統(tǒng)的總切機(jī)量，提高電網(wǎng)運(yùn)行的整體經(jīng)濟(jì)效益。
【專利說明】一種交直流輸電線路中交流系統(tǒng)故障的處理方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于電力系統(tǒng)運(yùn)行控制領(lǐng)域，特別涉及到交直流混聯(lián)系統(tǒng)輸電的安全穩(wěn)定控制與直流緊急功率控制的配合問題。
【背景技術(shù)】
[0002]高電壓等級、長距離的直流輸電技術(shù)是解決我國一次能源和負(fù)荷分布不均衡矛盾的有效途徑，未來幾年我國將大規(guī)模建設(shè)一系列的超高壓、特高壓直流輸電工程以緩解電力供需矛盾，交直流混聯(lián)輸電系統(tǒng)將在我國多個省、地區(qū)的電網(wǎng)結(jié)構(gòu)中存在。
[0003]直流輸電系統(tǒng)在控制系統(tǒng)調(diào)節(jié)作用下，具有快速的有功功率調(diào)節(jié)能力，充分合理地利用該功能，可提高大擾動暫態(tài)穩(wěn)定水平，改善受擾后動態(tài)恢復(fù)特性。在多直流集中送出或饋入的電網(wǎng)，主網(wǎng)架規(guī)劃除考慮安全性、可靠性等因素外，還需進(jìn)一步考慮多回直流之間以及交直流之間潮流靈活轉(zhuǎn)運(yùn)的緊急功率支援能力。
[0004]常規(guī)高壓直流輸電系統(tǒng)具有1.1倍的長期過載能力和3s的1.5倍短時過載能力，可供支援直流容量較大，在交流系統(tǒng)遭受嚴(yán)重故障情況下，利用高壓直流的短時過載能力，可以彌補(bǔ)暫態(tài)過程中送端和受端的功率不平衡量，提高系統(tǒng)的暫態(tài)功角穩(wěn)定性，相應(yīng)的也能改善由于功率失衡而引起的電壓波動和低電壓持續(xù)時間過長的現(xiàn)象。
[0005]中國發(fā)明申請?zhí)?01210088791.9的“一種基于直流功率緊急控制的交直流協(xié)調(diào)控制方法”，該方法主要涉及到交直流輸電線路的功率優(yōu)化分配控制原則，并沒有提出利用直流緊急功率控制與安全穩(wěn)定控制的配合方案。
[0006]中國發(fā)明申請?zhí)?01210444402.1的“適應(yīng)直流緊急功率支援的網(wǎng)架優(yōu)化方法”，該方法主要是從使用多直流緊急功率支援的角度分析網(wǎng)架結(jié)構(gòu)優(yōu)化的問題，關(guān)于直流緊急功率控制對交流系統(tǒng)故障的影響方面的問題沒有涉及。
[0007]鑒于以上分析，通過對電網(wǎng)交直流同時運(yùn)行的問題展開研究，提出一種直流緊急功率控制與安全穩(wěn)定控制策略的配合方法，從而實(shí)現(xiàn)對交流系統(tǒng)故障的有效處理。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明的目的，在于提供一種交直流輸電線路中交流系統(tǒng)故障的處理方法，其將直流緊急功率控制與安全穩(wěn)定控制策略相結(jié)合，在發(fā)生交流系統(tǒng)故障后采用直流緊急功率控制的方法來減少系統(tǒng)的總切機(jī)量，提高電網(wǎng)運(yùn)行的整體經(jīng)濟(jì)效益。
[0009]為了達(dá)成上述目的，本發(fā)明的解決方案是:
[0010]一種交直流輸電線路中交流系統(tǒng)故障的處理方法，包括如下步驟:
[0011](I)獲取電網(wǎng)實(shí)際運(yùn)行數(shù)據(jù)；
[0012](2)獲取直流線路實(shí)時輸送的功率值，并按照直流設(shè)計(jì)的過負(fù)荷能力，確定直流系統(tǒng)可瞬時提升或降低的功率值，設(shè)計(jì)直流緊急功率控制的傳遞函數(shù)；
[0013](3)通過離線計(jì)算的方式得到交流系統(tǒng)故障下采取直流緊急功率控制情況下所需的切機(jī)量，由離線計(jì)算結(jié)果推出直流緊急功率控制對交流系統(tǒng)故障的作用效果，制定離線控制策略；
[0014](4)當(dāng)發(fā)生交流系統(tǒng)故障時，根據(jù)離線控制策略判斷是否需要采取直流緊急功率控制，若不需要，則不發(fā)信號給直流功率控制裝置，若需要緊急功率提升，則根據(jù)制定的離線控制策略將需要提升的功率數(shù)值傳給直流功率調(diào)制控制器，同時安全穩(wěn)定控制裝置根據(jù)離線控制策略采取切機(jī)或切負(fù)荷措施。
[0015]上述步驟(2)中，設(shè)計(jì)直流緊急功率控制的傳遞函數(shù)時，線路輸入功率選擇輸電斷面的線路作為輸入，依次經(jīng)過慣性環(huán)節(jié)、濾波環(huán)節(jié)、隔直環(huán)節(jié)、超前滯后環(huán)節(jié)和限幅環(huán)節(jié)，再輸出調(diào)制的有功功率。
[0016]上述步驟(3)具體包括如下內(nèi)容:
[0017](31)掃描重要交流輸電斷面、重要交流線路的N-2故障或組合故障，確定直流緊急功率控制對哪些交流系統(tǒng)故障作用比較明顯；
[0018](32)確定交流系統(tǒng)故障下直流緊急功率控制對故障后安全穩(wěn)定控制切機(jī)量的影響，是否可以減少系統(tǒng)故障后的切機(jī)量；
[0019](33)通過離線仿真計(jì)算哪些交流系統(tǒng)故障能夠采用直流緊急功率控制，寫入離線控制策略。
[0020]采用上述方案后，本發(fā)明通過將直流緊急功率控制與安全穩(wěn)定控制策略相配合，在交直流系統(tǒng)同時運(yùn)行時，交流系統(tǒng)發(fā)生嚴(yán)重故障后，通過直流啟用緊急功率控制，從而減少故障后安全穩(wěn)定控制裝置的切機(jī)量，瞬時提升或降低輸送功率，維持系統(tǒng)穩(wěn)定，提高電網(wǎng)運(yùn)行的整體經(jīng)濟(jì)效益。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0021 ]圖1是本發(fā)明的流程圖；
[0022]圖2是本發(fā)明中直流緊急功率控制與安全穩(wěn)定控制配合的流程圖；
[0023]圖3是本發(fā)明中直流緊急功率控制的傳遞函數(shù)示意圖；
[0024]其中:
[0025]S:復(fù)頻率；
[0026]Pune:有功輸入量，可以取某條線路的功率，也可以取某個斷面的總輸電功率之和；
[0027]TmesE:頻率測量時間常數(shù)(秒);
[0028]Tff:隔直環(huán)節(jié)時間常數(shù)(秒);
[0029]Kp:功率調(diào)制增益；
[0030]T0:濾波器參數(shù)(秒)；
[0031]T1:第一個超前時間函數(shù)(秒)；
[0032]T2:第一個滯后時間函數(shù)(秒)；
[0033]T3:第二個超前時間函數(shù)(秒)；
[0034]T4:第二個滯后時間函數(shù)(秒)；
[0035]Pmax:直流功率調(diào)制量上限值(PU，以直流額定功率為基準(zhǔn))；
[0036]Pmin:直流功率調(diào)制量下限值(pu，以直流額定功率為基準(zhǔn))；
[0037]APmod:直流線路輸出功率的改變量(pu，以直流額定功率為基準(zhǔn))；[0038]圖4是本發(fā)明中離線控制策略的制定原理圖。
【具體實(shí)施方式】
[0039]以下將結(jié)合附圖，對本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0040]如圖1所示，本發(fā)明提供一種交直流輸電線路中交流系統(tǒng)故障的處理方法，包括如下步驟:
[0041](I)獲取電網(wǎng)實(shí)際運(yùn)行數(shù)據(jù)，包括安穩(wěn)控制站、切負(fù)荷執(zhí)行站、切機(jī)執(zhí)行站等數(shù)據(jù)；
[0042](2)獲取直流線路實(shí)時輸送的功率值，并按照直流設(shè)計(jì)的過負(fù)荷能力，確定直流系統(tǒng)可瞬時提升或降低的功率值，設(shè)計(jì)直流緊急功率控制的傳遞函數(shù)；如圖3所示，線路輸入功率可選擇輸電斷面的線路作為輸入，依次經(jīng)過慣性環(huán)節(jié)、濾波環(huán)節(jié)、隔直環(huán)節(jié)、超前滯后環(huán)節(jié)、限幅環(huán)節(jié)后再輸出調(diào)制的有功功率，如圖3所示。
[0043]如按照直流系統(tǒng)的1.1倍過載能力，有功提升速率控制在500MW/S，則直流有功傳遞函數(shù)限幅環(huán)節(jié)必須限制在1.1倍的有功范圍內(nèi)，即最后的限幅環(huán)節(jié)加以限制，功率提升速率控制在500MW/S以下。
[0044](3)通過離線計(jì)算的方式得到較嚴(yán)重的交流系統(tǒng)故障下采取直流緊急功率控制情況下所需的切機(jī)量，如在某輸電斷面雙回500kV線路發(fā)生雙線跳閘故障。計(jì)算直流系統(tǒng)緊急功率控制和安穩(wěn)裝置的同時動作，安穩(wěn)裝置的切機(jī)切負(fù)荷量。由離線計(jì)算結(jié)果推出直流緊急功率控制對交流系統(tǒng)故障的作用效果，制定離線控制策略，可配合圖4所示；由離線計(jì)算結(jié)果推出直流緊急功率控制對交流系統(tǒng)故障的作用效果，制定離線控制策略；具體包括如下內(nèi)容:
[0045](31)掃描重要交流輸電斷面、重要交流線路的N-2故障或組合故障，確定直流緊急功率控制對哪些交流系統(tǒng)故障作用比較明顯；
[0046](32)確定交流系統(tǒng)故障下直流緊急功率控制對故障后安全穩(wěn)定控制切機(jī)量的影響，是否可以減少系統(tǒng)故障后的切機(jī)量；
[0047](33)通過離線仿真計(jì)算哪些交流系統(tǒng)故障可采用直流緊急功率控制，寫入離線控制策略；
[0048](4)在直流功率調(diào)制控制器與安全穩(wěn)定控制裝置之間建立通信，將步驟(3)中制定的離線控制策略寫入裝置程序；當(dāng)發(fā)生交流系統(tǒng)故障時，根據(jù)離線控制策略判斷是否需要采取直流緊急功率控制，若不需要，則不發(fā)信號給直流功率控制裝置，若需要緊急功率提升，則根據(jù)制定的離線控制策略將需要提升的功率數(shù)值傳給直流功率調(diào)制控制器，同時安全穩(wěn)定控制裝置根據(jù)離線控制策略采取切機(jī)或切負(fù)荷措施。
[0049]以上實(shí)施例僅為說明本發(fā)明的技術(shù)思想，不能以此限定本發(fā)明的保護(hù)范圍，凡是按照本發(fā)明提出的技術(shù)思想，在技術(shù)方案基礎(chǔ)上所做的任何改動，均落入本發(fā)明保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種交直流輸電線路中交流系統(tǒng)故障的處理方法，其特征在于包括如下步驟: (1)獲取電網(wǎng)實(shí)際運(yùn)行數(shù)據(jù)； (2)獲取直流線路實(shí)時輸送的功率值，并按照直流設(shè)計(jì)的過負(fù)荷能力，確定直流系統(tǒng)可瞬時提升或降低的功率值，設(shè)計(jì)直流緊急功率控制的傳遞函數(shù)； (3)通過離線計(jì)算的方式得到交流系統(tǒng)故障下采取直流緊急功率控制情況下所需的切機(jī)量，由離線計(jì)算結(jié)果推出直流緊急功率控制對交流系統(tǒng)故障的作用效果，制定離線控制策略； (4)當(dāng)發(fā)生交流系統(tǒng)故障時，根據(jù)離線控制策略判斷是否需要采取直流緊急功率控制，若不需要，則不發(fā)信號給直流功率控制裝置，若需要緊急功率提升，則根據(jù)制定的離線控制策略將需要提升的功率數(shù)值傳給直流功率調(diào)制控制器，同時安全穩(wěn)定控制裝置根據(jù)離線控制策略采取切機(jī)或切負(fù)荷措施。
2.如權(quán)利要求1所述的一種交直流輸電線路中交流系統(tǒng)故障的處理方法，其特征在于所述步驟(2)中，設(shè)計(jì)直流緊急功率控制的傳遞函數(shù)時，線路輸入功率選擇輸電斷面的線路作為輸入，依次經(jīng)過慣性環(huán)節(jié)、濾波環(huán)節(jié)、隔直環(huán)節(jié)、超前滯后環(huán)節(jié)和限幅環(huán)節(jié)，再輸出調(diào)制的有功功率。
3.如權(quán)利要求1或2所述的一種交直流輸電線路中交流系統(tǒng)故障的處理方法，其特征在于:所述步驟(3)具體包括如下內(nèi)容: (31)掃描重要交流輸電斷面、重要交流線路的N-2故障或組合故障，確定直流緊急功率控制對哪些交流系統(tǒng)故障作用比較明顯； (32)確定交流系統(tǒng)故障下直流緊急功率控制對故障后安全穩(wěn)定控制切機(jī)量的影響，是否可以減少系統(tǒng)故障后的切機(jī)量； (33)通過離線仿真計(jì)算哪些交流系統(tǒng)故障能夠采用直流緊急功率控制，寫入離線控制策略。
【文檔編號】H02J4/00GK103560547SQ201310524748
【公開日】2014年2月5日 申請日期:2013年10月30日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月30日
【發(fā)明者】付俊波, 王新寶, 夏彥輝, 劉開俊, 李暉, 王帥 申請人:南京南瑞繼保電氣有限公司, 國家電網(wǎng)公司, 國網(wǎng)河南省電力公司, 國網(wǎng)北京經(jīng)濟(jì)技術(shù)研究院