本發(fā)明涉及電力系統(tǒng)運行控制技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種多直流饋入系統(tǒng)故障后的協(xié)調(diào)恢復控制方法。

背景技術(shù)：

近年來隨著我國高壓直流輸電工程的大量建設(shè)，電能需求較大的負荷中心逐漸形成有多個直流落點的“多直流饋入系統(tǒng)”，多直流饋入系統(tǒng)的可以很好的解決電能的長距離傳輸和電力短缺問題，但多回直流與交流系統(tǒng)的混合大大增加了電網(wǎng)結(jié)構(gòu)的復雜性，給電網(wǎng)的運行控制帶來了很大的挑戰(zhàn)，其中多直流饋入系統(tǒng)故障后各直流子系統(tǒng)的功率恢復方案的選擇是電網(wǎng)穩(wěn)定運行的重要問題之一。

由于多直流饋入系統(tǒng)中各直流子系統(tǒng)間的相互聯(lián)系較為緊密，當受端交流系統(tǒng)發(fā)生故障后很可能導致多回直流同時或相繼的連鎖換相失敗，由于我國的高壓直流輸電系統(tǒng)直流傳輸容量很大，有很高的無功需求，故障后直流換流站的無功補償設(shè)備的無功出力因為換流母線電壓的降低而呈平方倍降低，系統(tǒng)存在無功功率缺額，而若多個直流子系統(tǒng)同時進行功率恢復則會進一步惡化系統(tǒng)的無功不足問題，帶來后續(xù)換相失敗的危險并可能危及系統(tǒng)的電壓穩(wěn)定性甚至導致電壓崩潰。

為了提高多直流饋入系統(tǒng)在故障后的恢復過程中的暫態(tài)穩(wěn)定性，減小后續(xù)換相失敗的可能性，有必要研究多直流饋入系統(tǒng)故障后的協(xié)調(diào)恢復策略。目前，對于多直流饋入系統(tǒng)故障后恢復的研究主要從直流控制方式、VDCOL參數(shù)以及直流恢復指標三個方面入手。由于不同的直流控制方式對直流系統(tǒng)故障后恢復的無功支撐能力要求不同，直流功率的恢復速度也有所不同，因此根據(jù)實際直流系統(tǒng)的運行情況靈活的選擇定電流、定電壓、定功率的控制方式可以更好的進行故障后的恢復，降低連鎖換相失敗的風險，但是優(yōu)化直流控制方式?jīng)]有考慮多回直流受端交流系統(tǒng)的強度以及可能出現(xiàn)的動態(tài)無功峰值，因此有學者從VDCOL的參數(shù)出發(fā)，以直流電流I_d和逆變側(cè)熄弧角γ為研究對象設(shè)立目標函數(shù)，優(yōu)化各回直流的VDCOL控制參數(shù)，實現(xiàn)多直流的協(xié)調(diào)交錯恢復；優(yōu)化VDCOL控制參數(shù)雖然可以錯開多回直流的動態(tài)無功需求峰值，實現(xiàn)交替恢復，但是沒有考慮到多回直流系統(tǒng)之間的相互影響，中國專利CN105071426A提出了一種綜合考慮交流受端電網(wǎng)強度、多回直流相互作用、直流傳輸功率的功率恢復指標，其指標公式為：

該指標值越大，則說明該回直流恢復時對受端系統(tǒng)的穩(wěn)定性影響越小。然而，該指標的功率比以多饋入直流系統(tǒng)中最大直流傳輸功率為基值，不能反映各回直流占總直流傳輸功率的比例，無法很好的體現(xiàn)各回直流對系統(tǒng)的重要性；同時，反映多回直流相互作用的MIIF值為一個試驗值，物理概念不明確，且無法反映電網(wǎng)的結(jié)構(gòu)，因此該指標值反映的直流恢復過程對系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響存在一定誤差，有必要對上述指標進行優(yōu)化。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于克服現(xiàn)有技術(shù)不足，提供一種多直流饋入系統(tǒng)故障后的協(xié)調(diào)恢復控制方法，可大幅提高故障后恢復階段系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定性，大大降低恢復階段發(fā)生后續(xù)換相失敗甚至系統(tǒng)電壓失穩(wěn)的可能性。

本發(fā)明具體采用以下技術(shù)方案解決上述技術(shù)問題：

多直流饋入系統(tǒng)故障后的協(xié)調(diào)恢復控制方法，在故障清除后，按照所述多直流饋入系統(tǒng)中各直流子系統(tǒng)的多饋入直流功率恢復強度從大到小的次序，控制各直流子系統(tǒng)依次恢復電流；所述多直流饋入系統(tǒng)中第i個直流子系統(tǒng)的多饋入直流功率恢復強度MIPRS_i按照下式計算：

式中，S_aci為該直流子系統(tǒng)換流母線的三相短路容量；Q_ci為該直流子系統(tǒng)換流母線電壓為額定值、直流功率為額定值時，換流站交流濾波器和并聯(lián)電容器提供的三相基頻無功功率；P_dNi、P_dNj分別表示第i和第j個直流子系統(tǒng)的直流額定傳輸功率；P_i為所述多直流饋入系統(tǒng)中各直流子系統(tǒng)的直流額定傳輸功率的總和與該直流子系統(tǒng)的直流額定傳輸功率之間的比值；I_TVSI,ji為在第i和第j個直流子系統(tǒng)所構(gòu)成的兩回直流系統(tǒng)中，第j個直流子系統(tǒng)的換流母線的暫態(tài)電壓支撐強度。

相比現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明具有以下有益效果：

本發(fā)明采用系統(tǒng)故障后的協(xié)調(diào)恢復策略，根據(jù)系統(tǒng)中各直流子系統(tǒng)的多饋入直流功率恢復強度進行漸進式電流恢復，并在多饋入直流功率恢復強度的計算中綜合考慮了各直流子系統(tǒng)的傳輸功率、多饋入受端交流系統(tǒng)的強度、多直流饋入系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)以及各直流子系統(tǒng)的相互作用，從而有效提高了故障后恢復階段系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定性，大大降低了恢復階段發(fā)生后續(xù)換相失敗甚至系統(tǒng)電壓失穩(wěn)的可能性。

附圖說明

圖1為具體實施方式中系統(tǒng)故障后的協(xié)調(diào)恢復控制過程的流程圖；

圖2為采用本發(fā)明方法的一個四直流饋入系統(tǒng)的電流恢復指令示意圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的技術(shù)方案進行詳細說明：

本發(fā)明在多饋入直流功率恢復強度的計算中綜合考慮了各直流子系統(tǒng)的傳輸功率、多饋入受端交流系統(tǒng)的強度、多直流饋入系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)以及各直流子系統(tǒng)的相互作用，可更準確地反映各直流子系統(tǒng)在恢復時對系統(tǒng)的沖擊作用。具體地，本發(fā)明多直流饋入系統(tǒng)故障后的協(xié)調(diào)恢復控制方法，在故障清除后，按照所述多直流饋入系統(tǒng)中各直流子系統(tǒng)的多饋入直流功率恢復強度從大到小的次序，控制各直流子系統(tǒng)依次恢復電流。其中，各直流子系統(tǒng)的多饋入直流功率恢復強度可根據(jù)系統(tǒng)實際拓撲或者仿真模型實時或預先計算得到。為了便于公眾理解，下面以一個具體實施例來對本發(fā)明技術(shù)方案進行詳細說明。

本實施例中的多饋入直流功率恢復強度依據(jù)系統(tǒng)仿真模型實時計算得到，系統(tǒng)故障后的協(xié)調(diào)恢復控制過程如圖1所示，具體按照以下步驟：

步驟1、建立多直流饋入系統(tǒng)的機電暫態(tài)仿真計算模型；

電力系統(tǒng)的仿真計算模型有電磁暫態(tài)模型以及機電暫態(tài)模型兩種，其中電磁暫態(tài)仿真能更好的反映直流系統(tǒng)閥側(cè)的參數(shù)，但是仿真規(guī)模小，不適用于大規(guī)模電網(wǎng)的仿真計算，因此本實施例中的系統(tǒng)采用機電暫態(tài)模型進行仿真計算。發(fā)電機模型采用考慮次暫態(tài)電勢E″_q、E″_d變化，計及勵磁系統(tǒng)與電力系統(tǒng)穩(wěn)定器的6階模型；負荷根據(jù)實際系統(tǒng)采用不同比例恒電流、恒阻抗、恒功率靜態(tài)負荷與馬達負荷結(jié)合的模型；直流系統(tǒng)采用含直流電壓與直流電流測量環(huán)節(jié)、低壓限流環(huán)節(jié)與觸發(fā)控制環(huán)節(jié)，并采用實際直流系統(tǒng)整流側(cè)逆變側(cè)控制方式的直流準穩(wěn)態(tài)模型。

步驟2、根據(jù)實際系統(tǒng)的模型數(shù)據(jù)，讀取各直流子系統(tǒng)的額定直流功率，并將各直流額定功率求和得總直流傳輸功率，用總直流傳輸功率除以各直流子系統(tǒng)的額定直流功率，分別計算各直流子系統(tǒng)的功率比，計算公式如下；

式中，P_dN為直流額定傳輸功率，n為多饋入系統(tǒng)的直流落點數(shù)。

步驟3、根據(jù)所述多直流饋入系統(tǒng)機電暫態(tài)仿真計算模型，在各直流子系統(tǒng)的逆變站換流母線處設(shè)置三相短路故障，計算短路電流，再與各換流母線的額定電壓相乘，得到各直流子系統(tǒng)的三相短路容量，公式如下：

式中，U_ni、I_si分別為換流母線i的額定電壓以及在換流母線i處發(fā)生三相短路故障后短路電流的有效值。

步驟4、根據(jù)所述多直流饋入系統(tǒng)仿真計算模型，設(shè)置各換流站換流母線電壓為額定值、直流功率為額定值，計算各換流站交流濾波器和并聯(lián)電容器提供的三相基頻無功功率Q_ci。

步驟5、根據(jù)戴維南等效定理，針對要研究的兩回直流，以直流子系統(tǒng)i,j為例，僅保留所述多直流饋入系統(tǒng)中的換流母線i,j，將剩余外部系統(tǒng)簡化為一個等值電源、阻抗支路，利用此等值網(wǎng)絡(luò)計算換流母線j的暫態(tài)電壓支撐強度，公式如下：

式中，X_eij和X_ej分別為僅保留母線i,j的等值網(wǎng)中i,j節(jié)點間的轉(zhuǎn)移阻抗和節(jié)點j與等值電源間的支路阻抗，I_TVSI,ji表示換流母線i故障后，換流母線j維持自身暫態(tài)電壓水平能力的指標值。按照同樣的方法可以計算所有直流子系統(tǒng)的暫態(tài)電壓支撐強度。

多直流饋入系統(tǒng)受端電網(wǎng)故障后導致直流連鎖換相失敗的根本原因是換流母線電壓的大幅下降，而換流母線電壓跌落主要和短路節(jié)點與換流母線間的等值電氣距離以及換流母線與電源點間的等值電氣距離兩個因素有關(guān)，而暫態(tài)電壓支撐強度很好的體現(xiàn)了上述兩個因素，是一個清晰的物理概念，既體現(xiàn)了多直流饋入系統(tǒng)的電網(wǎng)結(jié)構(gòu)，也很好的衡量了各直流子系統(tǒng)間的相互作用。

步驟6、根據(jù)步驟2至步驟5所得各直流子系統(tǒng)額定功率、功率比、換流母線三相短路容量、三相基頻無功功率、暫態(tài)電壓支撐強度，分別計算各直流子系統(tǒng)的多饋入直流功率恢復強度，計算公式如下：

本發(fā)明的多饋入直流功率恢復強度由各直流子系統(tǒng)的功率比與用暫態(tài)電壓支撐強度作為直流功率加權(quán)系數(shù)的多饋入短路比相乘得到，同時反映了受端交流電網(wǎng)的強度、各直流子系統(tǒng)的額定傳輸功率大小、各直流子系統(tǒng)間的相互作用；多饋入直流功率恢復強度越大，則表明該直流子系統(tǒng)在恢復時對系統(tǒng)的沖擊越小。

步驟7、對由步驟6計算所得多饋入直流功率恢復強度從大到小進行排序，功率恢復強度值越大，則說明該回直流在故障后的恢復過程中對系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響越小，可以優(yōu)先恢復該回直流并利用其對電壓的支撐作用帶動剩余直流系統(tǒng)更好的恢復。根據(jù)多饋入直流功率恢復強度的排序結(jié)果確定各回直流系統(tǒng)故障后的恢復順序，并生成各直流子系統(tǒng)在故障清除后電流恢復階段的電流恢復指令：多饋入直流功率恢復強度最大的直流子系統(tǒng)按照原有控制參數(shù)設(shè)定的電流恢復速度進行故障后的優(yōu)先恢復，其余直流子系統(tǒng)在此基礎(chǔ)上，按照故障后的恢復順序依次將電流恢復至額定值的時間往后延遲100ms，以不同的恢復速度，實現(xiàn)多直流饋入系統(tǒng)故障后的協(xié)調(diào)恢復。為更好的表達多直流饋入系統(tǒng)故障后的協(xié)調(diào)恢復策略，圖2給出了一個四饋入系統(tǒng)的電流恢復指令示意圖。