基于廣域測量信息的機組強勵與直流緊急功率支援協(xié)調(diào)控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定控制領(lǐng)域，具體設(shè)及基于廣域測量信息的機組強勵 與直流緊急功率支援協(xié)調(diào)控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 我國地域廣闊，一次能源分布與生產(chǎn)力發(fā)展很不平衡，需要大規(guī)模遠(yuǎn)距離輸送、大 范圍消納，決定了我國需要采用遠(yuǎn)距離大容量輸電方式。近年來，隨著我國"西電東送"計 劃的實施，互聯(lián)電網(wǎng)送電規(guī)模增大，電網(wǎng)建設(shè)步伐加快，到2020年，我國將建成世界上罕見 的跨區(qū)域和遠(yuǎn)距離傳輸巨大功率的超高壓交、直流混合輸電系統(tǒng)，其運行的復(fù)雜性和難度 在國際上也是少見的。截至到2014年年底，我國已累計建成交四直"特高壓輸電工程。 根據(jù)國家大氣污染防治行動計劃實施方案，至2017年底將建成錫盟-泰州、寧東-紹興、上 海廟-臨巧、晉北-南京等4回特高壓直流輸電工程，W及淮南-南京-上海、錫盟-山東、 蒙西-天津南、愉橫-濰坊等4回特高壓交流輸電工程。隨著規(guī)模龐大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、運行方 式多變的交直流混聯(lián)大電網(wǎng)的發(fā)展，電網(wǎng)的運行特性正在發(fā)生重大的變化，由機網(wǎng)協(xié)調(diào)控 制過渡到機一網(wǎng)一直流S者的協(xié)調(diào)控制。
[0003] 互聯(lián)電網(wǎng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和運行方式越來越復(fù)雜多變，其穩(wěn)定性一旦遭到破壞，必將 造成巨大的經(jīng)濟損失和災(zāi)難性的后果。利用大容量高壓直流快速可控性，在電網(wǎng)遭受大擾 動后通過直流緊急功率支援減少臨界群機組的加速能量可有效改善互聯(lián)電網(wǎng)大擾動后的 暫態(tài)穩(wěn)定性，減少切機切負(fù)荷控制代價。目前，直流緊急功率支援在改善系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性方 面已有深入研究并得到工程應(yīng)用。但上述研究仍未解決兩個問題：
[0004] 1)沒有考慮大容量直流緊急功率支援導(dǎo)致直流近區(qū)交流線路功率激增，繼而可能 引發(fā)的線路過載或沿線電壓降低，進(jìn)而影響直流緊急功率支援效果。
[0005] 2)目前直流緊急功率支援通常作為電網(wǎng)大擾動后的單一控制措施，缺乏與傳統(tǒng)切 機切負(fù)荷控制的協(xié)調(diào)；而且，控制措施基本依賴于離線策略，大功率潮流轉(zhuǎn)移可能嚴(yán)重的過 控。
[0006] 文獻(xiàn)《基于廣域測量系統(tǒng)的發(fā)電機強勵控制方案》（電力系統(tǒng)保護(hù)與控制，2013年 3月，第41卷，第6期）提出通過提高故障后臨界群機組勵磁電壓來改變系統(tǒng)等值電磁功 率，從而影響系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性。運為解決上述第一類問題提供了思路。
[0007] 廣域測量系統(tǒng)給電力系統(tǒng)的監(jiān)測、分析和控制提供了新的手段。目前實用的相量 測量單元PMU可在廣域范圍內(nèi)同步采集多類電網(wǎng)運行狀態(tài)信息，包括母線電壓相位、發(fā)電 機內(nèi)電勢、功角等并能W較小的延時傳遞到數(shù)據(jù)中屯、站并完成同步處理。而擴展等面積準(zhǔn) 則巧EAC)可對系統(tǒng)動態(tài)軌跡進(jìn)行量化分析評估，提供詳細(xì)的穩(wěn)定裕度、分群及等值單機系 統(tǒng)的功角、加速功率等信息。運為解決上述第二類問題提供了思路。
[0008] 專利號為化200910026801. 4、專利名稱為"電力系統(tǒng)暫態(tài)安全穩(wěn)定模式中元件參 與因子識別方法"中披露了一種暫態(tài)功角穩(wěn)定發(fā)電機分群模式中發(fā)電機參與因子的識別方 法。該方法可W為本發(fā)明所利用，通過計算獲取臨界群中各發(fā)電機的暫態(tài)功角穩(wěn)定發(fā)電機 分群模式中的參與因子。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009] 本發(fā)明的目的是：基于廣域測量系統(tǒng)提供的廣域測量信息，通過同步電源強勵、常 規(guī)切機切負(fù)荷及直流緊急功率支援實現(xiàn)源-網(wǎng)-直流的協(xié)調(diào)控制，并優(yōu)先發(fā)揮直流緊急功 率支援來降低切機切負(fù)荷控制代價；同時，利用與直流功率波動靈敏度較大的同步機組強 勵來穩(wěn)定直流近區(qū)電壓，從而提高直流緊急功率支援控制效果和系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定裕度。
[0010] 具體地說，本發(fā)明是采用W下的技術(shù)方案來實現(xiàn)的，包括下列步驟：
[0011] 1)離線潮流計算機組與直流的相關(guān)系數(shù)W及交流線路與直流的相關(guān)系數(shù)，根據(jù)廣 域測量信息生成的系統(tǒng)實時運行工況，執(zhí)行步驟2)~6)，所述廣域測量信息包括發(fā)電機功 角、線路實時輸送功率和直流輸送功率；
[0012] 2)根據(jù)直流控制系統(tǒng)提供的直流實時運行狀態(tài)信息，確定可參與緊急功率支援的 直流集合D ;
[0013] 3)對預(yù)想故障集中各個預(yù)想故障進(jìn)行時域仿真，利用擴展等面積準(zhǔn)則對仿真結(jié)果 進(jìn)行量化分析，獲取發(fā)電機分群和穩(wěn)定裕度信息，并針對其中穩(wěn)定裕度為負(fù)的預(yù)想故障F， 執(zhí)行步驟3-1)~3-3)，所述發(fā)電機分群信息包括臨界群信息和余下群信息：
[0014] 3-1)計算直流集合D中各個直流的緊急功率支援優(yōu)先級指標(biāo)和功率支援方向；
[0015] 3-2)根據(jù)交流線路輸送功率水平和交流線路與直流的相關(guān)系數(shù)確定當(dāng)前工況下 直流集合D中各個直流的緊急支援功率最大值，再對直流集合D進(jìn)行求和得到允許的直流 緊急支援功率最大值A(chǔ) Dm。、；
[0016] 3-3)利用擴展等面積準(zhǔn)則計算針對預(yù)想故障F的直流緊急支援目標(biāo)功率AD，并 對該預(yù)想故障的離線切機切負(fù)荷策略進(jìn)行修正；
[0017] 4)當(dāng)監(jiān)測到預(yù)想故障F發(fā)生后，執(zhí)行修正后的離線切機切負(fù)荷控制措施，并令直 流集合D中按直流緊急功率支援優(yōu)先級指標(biāo)由大到小排序的前L個直流執(zhí)行緊急功率支 援，其中L的數(shù)值根據(jù)運L個直流系統(tǒng)的緊急支援功率最大值總和不小于直流緊 i=l. 急支援目標(biāo)功率A D為目標(biāo)來確定；
[001引 5)利用擴展等面積準(zhǔn)則計算得到的發(fā)電機分群信息，根據(jù)機組與直流的相關(guān)系數(shù) 從臨界群機組中提取直流相關(guān)機組，并發(fā)送強勵啟動命令，所述直流相關(guān)機組是與實施緊 急功率支援直流相關(guān)的機組；
[0019] 6)根據(jù)廣域測量系統(tǒng)提供的機組實時功角信息，利用擴展等面積準(zhǔn)則計算系統(tǒng)等 值單機的功角，當(dāng)?shù)戎祮螜C的功角開始反擺時，向臨界群中的直流相關(guān)機組發(fā)送強勵退出 命令，向余下群中的直流相關(guān)機組發(fā)送強勵啟動命令。
[0020] 上述技術(shù)特征的進(jìn)一步特征在于，所述步驟1)中離線潮流計算機組與直流的相 關(guān)系數(shù)W及交流線路與直流的相關(guān)系數(shù)的方法如下：
[0021] 設(shè)第i個直流的輸送功率攝動為APdi,保持第i個直流兩側(cè)換流站交流母線電壓 恒定，通過離線潮流計算全網(wǎng)交流線路的有功功率變化和機組無功功率變化，依線路有功 功率變化絕對值由大到小次序取前N條交流線路，依機組無功功率變化絕對值由大到小次 序取M臺機組，利用公式（I)計算各機組與第i個直流的相關(guān)系數(shù)W及各交流線路與第i 個直流的相關(guān)系數(shù)：
[002引式中，町.，1為第j個交流線路與第i個直流的相關(guān)系數(shù)，r 為第k個機組與第 i個直流的相關(guān)系數(shù)，其中j = 1，2，…，N，k = 1，2，…，M ;APl.為第j個交流線路的有 功功率變化，A Qc k為第k個機組的無功功率變化，A Q C m為第m個機組的無功功率變化。 [0024] 上述技術(shù)特征的進(jìn)一步特征在于，步驟3-1)中直流集合D中各個直流的直流緊急 功率支援優(yōu)先級指標(biāo)和功率支援方向的確定方法如下； 陽0巧]1)利用專利號為化200910026801. 4、專利名稱為"電力系統(tǒng)暫態(tài)安全穩(wěn)定模式中 元件參與因子識別方法"中的暫態(tài)功角穩(wěn)定發(fā)電機分群模式中發(fā)電機參與因子的識別方 法，獲取臨界群中各發(fā)電機的暫態(tài)功角穩(wěn)定發(fā)電機分群模式中的參與因子，利用公式（2) 進(jìn)行計算：
[0027] 上述式中，；C.,為第i個直流的整流側(cè)換流站與臨界群之間的綜合電氣距離和， 為第i個宜流自勺逆變側(cè)換流站?與臨界群之1'司自勺綜合電氣距離和，知臨界群中第J個 發(fā)電機的暫態(tài)功角穩(wěn)定發(fā)電機分群模式中的參與因子，為臨界群中第j個發(fā)電機與第 i個直流的整流側(cè)換流站交流母線之間的電氣距離、記,,，為臨界群中第j個發(fā)電機與第i 個直流的逆變側(cè)換流站交流母線之間的電氣距離，S為臨界群中發(fā)電機臺數(shù)；
[00測。若柏乂1,.，則對預(yù)想故障F而言，第i個直流的功率緊急支援方向為提升功 率、直流緊急功率支援優(yōu)先級指標(biāo)等于;;反之，第i個直流的功率緊急支援方向為回 降功率，直流緊急功率支援優(yōu)先級指標(biāo)等于1/Z。^,,,.。
[0029] 上述技術(shù)特征的進(jìn)一步特征在于，步驟3-2)中直流集合D中各個直流的緊急支援 功率最大值的計算方法如下：
[0030] 首先基于直流緊急功率支援優(yōu)先級指標(biāo)對直流集合D中的各個直流排序，利用公 式（3)確定各個直流的緊急支援功率最大值： 陽的1 ] ADmax.1= min (a1?Prate. l-Pac。，ADACLim.1)做
[0032] 其中，A Dmgti為第i個直流的緊急支援功率最大值，a 1為第i個直流允許的緊急 調(diào)制倍數(shù)，Prate. 1為第i個直流的額定容量，P。。1. 1為第i個直流的當(dāng)前輸送功率，A D ACUm. 1為 受N個交流線路輸電能力限制的第i個直流的緊急支援功率上