一种直流闭锁故障后的电网交直流协调控制方法技术

本发明专利技术提供一种直流闭锁故障后的电网交直流协调控制方法，该方法基于WAMS得到的电网运行数据，提取电网特征量，计算区域电网联络线静态稳定运行极限功率；根据区域电网发生的扰动信息，计算联络线功率波动峰值超调量；基于联络线功率头摆峰值理论及不平衡功率再分配理论计算需要采取的切负荷量化控制措施。本发明专利技术提出的方法利用直流功率紧急控制，实现大容量直流受端华中电网特高压交流系统与直流系统间控制措施的协调配合，可替代或减少华中电网切负荷量，有效提升电网安全与运行效率，缓解电网不平衡冲击功率影响范围广、切负荷量大等压力。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电网控制
，具体涉及一种直流闭锁故障后的电网交直流协调 控制方法。
技术介绍
哈密一郑州800kV直流输电工程（简称"大容量直流"）是疆电外送第一条特高压 直流输电工程，也是我国第一个风火打捆、直流送出工程。随着大容量直流工程的投运，对 直流送端西北新疆750kV交流互联电网和直流受端华北-华中特高压交流互联电网的安全 稳定运行提出了更高的要求。 作为大容量直流受端交流电网，华北-华中电网在联网初期将呈现大容量交直 流混/并联运行，强直弱交问题凸现的特点。特高压示范工程扩建工程线路静稳水平为6 700MW，这一静稳水平约为单一区域电网容量的5%，属于区域电网弱联范畴（不足10% )。 随着大容量特高压直流工程的投运，直流闭锁故障导致潮流大范围转移，由于区域电网间 的弱联络线静稳裕度低，很容易导致其静稳破坏。当大容量直流闭锁后，其功率将全部通过 长治一南阳特高压线路、穿越山西、河北和山东电网。所经过的相关断面若稳定裕度不足， 则会发生功角失稳或静稳破坏。由于大容量直流正常运行功率约为8 000MW，直流输送功率 大，远大于特高压交流联络线的静稳功率裕度，强直弱交问题突出，需采取诸多安控措施方 能保证互联电网的安全稳定运行。因此，迫切需要适应电网发展需求的交流系统与直 流系统间安控措施相配合的技术。目前已有一些文献从不同角度研究了交直流协调控制，文献分别利用直流 附加控制器和功率调制控制器改善系统动态稳定性；文献设直流功率紧急转移控制器 分担故障直流功率；文献采用鲁棒协调控制设计直流附加功率控制器；文献通 过增加直流功率提高系统功角稳定性，减少切机措施量。 然而，从现有文献来看，针对大容量特高压直流工程发生直流闭锁故障后采取的 安控措施及交直流协调控制策略仍有些不足。此外，现有交直流协调控制方法大多依赖于 仿真计算，存在一定的仿真误差，无法实现安控措施的在线制定。近年来，随着基于相量测 量装置的广域测量系统（wideareameasurementsystem，WAMS)日趋完善，实时获取全网 动态响应数据成为可能，为电力系统安全稳定研究提供了新手段。为此，有必要提出一种基 于响应的交直流协调量化控制理论计算方法。 参考文献： 徐式蕴，吴萍，任大伟等.800千伏哈密郑州特高压直流输电工程安控策略研 究·北京：中国电力科学研究院，2012. 赵畹君·高压直流输电工程技术·北京：中国电力出版社，2004 :55-57. KundurP.Powersystemstabilityandcontrol.NewYork：McGraw-Hill Inc，1994 :228-229. 李兴源，邵震霞，汤广福.多馈入高压直流输电系统的分散协调控制研究. 中国电机工程学报，2005, 25 (16) :8-12. 荆勇，洪潮，杨晋柏，等.直流调制抑制南方电网区域功率振荡的研究.电 网技术，2009, 29 (20) :53-56. 余涛，沈善德，任震.华中一华东多回HVDC紧急功率转移控制的研究.电 网技术，2004, 28 (12) :1-5. ToKffV,DavidAK,HammadAE.Arobustcoordinatedcontrolscheme forHVDCtransmissionwithparallelACsystems. IEEETransactiononPower Delivery,1994,9(3) :1710-1716. 齐旭，曾德文，史大军，等.特高压直流输电对系统安全稳定影响研究.电 网技术，2006, 30 (2) :1-6. 陈汉雄，胡劲松.金沙江一期送端特高压直流输电系统的协调控制.电网 技术，2008, 32 (8) :10-14. 卢岑岑王晓茹.直流有功功率调制对四川电网暂态稳定性的影响.电网 技术，2012,36(11) :140-146. 黄震，郑超，庞晓艳，等.四川多回±800kV直流外送系统直流有功功率协调 控制·电网技术，2011，35 (5) :52-58. 王建明，孙华东，张健，等.锦屏一苏南特高压直流投运后电网的稳定特性及 协调控制策略.电网技术，2012, 36 (12) :66-70.
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提供的，该方 法实现了大容量直流受端区域电网特高压交流系统与直流系统间控制措施的协调配合，可 替代或减少另一区域电网切负荷量，有效提升电网安全与运行效率，缓解电网不平衡冲击 功率影响范围广、切负荷量大等压力。 本专利技术的目的是通过以下技术方案实现的： -种直流闭锁故障后的电网交直流协调控制的方法，所述电网为大容量直流受端 交流电网跨大区联网、且所述电网中包括弱电气连接的两大区域电网；所述区域电网至少 包括两个子系统，且其为内部电气连接紧密的子系统； 所述方法包括如下步骤： 步骤1.将所述区域电网间联络线功率波动的线性连接图等效为二阶线性系统模 型； 步骤2.按惯量分配原则，计算综合稳定控制措施量、交流安全控制效果总量及最 少切负荷量； 步骤3.确定电网交直流协调控制方案。 优选的，所述步骤1包括： 1-1.根据区域电网间的弱电气连接特性及所述子系统内部的电气连接关系，将两 个所述区域电网简化为一个区域电网与另一个区域电网间以联络线功率连接的线性连接 图； 1-2.将所述线性连接图等效为二阶线性系统模型，且所述二阶线性系统模型的振 荡频率和阻尼比与互联系统的区域振荡模式的振荡频率和阻尼比相同。 优选的，所述1-2中的所述二阶线性系统模型包括： a.若功率扰动发生在其中的一个子系统，则所述二阶线性系统模型如下式所示： (1) 式⑴中：APtle(tp)为功率扰动后的所述联络线的功率波动；ΗΣ1与ΗΣ2分别 为两个子系统的总惯性常数比ΗΣ1/ΗΣ2的分子与分母；ξ为互联系统区域振荡模式的阻 尼比；tp为扰动发生至波动峰值的时间； b.若功率扰动发生在另一子系统，则所述二阶线性系统模型如下式所示： (2)〇 优选的，所述步骤2包括： 2-1.结合所述大容量直流受端交流电网跨大区联网的稳定特征，基于惯量分配原 贝1J，计算得到综合稳定控制措施量； 2-2.根据所述区域电网的外送直流可调制量，计算得到所述切机切负荷稳定控制 措施效果总量； 2-3.确定所述最少切负荷量。 优选的，所述2-1包括： 按下式综合稳定控制措施量P7: (3) 式（3)中：PCN为长南线交流断面正常运行功率；Η?ηβ、Η?ηζ分别为两个大区域电网 的总惯量；PDe为大容量直流闭锁功率；Ρ 为长南线静态稳定极限；AP? (tp)为长南线功 率波动峰值超调量。 优选的，所述2-2包括： 按下式计算所述切机切负荷稳定控制措施效果总量Pz_ : ... (4) 式⑷中：P1〇rod)为一个区域电网送往另一个区域电网的当前第1页1 2 3 4 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种直流闭锁故障后的电网交直流协调控制的方法，所述电网为大容量直流受端交流电网跨大区联网、且所述电网中包括弱电气连接的两大区域电网；所述区域电网至少包括两个子系统，且其为内部电气连接紧密的子系统；其特征在于，所述方法包括如下步骤：步骤1.将所述区域电网间联络线功率波动的线性连接图等效为二阶线性系统模型；步骤2.按惯量分配原则，计算综合稳定控制措施量、交流安全控制效果总量及最少切负荷量；步骤3.确定电网交直流协调控制方案。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：徐式蕴，吴萍，赵兵，易俊，卜广全，
申请(专利权)人：中国电力科学研究院，国家电网公司，
类型：发明
国别省市：北京;11