本發(fā)明屬于電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定分析的技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種針對多直流線路送出孤島的頻率協(xié)調(diào)控制方法。

背景技術(shù)：

南方電網(wǎng)區(qū)域資源特性及經(jīng)濟(jì)發(fā)展不平衡性，決定了南方電網(wǎng)在相當(dāng)長一段時(shí)間內(nèi)需要進(jìn)行西電東送與跨區(qū)域的資源優(yōu)化配置。云南水電資源豐富，作為南方電網(wǎng)大型水電外送基地，隨著電力外送規(guī)模的不斷擴(kuò)大，到2016年，魯西直流背靠背工程和±500kV永仁至富寧直流工程建成投運(yùn)后，云南電網(wǎng)將6回直流輸電系統(tǒng)與南方電網(wǎng)主網(wǎng)實(shí)現(xiàn)異步聯(lián)網(wǎng)。作為多直流、不同類型直流集中送出的孤島電網(wǎng)，云南電網(wǎng)面臨的安全穩(wěn)定問題由聯(lián)網(wǎng)方式下的功角穩(wěn)定問題變?yōu)楣聧u運(yùn)行方式下的頻率穩(wěn)定問題。

直流輸電系統(tǒng)雖然有諸多優(yōu)點(diǎn)，但相對交流系統(tǒng)也存在一些問題。當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生單回或多回直流閉鎖或雙極閉鎖，由于網(wǎng)內(nèi)功率過剩，系統(tǒng)頻率將升高，引起的后果比較嚴(yán)重。因此在出現(xiàn)直流系統(tǒng)多極閉鎖故障后，系統(tǒng)需要大量切機(jī)，切除其配套電源。由于直流系統(tǒng)配套電源的容量都較大，單臺機(jī)組的額定容量均在600MW以上，因此若故障后能采取某些措施，在保證系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的基礎(chǔ)上少切機(jī)，將會給電網(wǎng)帶來極大的經(jīng)濟(jì)效益。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有技術(shù)所存在的上述技術(shù)缺陷，為解決直流閉鎖引起的孤島電網(wǎng)頻率問題，本發(fā)明提出了一種針對多直流線路送出孤島的頻率協(xié)調(diào)控制方法。

本發(fā)明具體采用以下技術(shù)方案。

一種針對多直流線路送出孤島的頻率協(xié)調(diào)控制方法，其特征在于：

當(dāng)多直流線路中出現(xiàn)單極、雙極直流閉鎖故障，采用直流功率提升指令、直流頻率限制器、發(fā)電機(jī)調(diào)速器一次調(diào)頻、穩(wěn)控分輪次切機(jī)的控制手段，對孤島電網(wǎng)嚴(yán)重故障下的頻率進(jìn)行緊急控制。

一種針對多直流線路送出孤島的頻率協(xié)調(diào)控制方法，其特征在于，所述頻率協(xié)調(diào)控制方法包括以下步驟：

(1)獲取每回直流線路實(shí)時(shí)輸送的實(shí)時(shí)功率值，根據(jù)直流線路的過載能力，計(jì)算每回直流線路能夠?qū)崟r(shí)調(diào)制的功率大?。?/p>

(2)判斷是否有直流線路發(fā)生單極閉鎖或雙極閉鎖，若是，則執(zhí)行步驟(3)，否則，返回步驟(1)；

(3)判斷各回直流線路對應(yīng)的控制通道是否都正常，若是，則執(zhí)行步驟(4)，否則，執(zhí)行步驟(5)；

(4)所有直流線路利用直流功率提升指令提升所有直流線路中的直流功率，減少孤島電網(wǎng)功率不平衡量，然后進(jìn)入步驟(6)；

(5)控制通道正常的直流線路利用直流功率提升指令提升直流線路中的直流功率，減少孤島電網(wǎng)功率不平衡量，隨后判斷孤島電網(wǎng)頻率變化量Δf是否在直流頻率限制器FLC的動作死區(qū)dead_flc內(nèi)，當(dāng)孤島電網(wǎng)頻率變化量Δf大于直流頻率限制器FLC的動作死區(qū)dead_flc時(shí)，則控制通道中斷的直流線路利用直流頻率限制器FLC對孤島電網(wǎng)頻率進(jìn)行調(diào)節(jié)，然后進(jìn)入步驟(6)；當(dāng)孤島電網(wǎng)頻率變化量Δf小于直流頻率限制器FLC的動作死區(qū)dead_flc時(shí)，直接進(jìn)入步驟(6)；

(6)判斷孤島電網(wǎng)的頻率變化量Δf是否大于發(fā)電機(jī)調(diào)速器的動作死區(qū)dead_gov，如果是，則利用發(fā)電機(jī)調(diào)速器進(jìn)行一次調(diào)頻，然后進(jìn)入步驟(7)；否則返回步驟(1)；

(7)判斷孤島電網(wǎng)頻率是否在切機(jī)頻率門檻值freq_cut以上，如果是，則啟動安全穩(wěn)定控制裝置，根據(jù)離線仿真制定的控制策略表，分輪次切除發(fā)電機(jī)組；否則，返回步驟(1)。

本發(fā)明進(jìn)一步包括以下優(yōu)選方案：

在步驟(1)中，柔性直流輸電線路采用1.0p.u.過負(fù)荷作為功率調(diào)節(jié)上限，常規(guī)直流輸電線路采用1.2p.u.過負(fù)荷作為功率調(diào)節(jié)上限，其中，p.u.是指常規(guī)直流輸電線路或柔性直流輸電線路額定功率標(biāo)幺值。

步驟(4)包括以下內(nèi)容：

4.1根據(jù)發(fā)生閉鎖的直流線路的故障前功率，得到孤島電網(wǎng)功率不平衡量ΔP；

4.2根據(jù)步驟(1)獲取的各直流線路能夠?qū)崟r(shí)調(diào)制的功率大小，將需要調(diào)整的孤島電網(wǎng)功率不平衡量ΔP平均分配給發(fā)生閉鎖的直流線路的正常運(yùn)行極和其它正常運(yùn)行的直流線路。

步驟(5)包括以下內(nèi)容：

5.1根據(jù)發(fā)生閉鎖的直流線路的故障前功率，得到孤島電網(wǎng)功率不平衡量ΔP；

5.2根據(jù)步驟(1)獲取的各直流線路能夠?qū)崟r(shí)調(diào)制的功率大小，將需要調(diào)整的孤島電網(wǎng)功率不平衡量ΔP平均分配給發(fā)生閉鎖的直流的正常運(yùn)行極和其它控制通道正常且正常運(yùn)行的直流線路；

5.3若控制通道正常的直流線路的有功功率提升，未能將孤島電網(wǎng)頻率控制在直流頻率限制器FLC的動作死區(qū)dead_flc內(nèi)，則利用控制通道中斷的正常運(yùn)行的直流線路的直流頻率限制器FLC對孤島電網(wǎng)頻率進(jìn)行調(diào)節(jié)。

在步驟(6)中，發(fā)電機(jī)調(diào)速器的死區(qū)與直流頻率限制器FLC的死區(qū)互相配合，令dead_gov>dead_flc，直流頻率限制器FLC在孤島電網(wǎng)的頻率超過其死區(qū)dead_flc后啟動。

本發(fā)明具有以下有益的技術(shù)效果：

本發(fā)明針對多直流送出孤島的系統(tǒng)運(yùn)行特點(diǎn)，提出了一套基于直流功率提升指令、直流頻率限制器(FLC)、發(fā)電機(jī)調(diào)速器一次調(diào)頻、穩(wěn)控分輪次切機(jī)的控制手段，對孤島電網(wǎng)嚴(yán)重故障下的頻率進(jìn)行緊急控制。能夠?qū)螛O和雙極直流閉鎖故障造成的系統(tǒng)頻率升高控制在合理范圍，避免大量切除直流配套電源，是一種高效的孤島電網(wǎng)頻率控制手段。

附圖說明

圖1所示為本發(fā)明針對多直流線路送出孤島的頻率協(xié)調(diào)控制方法的流程示意圖。

圖2所示為某電網(wǎng)異步聯(lián)網(wǎng)電網(wǎng)結(jié)構(gòu)圖。

圖3所示為本發(fā)明實(shí)施例在發(fā)生B直流單極閉鎖，各直流控制通道健全情況下孤島電網(wǎng)頻率的仿真結(jié)果。

圖4所示為本發(fā)明實(shí)施例在發(fā)生B直流單極閉鎖，A直流控制通道中斷情況下孤島電網(wǎng)頻率的仿真結(jié)果。

圖5所示為本發(fā)明實(shí)施例在發(fā)生B直流雙極閉鎖，各直流控制通道健全情況下孤島電網(wǎng)頻率的仿真結(jié)果。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合說明書附圖對本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)一步詳細(xì)表述。

一種針對多直流線路送出孤島的頻率協(xié)調(diào)控制方法，包括以下步驟：

(1)獲取每回直流線路實(shí)時(shí)輸送的實(shí)時(shí)功率值，根據(jù)直流線路的過載能力，計(jì)算每回直流線路能夠?qū)崟r(shí)調(diào)制的功率大小。其中，柔性直流輸電線路采用1.0p.u.過負(fù)荷作為功率調(diào)節(jié)上限，常規(guī)直流輸電線路采用1.2p.u.過負(fù)荷作為功率調(diào)節(jié)上限，其中，p.u.是指常規(guī)直流輸電線路或柔性直流輸電線路額定功率標(biāo)幺值；

(2)判斷每回直流線路是否發(fā)生單極閉鎖或雙極閉鎖，若是，則執(zhí)行步驟(3)，否則，返回步驟(1)；

(3)判斷各回直流線路對應(yīng)的控制通道是否都正常，若是，則執(zhí)行步驟(4)，否則，執(zhí)行步驟(5)；

(4)所有直流線路利用直流功率提升指令提升所有直流線路中的直流功率，減少孤島電網(wǎng)功率不平衡量，然后進(jìn)入步驟(6)；

步驟(4)包括以下內(nèi)容：

4.1根據(jù)發(fā)生閉鎖的直流線路的故障前功率，得到孤島電網(wǎng)功率不平衡量ΔP；

4.2根據(jù)步驟(1)獲取的各直流線路能夠?qū)崟r(shí)調(diào)制的功率大小，將需要調(diào)整的孤島電網(wǎng)功率不平衡量ΔP平均分配給發(fā)生閉鎖的直流線路的正常運(yùn)行極和其它正常運(yùn)行的直流線路。

(5)控制通道正常的直流線路利用直流功率提升指令提升直流線路中的直流功率，減少孤島電網(wǎng)功率不平衡量，隨后判斷孤島電網(wǎng)頻率變化量Δf是否在直流頻率限制器FLC的動作死區(qū)dead_flc內(nèi)，當(dāng)孤島電網(wǎng)頻率變化量Δf大于直流頻率限制器FLC的動作死區(qū)dead_flc時(shí)，則控制通道中斷的直流線路利用直流頻率限制器FLC對孤島電網(wǎng)頻率進(jìn)行調(diào)節(jié)，然后進(jìn)入步驟(6)；當(dāng)孤島電網(wǎng)頻率變化量Δf小于直流頻率限制器FLC的動作死區(qū)dead_flc時(shí)，直接進(jìn)入步驟(6)；

其中，dead_flc的取值范圍為(0.0Hz，50.0Hz)。而在本申請實(shí)施例中優(yōu)選取0.1Hz。

步驟(5)包括以下內(nèi)容：

5.1根據(jù)發(fā)生閉鎖的直流線路的故障前功率，得到孤島電網(wǎng)功率不平衡量ΔP；

5.2根據(jù)步驟(1)獲取的各直流線路能夠?qū)崟r(shí)調(diào)制的功率大小，將需要調(diào)整的孤島電網(wǎng)功率不平衡量ΔP平均分配給發(fā)生閉鎖的直流的正常運(yùn)行極和其它控制通道正常且正常運(yùn)行的直流線路；

5.3若控制通道正常的直流線路的有功功率提升，未能將孤島電網(wǎng)頻率控制在直流頻率限制器(FLC)的動作死區(qū)dead_flc內(nèi)，則利用控制通道中斷的正常運(yùn)行的直流線路的直流頻率限制器FLC對孤島電網(wǎng)頻率進(jìn)行調(diào)節(jié)。

(6)判斷孤島電網(wǎng)的頻率變化量Δf是否大于孤島電網(wǎng)內(nèi)參與調(diào)頻機(jī)組的調(diào)速器的動作死區(qū)dead_gov，如果是，則利用發(fā)電機(jī)調(diào)速器進(jìn)行一次調(diào)頻，然后進(jìn)入步驟(7)；否則返回步驟(1)；

其中，dead_gov取值范圍為(0.0Hz，50.0Hz)，本申請實(shí)施例優(yōu)選0.15Hz。

在步驟(6)中，發(fā)電機(jī)調(diào)速器的死區(qū)與直流頻率限制器FLC的死區(qū)互相配合，令dead_gov>dead_flc，直流頻率限制器FLC在孤島電網(wǎng)的頻率超過其死區(qū)dead_flc后啟動。

(7)判斷孤島電網(wǎng)頻率是否在切機(jī)頻率門檻值freq_cut以上，如果是，則啟動安全穩(wěn)定控制裝置，根據(jù)離線仿真制定的控制策略表，分輪次切除發(fā)電機(jī)組；否則，返回步驟(1)。

其中，freq_cut取值范圍為(0.0Hz，50.0Hz)，本申請實(shí)施例優(yōu)選0.5Hz。

下面結(jié)合圖2～圖5說明根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的上述方法。

圖2示出某電網(wǎng)異步聯(lián)網(wǎng)電網(wǎng)結(jié)構(gòu)圖。建立包含A直流、B直流、C直流和D直流在內(nèi)的仿真模型。A直流為±500kV的雙回四極常規(guī)直流，額定有功功率4*1600MW＝6400MW；B直流為±800kV的雙極常規(guī)直流，額定有功功率2*2500MW＝5000MW；C直流為±800kV的雙極常規(guī)直流，額定有功功率2*2500MW＝5000MW；D直流為柔直與常規(guī)直流各一回，額定電壓320kV，額定有功功率2000MW；四條直流在整流側(cè)都具有了直流頻率限制器和功率提升/回降功能，直流頻率限制器死區(qū)為0.1Hz。A直流配套機(jī)組A1水電廠9臺機(jī)，裝機(jī)容量為9*770＝6930MW；B直流配套機(jī)組B1水電廠4臺機(jī)，裝機(jī)容量為4*600＝2400MW，B2水電廠6臺機(jī)，裝機(jī)容量為6*700＝4200MW；C直流配套機(jī)組C1水電廠9臺機(jī)，裝機(jī)容量為9*650MW＝5850MW；送端電網(wǎng)側(cè)火電機(jī)組模型，總裝機(jī)容量為12*600MW＝7200MW?；痣姍C(jī)組和水電機(jī)組的頻率死區(qū)設(shè)置為0.15Hz。

圖3示出了B直流功率5000MW時(shí)發(fā)生單極閉鎖故障，各直流控制通道健全情況下孤島電網(wǎng)頻率的仿真結(jié)果。B直流發(fā)生單極閉鎖后，孤島電網(wǎng)功率不平衡量ΔP＝2500MW。根據(jù)柔性直流輸電線路采用1.0p.u.過負(fù)荷作為功率調(diào)節(jié)上限，常規(guī)直流輸電線路采用1.2p.u.過負(fù)荷作為功率調(diào)節(jié)上限，計(jì)算出此時(shí)A直流、C直流、D直流、B直流非故障極的可調(diào)功率，利用直流線路的功率提升指令提升所有直流線路中的直流功率。采用上述措施后，孤島電網(wǎng)頻率變化量Δf小于調(diào)頻機(jī)組的動作死區(qū)0.15Hz，機(jī)組一次調(diào)頻未動作。最終電網(wǎng)頻率恢復(fù)到49.95Hz。

圖4示出了B直流功率5000MW時(shí)發(fā)生單極閉鎖故障，A直流控制通道中斷情況下孤島電網(wǎng)頻率的仿真結(jié)果。B直流發(fā)生單極閉鎖，孤島電網(wǎng)功率不平衡量ΔP＝2500MW。根據(jù)柔性直流輸電線路采用1.0p.u.過負(fù)荷作為功率調(diào)節(jié)上限，常規(guī)直流輸電線路采用1.2p.u.過負(fù)荷作為功率調(diào)節(jié)上限，計(jì)算出此時(shí)C直流、D直流、B直流非故障極的可調(diào)功率，利用直流線路的功率提升指令提升上述直流線路中的直流功率。但是以上措施未能將孤島電網(wǎng)頻率變化量Δf限制在直流頻率限制器(FLC)的動作死區(qū)0.1Hz內(nèi)，利用A直流頻率限制器FLC對孤島電網(wǎng)頻率進(jìn)行調(diào)節(jié)。采用上述措施后，孤島電網(wǎng)頻率變化量Δf小于調(diào)頻機(jī)組的動作死區(qū)0.15Hz，機(jī)組一次調(diào)頻未動作。最終電網(wǎng)頻率恢復(fù)到50.1Hz。

圖5示出了B直流功率5000MW時(shí)發(fā)生雙極閉鎖故障，各直流控制通道健全情況下孤島電網(wǎng)頻率的仿真結(jié)果。B直流發(fā)生雙極閉鎖，孤島電網(wǎng)功率不平衡量ΔP＝5000MW。根據(jù)柔性直流輸電線路采用1.0p.u.過負(fù)荷作為功率調(diào)節(jié)上限，常規(guī)直流輸電線路采用1.2p.u.過負(fù)荷作為功率調(diào)節(jié)上限，計(jì)算出此時(shí)A直流、C直流、D直流的可調(diào)功率，利用直流線路的功率提升指令提升所有直流線路中的直流功率。采用上述措施后，孤島電網(wǎng)頻率變化量Δf仍然大于調(diào)頻機(jī)組的動作死區(qū)0.15Hz，利用發(fā)電機(jī)調(diào)速器進(jìn)行一次調(diào)頻。采用上述措施后，孤島電網(wǎng)頻率變化量Δf仍然大于切機(jī)門檻值0.5Hz，切除B2電廠3臺發(fā)電機(jī)。最終電網(wǎng)頻率恢復(fù)到50.1Hz。

以上所述，僅為本發(fā)明較佳的具體實(shí)施方式，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉該技術(shù)的人在本發(fā)明所揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)該以權(quán)利要求的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。