CN101807793A - 双极直流输电系统单极闭锁时输送功率减少量的测算方法 - Google Patents

Abstract

本发明属电力系统及自动化技术领域，包括以下步骤：1)确认当前是直流双极运行；2)获取直流极是否运行于“降压运行状态”的信息；3)获取直流极每一极在当前运行状态下(正常运行或降压运行)的最大输送功率容量信息；4)保存直流极每一极当前实际输送功率和双极实际输送功率之和等数据；5)实时检测直流极是否单极闭锁；6)在一定时间内实时检测未闭锁极当前输送功率和装置电流或功率突变量启动前输送功率相比的功率增加量，该时间由直流极控制系统的控制方式和特性决定；7)计算出单极闭锁时输送功率减少量。

Description

双极直流输电系统单极闭锁时输送功率减少量的测算方法

技术领域

本发明属于电力系统及自动化技术领域。

背景技术

电力系统在遭受故障等扰动后，可能产生安全稳定问题，导致大规模停电、功率振荡或频率、电压等参数严重越限，造成用电设备损坏或工厂生产的产品不合格。对于交流联网的电力系统来说，对联络线故障一般分析其暂态稳定性、热稳定性和诸如电压稳定、频率稳定等问题；而对于直流联网的电力系统，由于直流极两侧的电网不存在同步问题，因此，一般只考虑直流极故障闭锁后两个电网各自可能出现的风险；对于交直流混联的电力系统，直流极故障可能会导致大量潮流在交流联络线间穿越，可能会造成交流联络线断面的失稳和严重过载。

具体到双极直流输电系统，若发生单极闭锁故障，直观表现是输电侧可能“窝电”，电力输送不出去，导致交流系统频率升高；受电侧由于接受的电能输入减少，可能导致频率降低。因此，必须采取措施，确保在遭受扰动后的电网能够保持安全稳定运行，各项主要电能参数在允许的范围内，必要时切除部分负荷或机组。而控制措施能够尽可能的准确，切除负荷或切除机组的控制量能否尽可能的精确，很大程度上取决于输送功率减少量的计算结果是否准确。

传统使用的做法仅计及直流极故障前的输送功率大小，将该功率大小作为控制量直接用于控制措施的选取。然而，由于直流极控系统技术的进步，极控系统在有些运行控制方式下，在发生单极故障闭锁后，极控系统能够将该故障极在闭锁前的输送功率全部或部分的转移到正常运行的另一极上，其能力和速率受直流极控系统本身特性、当前输送潮流容量的大小以及直流极的运行方式共同决定。

因此，本发明提出了双极直流输电系统单极闭锁时输送功率减少量的测算方法，它能够整合更全面的信息，可以提高输送功率减少量的计算精度，并最终使得电网稳定控制措施的选取更加有效，控制量的执行更加精确、经济，稳定控制所付出的代价更小。

发明内容

本发明目的是：实现面向直流系统运行方式、直流极控系统特性和当前实时输送功率信息等数据的整合，提高电力系统双极直流输电(系统)在单极闭锁时输送功率减少量的测算精度。

本发明采用以下的技术方案来实现，包括下述步骤：

1)确认当前直流极的运行方式是否为双极运行，当双极运行标识符Double_Pole_Flag＝1时，判断为双极运行，当双极运行标识符Double_Pole_Flag＝0时，判断为单极运行；

只有在双极运行方式单极故障闭锁的情况下，才需要综合各种信息来计算功率减少量；在单极运行方式下发生单极闭锁，功率减少量就是该闭锁故障前极输送功率；双极运行方式下发生双极闭锁，功率减少量就是双极故障闭锁前的输送功率。

2)获取直流极是否运行于降压运行状态及降压幅度，当降压运行标识符Dc_Step_Down＝1时，判断为处于降压运行状态，当降压运行标识符Dc_Step_Down＝0时，判断为正常运行状态；

直流极是否运行于“降压运行状态”及降压幅度等信息决定该直流极能够输送的最大功率值的大小。

3)获取直流极每一极在当前运行状态下的最大输送功率的容量，正常运行状态时最大输送功率的容量为P_max1，降压运行状态时最大输送功率的容量P_max2；

准确获取当前运行方式下最大输送功率的数据，才能计算出功率减少量。一般正常运行时，最大输送功率为额定功率的1.1倍，当降压运行于70％额定电压时，该直流极能够输送的最大功率为额定功率0.7倍。

4)保存直流极每一极当前实际输送功率，极I当前实际输送功率为P₁、极II当前实际输送功率为P₂和双极实际输送功率之和P_h；

考虑到直流极控系统的调节能力和速率，需保持一个合适的数据窗口。

5)实时检测直流极是否发生单极闭锁故障；

只有检测到发生单极闭锁故障，才存在输送功率减少。

6)在一定时间Ts内实时检测未闭锁极当前实际输送功率P_s1和装置突变量启动前输送功率相比的功率增加量(ΔP)，当ΔP＞＝P_s1时，就认为功率转移成功；时间Ts由直流极控制系统的控制方式和特性决定；

判断直流极控系统是否将故障极的输送功率向正常极转移。若在一定时间内没有检测到功率明显的增加，则表明极控系统未能实现将故障极的功率转移到正常极；如在一定时间内检测到功率明显的增加，则表明极控系统将故障极的功率部分或全部转移到正常极。

7)当直流在双极运行、非降压运行方式，即双极运行标识符Double_Pole_Flag＝1，降压运行标识符Dc_Step_Down＝0时，

(a)如检测到极I故障闭锁，如在Ts时间内检测到极II的功率变化量ΔP＞＝P_s1，说明极I故障前所传输的功率部分或全部成功转移到极II，极I闭锁时，输送功率减少量P_loss＝P_h-P_max1；如在Ts时间内没有检测到极II的ΔP＞＝P_s1，说明极I故障前所传输的功率没有转移到极II，极I闭锁时，输送功率减少量P_loss＝P₁；

(b)如检测到极II故障闭锁，如在Ts时间内检测到极I的功率变化量ΔP＞＝P_s1，说明极II故障前所传输的功率部分或全部成功转移到极I，极II闭锁时，输送功率减少量为P_loss＝P_h-P_max1；如在Ts时间内没有检测到极I的ΔP＞＝P_s1，说明极II故障前所传输的功率没有转移到极I，极II闭锁时，输送功率减少量为P_loss＝P₂。

当直流在双极运行、降压运行方式，即双极运行标识符Double_Pole_Flag＝1，降压运行标识符Dc_Step_Down＝1时，

(c)如检测到极I故障闭锁，如在Ts时间内检测到极II的功率变化量ΔP＞＝P_s1，说明极I故障前所传输的功率部分或全部成功转移到极II，极I闭锁时，输送功率减少量P_loss＝P_h-P_max2；如在Ts时间内没有检测到极II的ΔP＞＝P_s1，说明极I故障前所传输的功率没有转移到极II，极I闭锁时，输送功率减少量P_loss＝P₁。

(d)如检测到极II故障闭锁，如在Ts时间内检测到极I的功率变化量ΔP＞＝P_s1，说明极II故障前所传输的功率部分或全部成功转移到极I，极II闭锁时，输送功率减少量P_loss＝P_h-P_max2；如在Ts时间内没有检测到极I的ΔP＞＝P_s1，说明极II故障前所传输的功率没有转移到极I，极II闭锁时，输送功率减少量P_loss＝P₂。

效果和优点：

本发明依据直流极运行方式和直流极控系统自身的特性，通过获取各项参数并实时检测运行信息和极故障信息，精确计算出在直流极故障后导致的输送功率减少量，从而能够提高控制措施的准确性，能够以最小的代价和最经济的手段解决直流极闭锁导致的安全稳定风险。

附图说明

图1是本发明方法的流程图，

图2是实施例直流双极运行发生单极闭锁时直流输送功率减少量计算流程。

具体实施方式

下面结合附图1，对本发明方法进行详细描述。

图1中第1部分为获取参数信息，包含了上述步骤1至步骤3的内容，目的是能够对输电网架进行数学描述。

图1中第2部分是实时计算运行信息并检测直流极故障。

图1中第3部分是检测直流极控系统是否正确启动，目的是准确的得出正常运行直流极当前的最大输送能力。

图1中第4部分就是依据以上的信息计算出精确的输送功率减少量。

本方法已试验性应用在某发输电稳控系统某换流站稳定控制装置中，直流输电双极运行，正常运行时，每极额定传输功率为1500MW，按设计要求，最大传输功率为额定功率的1.1倍，即P_max1＝1650MW；降压运行时，按设计要求，一般处于额定电压的70％，此时，最大输送功率为额定功率的70％，即P_max2＝1050，根据直流极控系统的特性，Ts设定为30ms，功率变化量定值Ps设定为70MW，在双极运行发生单极故障闭锁(以极I故障闭锁为例，极II故障测算类似)时计算直流输送功率变化量时，测算方法如图2所示。

Claims (1)

1.双极直流输电系统单极闭锁时输送功率减少量的测算方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)确认当前直流极的运行方式是否为双极运行，当双极运行标识符

Double_Pole_Flag＝1时，判断为双极运行，当双极运行标识符

Double_Pole_Flag＝0时，判断为单极运行；

2)获取直流极是否运行于降压运行状态及降压幅度，当降压运行标识符

Dc_Step_Down＝1时，判断为处于降压运行状态，当降压运行标识符

Dc_Step_Down＝0时，判断为正常运行状态；

3)获取直流极每一极在当前运行状态下的最大输送功率的容量，正常运行状态时最大输送功率的容量为P_max1，降压运行状态时最大输送功率的容量为P_max2；

4)保存直流极每一极的当前实际输送功率，极I当前实际输送功率为P₁、极II当前实际输送功率为P₂，双极实际输送功率之和P_h；

5)实时检测直流极是否发生单极闭锁故障；

6)在一定时间Ts内实时检测未闭锁极当前实际输送功率P_s1和装置突变量启动前输送功率相比的功率增加量(ΔP)，当ΔP＞＝P_s1时，就认为功率转移成功；时间Ts由直流极控制系统的控制方式和特性决定；

7)当直流在双极运行、非降压运行方式，即双极运行标识符Double_Pole_Flag＝1，降压运行标识符Dc_Step_Down＝0时，

(a)如检测到极I故障闭锁，如在Ts时间内检测到极II的功率变化量ΔP＞＝P_s1，说明极I故障前所传输的功率部分或全部成功转移到极II，极I闭锁时，输送功率减少量P_loss＝P_h-P_max1；如在Ts时间内没有检测到极II的ΔP＞＝P_s1，说明极I故障前所传输的功率没有转移到极II，极I闭锁时，输送功率减少量P_loss＝P₁；

(b)如检测到极II故障闭锁，如在Ts时间内检测到极I的功率变化量ΔP＞＝P_s1，说明极II故障前所传输的功率部分或全部成功转移到极I，极II闭锁时，输送功率减少量为P_loss＝P_h-P_max1；如在Ts时间内没有检测到极I的ΔP＞＝P_s1，说明极II故障前所传输的功率没有转移到极I，极II闭锁时，输送功率减少量为P_loss＝P₂。

当直流在双极运行、降压运行方式，即双极运行标识符Double_Pole_Flag＝1，降压运行标识符Dc_Step_Down＝1时，

(c)如检测到极I故障闭锁，如在Ts时间内检测到极II的功率变化量ΔP＞＝P_s1，说明极I故障前所传输的功率部分或全部成功转移到极II，极I闭锁时，输送功率减少量P_loss＝P_h-P_max2；如在Ts时间内没有检测到极II的ΔP＞＝P_s1，说明极I故障前所传输的功率没有转移到极II，极I闭锁时，输送功率减少量P_loss＝P₁。

(d)如检测到极II故障闭锁，如在Ts时间内检测到极I的功率变化量ΔP＞＝P_s1，说明极II故障前所传输的功率部分或全部成功转移到极I，极II闭锁时，输送功率减少量P_loss＝P_h-P_max2；如在Ts时间内没有检测到极I的ΔP＞＝P_s1，说明极II故障前所传输的功率没有转移到极I，极II闭锁时，输送功率减少量P_loss＝P₂。

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