CN103956727A - 一种直流附加控制的调制功率分配方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种直流附加控制的调制功率分配方法。对直流双极的控制模式和运行状态信号进行判断：若双极中只有一极运行，采用策略一进行功率分配；若双极均运行，且一极为双极功率控制模式，另外一极为单极电流控制或单极功率控制模式，根据极2的系统状态以及所连交流电网的潮流分布、系统稳定来确定采用策略二或策略三进行功率分配；若双极均运行，且双极均为双极功率控制模式，或一极为单极电流控制或单极功率控制模式，另外一极为单极电流控制或单极功率控制模式，采用策略二进行功率分配。本发明提出的方法将调制功率在直流系统各极间合理分配，同时充分考虑接地极电流的变化对系统运行的影响，最大程度保证直流系统本身和电网运行的安全。

Description

一种直流附加控制的调制功率分配方法

技术领域

本发明属于直流输电领域，以及直流输电控制保护装置，具体涉及一种直流附加控制的调制功率分配方法。

背景技术

由于直流系统功率的快速可控性，除了基本的控制模式和基本的控制方式外，直流控制系统还设计并提供了附加控制调制功能。通过检测事先选定的反映系统变化特征的输入控制量，产生相应的功率调制量，以此影响直流输电系统输送的实际功率，从而提高交、直流联合系统的性能。最常用的包括紧功率提升和功率回降、频率控制、附加阻尼控制等功能。

现有的附加控制调制方法在调制功率在直流系统双极间的分配上，大多采用的都是平均分配，并且在一极是双极功率控制模式，一极是单极功率控制或单极电流控制模式时，如果处于双极功率控制模式工作的极由于过负荷限制或最小运行功率的限制，无法按要按求完成调制要求时，缺额的功率也不会分配给另外一极；双极均处于单极功率控制或单极电流控制模式时也存在相同的问题。这种分配方法没有充分利用直流功率的快速可控性，会造成系统的稳定性问题，造成多切机和切负荷。

另外，随着直流工程输电容量的增加，接地极直流电流的增大对接地极寿命、周边中性点接地的变压器以及其它地下设施产生不利影响，尤其是对变压器偏磁产生影响，因此在进行附加控制的调制功率分配时也必须考虑接地极电流在功率分配后产生的变化。现有的附加控制的调制功率分配方法没有考虑接地极电流因素。

发明内容

本发明的目的是提供一种新的直流附加控制的调制功率分配方法，充分利用直流系统功率的快速可控性，合理分配调制功率，最大化满足功率调制要求，解决多切机和多切负荷的问题，同时在分配过程中考虑接地极电流的变化满足系统运行的要求。

本发明的技术解决方案是：

设P_mod为直流附加控制需要调制的功率量，I_ELLIM为接地极限制电流；如果双极中只有一极运行，运行极的直流功率为P，直流电压为U，输送功率上下限分别为P_max和P_min(合称为P_LIM)，ΔP_order为待分配的调制功率，ΔP为实际分配给本极的调制功率；如果双极都运行，则双极分别称为极1和极2，极1的直流功率为P1，直流电压为U1，输送功率上下限分别为P_max1和P_min1(合称为P_LIM1)，ΔP1_order为待分配的调制功率，ΔP1为实际分配给本极的调制功率，F_PLIM1为极1功率超上下限范围指示信号；极2的直流功率为P2，直流电压为U2，输送功率上下限分别为P_max2和P_min2(合称为P_LIM2)，ΔP2_order为待分配的调制功率，ΔP2为实际分配给本极的调制功率，F_PLIM2为极2功率超上下限范围指示信号。

一种直流附加控制的调制功率分配方法实现步骤如下：

(1)获取直流系统双极的控制模式信号和运行状态信号；

(2)对上述双极的控制模式信号和运行状态信号进行判断：若双极中只有一极运行，采用策略一进行功率分配；若双极均运行，且一极为双极功率控制模式，另外一极为单极电流控制或单极功率控制模式，采用策略二或策略三进行功率分配；若双极均运行，且双极均为双极功率控制模式，或一极为单极电流控制或单极功率控制模式，另外一极为单极电流控制或单极功率控制模式，采用策略二进行功率分配。

策略一包括以下步骤：

(1.1)将P_mod全部分配给运行极，转至步骤(1.2)；

(1.2)判断分配后极的功率是否小于其功率下限，如果否，待分配的调制功率为：ΔP_order＝P_mod，转至步骤(1.3)；如果是，等分配的调制功率为：ΔP_order＝P_LIM-P，转至步骤(1.3)；

(1.3)判断分配后接地极电流的大小是否小于I_ELLIM，如果是，ΔP＝ΔP_order，功率分配结束；如果否，ΔP＝UI_ELLIM-P，功率分配结束。

策略二包括以下步骤：

(2.1)将调制功率按照与电压成正比，保证双极变化的电流相同的原则进行P_mod在两极间的分配， ${\mathrm{\ΔP}1}_{\mathrm{order}}=P_{\mathrm{mod}}-{\mathrm{\ΔP}2}_{\mathrm{order}}=\frac{P_{\mathrm{mod}}}{U1+U2}U1,$ F_PLIM1＝F_PLIM2＝0，转至步骤(2.2)；

(2.2)判断分配后极1的功率是否在其上下限P_LIM1范围内，如果是，极1待分配的调制功率为ΔP1_order＝P_mod-ΔP2_order，转至步骤(2.3)，如果否，置F_PLIM1＝1，转至步骤(2.4)；

(2.3)判断分配后极2的功率是否在其功率上下限P_LIM2范围内，如果是，极2待分配的调制功率为ΔP2_order＝P_mod-ΔP1_order，转至步骤(2.6)，如果否，置F_PLIM2＝1，转至步骤(2.5)；

(2.4)极1待分配的调制功率为ΔP1_order＝P_LIM1-P1，判断F_PLIM2是否等于1，如果是，转至步骤(2.6)，如果否，将剩余的功率分配给极2，转至步骤(2.3)；

(2.5)极2待分配的调制功率为ΔP2_order＝P_LIM2-P2，判断F_PLIM1是否等于1，如果是，转至步骤(2.6)，如果否，将剩余的功率分配给极1，转至步骤(2.2)；

(2.6)判断分配后接地极电流的大小是否小于I_ELLIM，如果是，ΔPi＝ΔPi_order(i＝1,2)，功率分配结束；如果否，转至步骤(2.7)；

(2.7)比较与的大小，如果前者大于后者，则ΔP2＝ΔP2_order，功率分配结束；如果后者大于前者，则ΔP1＝ΔP1_order，功率分配结束。

策略三包括以下步骤：

(3.1)判断P_mod是否大于0，如果否，转至步骤(3.2)；如果是，转至步骤(3.3)；

(3.2)判断极1直流电流I1和极2直流电流I2的大小关系，如果I1>I2，将P_mod全部分配给极1，转至步骤(3.5)；如果I1≤I2，转至步骤(3.4)；

(3.3)判断极1直流电流I1和极2直流电流I2的大小关系，如果I1<I2，将P_mod全部分配给极1，转至步骤(3.5)；如果I1≥I2，转至步骤(3.4)；

(3.4)判断I_EL和I_ELLIM的大小，如果I_EL<I_ELLIM，将P_mod全部分配给极1，转至步骤(3.5)；如果I_EL＝I_ELLIM，转策略二；

(3.5)判断分配后极1的功率是否在其功率上下限P_LIM1范围内，如果是，极1待分配的调制功率为ΔP1_order＝P_mod，ΔP2_order＝0，转至步骤(3.8)，如果否，转至步骤(3.6)；

(3.6)极1待分配的调制功率为ΔP1_order＝P_LIM1-P1，将剩余的功率分配给极2，转至步骤(3.7)；

(3.7)判断分配后极2的功率是否小于其功率下限，如果否，极2待分配的调制功率为ΔP2_order＝P_mod-ΔP1，转至步骤(3.8)，如果是，极2待分配的调制功率为ΔP2_order＝P_min2-P2，转至步骤(3.8)；

(3.8)判断分配后接地极电流的大小是否小于I_ELLIM，如果是，ΔPi＝ΔPi_order(i＝1,2)，功率分配结束；如果否，转至步骤(3.9)；

(3.9)比较与的大小，如果前者大于后者，则ΔP2＝ΔP2_order，转策略二，Pi＝Pi+ΔPi(i＝1,2)，P_mod＝P_mod-ΔP1-ΔP2；如果后者大于前者，则ΔP1＝ΔP1_order，转策略二，Pi＝Pi+ΔPi(i＝1,2)，P_mod＝P_mod-ΔP1-ΔP2。

上述方法中，当双极均运行，一极为双极功率控制模式(极1)，另外一极为单极功率控制或单极电流控制模式(极2)时，按照策略二还是策略三进行功率分配，根据极2的系统状态以及所连交流电网的潮流分布、系统稳定所决定。

本发明方法也适用于直流附加控制的调制功率在多极直流系统的各极间的分配。

本发明的有益效果：本发明提供一种新的直流附加控制的调制功率分配方法，充分利用直流系统功率的快速可控性，将调制功率在直流系统各极间合理分配，最大化满足功率调制要求，解决多切机和多切负荷的问题，同时在分配过程中考虑接地极电流的变化对系统运行的影响，最大程度保证直流系统本身和电网运行的安全。

附图说明

图1为直流附加控制调制功率分配策略选择示意图；

图2为分配策略一逻辑流程示意图；

图3为分配策略二逻辑流程示意图；

图4为分配策略三逻辑流程示意图。

具体实施方式

以下将结合附图，对本发明的技术方案进行详细说明，以功率调制要求减小功率为例，其中，P_mod为直流附加控制需要调制的功率量，I_ELLIM为接地极限制电流。如果双极中只有一极运行，运行极的直流功率为P，直流电压为U，输送功率上下限分别为P_max和P_min(合称为P_LIM)，ΔP_order为待分配的调制功率，ΔP为实际分配给本极的调制功率；如果双极都运行，则双极分别称为极1和极2，极1的直流功率为P1，直流电压为U1，输送功率上下限分别为P_max1和P_min1(合称为P_LIM1)，ΔP1_order为待分配的调制功率，ΔP1为实际分配给本极的调制功率，F_PLIM1为极1功率超上下限范围指示信号；极2的直流功率为P2，直流电压为U2，输送功率上下限分别为P_max2和P_min2(合称为P_LIM2)，ΔP2_order为待分配的调制功率，ΔP2为实际分配给本极的调制功率，F_PLIM2为极2功率超上下限范围指示信号。功率分配过程中接地极电流限制值不低于分配前的水平。

如图1所示，首先获取直流系统双极的控制模式信号和运行状态信号，根据处于运行的极的个数和相应的控制模式进行功率分配策略的选择，如果双极中只有一极运行，按策略一进行功率分配，如图2所示：

(1.1)将P_mod全部分配给运行极，转至步骤(1.2)；

(1.2)判断分配后极的功率是否小于其功率下限，如果否，待分配的调制功率为：ΔP_order＝P_mod，转至步骤(1.3)；如果是，等分配的调制功率为：ΔP_order＝P_min-P，转至步骤(1.3)；

(1.3)判断分配后接地极电流的大小是否小于I_ELLIM，如果是，ΔP＝ΔP_order，功率分配结束；如果否，ΔP＝UI_ELLIM-P，功率分配结束。

如果双极均运行，且一极为双极功率控制模式(称为极1)，另外一极为单极电流控制或单极功率控制模式(称为极2)，具体实施时一般需要考虑极2目前实际的功率水平、是否有功率或电流限制、实际的设备运行情况，所连交流电网的强弱，稳定特性，尤其是两极分别接入不同的电网时特别需要考虑，来决定按照策略二还是策略三执行，原则上如果极2自身直流系统和连接的交流电网条件允许，优先选择按策略二执行。本实例中按照策略三进行功率分配，如图4所示：

(3.1)判断极1直流电流I1和极2直流电流I2的大小关系，如果I1>I2，将P_mod全部分配给极1，转至步骤(3.3)；如果I1≤I2，转至步骤(3.2)；

(3.2)判断I_EL和I_ELLIM的大小，如果I_EL<I_ELLIM，将P_mod全部分配给极1，转至步骤(3.3)；如果I_EL＝I_ELLIM，转策略二；

(3.3)判断分配后极1的功率是否小于其功率下限，如果否，极1待分配的调制功率为ΔP1_order＝P_mod，ΔP2_order＝0，转至步骤(3.6)，如果是，转至步骤(3.4)；

(3.4)极1待分配的调制功率为ΔP1_order＝P_min1-P1，将剩余的功率分配给极2，转至步骤(3.5)；

(3.5)判断分配后极2的功率是否小于其功率下限，如果否，极2待分配的调制功率为ΔP2_order＝P_mod-ΔP1，转至步骤(3.6)，如果是，极2待分配的调制功率为ΔP2_order＝P_min2-P2，转至步骤(3.6)；

(3.6)判断分配后接地极电流的大小是否小于I_ELLIM，如果是，ΔPi＝ΔPi_order(i＝1,2)，功率分配结束；如果否，转至步骤(3.7)；

(3.7)比较与的大小，如果前者大于后者，则ΔP2＝ΔP2_order，转策略二，Pi＝Pi+ΔPi(i＝1,2)，P_mod＝P_mod-ΔP1-ΔP2；如果后者大于前者，则ΔP1＝ΔP1_order，转策略二，Pi＝Pi+ΔPi(i＝1,2)，P_mod＝P_mod-ΔP1-ΔP2。

如果双极均为双极功率控制模式或一极为单极电流控制或单极功率控制模式，另外一极为单极电流控制或单极功率控制模式，任一极称为极1，另外一极称为极2，按照策略二进行功率分配，如图3所示：

(2.1)将调制功率按照与电压成正比，保证双极变化的电流相同的原则进行P_mod在两极间的分配， ${\mathrm{\&Delta;P}1}_{\mathrm{order}}=P_{\mathrm{mod}}-{\mathrm{\&Delta;P}2}_{\mathrm{order}}=\frac{P_{\mathrm{mod}}}{U1+U2}U1,$ F_PLIM1＝F_PLIM2＝0，转至步骤(2.2)；

(2.2)判断分配后极1的功率是否大于等于其下限P_min1，如果是，极1待分配的调制功率为ΔP1_order＝P_mod-ΔP2_order，转至步骤(2.3)，如果否，置F_PLIM1＝1，转至步骤(2.4)；

(2.3)判断分配后极2的功率是否大于等于其下限P_min2，如果是，极2待分配的调制功率为ΔP2_order＝P_mod-ΔP1_order，转至步骤(2.6)，如果否，置F_PLIM2＝1，转至步骤(2.5)；

(2.4)极1待分配的调制功率为ΔP1_order＝P_min1-P1，判断F_PLIM2是否等于1，如果是，转至步骤(2.6)，如果否，将剩余的功率分配给极2，转至步骤(2.3)；

(2.5)极2待分配的调制功率为ΔP2_order＝P_min2-P2，判断F_PLIM1是否等于1，如果是，转至步骤(2.6)，如果否，将剩余的功率分配给极1，转至步骤(2.2)；

(2.6)判断分配后接地极电流的大小是否小于IELLIM，如果是，ΔPi＝ΔPi_order(i＝1,2)，功率分配结束；如果否，转至步骤(2.7)；

(2.7)比较与的大小，如果前者大于后者，则ΔP2＝ΔP2_order，功率分配结束；如果后者大于前者，则ΔP1＝ΔP1_order，功率分配结束。

Claims (7)

1.一种直流附加控制的调制功率分配方法，其特征在于：

(1)获取直流系统双极的控制模式信号和运行状态信号；

(2)对上述双极的控制模式信号和运行状态信号进行判断：若双极中只有一极运行，采用策略一进行功率分配；若双极均运行，且一极为双极功率控制模式，另外一极为单极电流控制或单极功率控制模式，采用策略二或策略三进行功率分配；若双极均运行，且双极均为双极功率控制模式，或一极为单极电流控制或单极功率控制模式，另外一极为单极电流控制或单极功率控制模式，采用策略二进行功率分配；其中，策略一是将调制功率全部分配给运行极，策略二是将调制功率按电压比在双极间分配，策略三是将调制功率优先分配给处于双极功率控制模式的极，若不能满足调制要求，将剩余功率由另外一极承担。

2.如权利要求1所述的一种直流附加控制的调制功率分配方法，其特征在于，设P_mod为直流附加控制的调制功率，I_ELLIM为接地极限制电流；如果双极中只有一极运行，运行极的直流功率为P，直流电压为U，输送功率上下限分别为P_max和P_min(合称为P_LIM)，ΔP_order为待分配的调制功率，ΔP为实际分配给本极的调制功率；如果双极都运行，则双极分别称为极1和极2，极1的直流功率为P1，直流电压为U1，输送功率上下限分别为P_max1和P_min1(合称为P_LIM1)，ΔP1_order为待分配的调制功率，ΔP1为实际分配给本极的调制功率，F_PLIM1为极1功率超上下限范围指示信号；极2的直流功率为P2，直流电压为U2，输送功率上下限分别为P_max2和P_min2(合称为P_LIM2)，ΔP2_order为待分配的调制功率，ΔP2为实际分配给本极的调制功率，F_PLIM2为极2功率超上下限范围指示信号。

3.如权利要求1所述的一种直流附加控制的调制功率分配方法，其特征在于，策略一包括以下步骤：

(1.1)将P_mod全部分配给运行极，转至步骤(1.2)；

(1.2)判断分配后极的功率是否小于其功率下限，如果否，待分配的调制功率为：ΔP_order＝P_mod，转至步骤(1.3)；如果是，等分配的调制功率为：ΔP_order＝P_LIM-P，转至步骤(1.3)；

(1.3)判断分配后接地极电流的大小是否小于I_ELLIM，如果是，ΔP＝ΔP_order，功率分配结束；如果否，ΔP＝UI_ELLIM-P，功率分配结束。

4.如权利要求1所述的一种直流附加控制的调制功率分配方法，如果双极中有一极处于双极功率控制模式，该极称为极1，另外一极称为极2；如果双极均为双极功率控制模式或一极为单极电流控制或单极功率控制模式，另外一极为单极电流控制或单极功率控制模式，任一极称为极1，另外一极称为极2，其特征在于，策略二包括以下步骤：

(2.1)将调制功率按照与电压成正比，保证双极变化的电流相同的原则进行P_mod在两极间的分配， ${\mathrm{\&Delta;P}1}_{\mathrm{order}}=P_{\mathrm{mod}}-{\mathrm{\&Delta;P}2}_{\mathrm{order}}=\frac{P_{\mathrm{mod}}}{U1+U2}U1,$ F_PLIM1＝F_PLIM2＝0，转至步骤(2.2)；

(2.2)判断分配后极1的功率是否在其上下限P_LIM1范围内，如果是，极1待分配的调制功率为ΔP1_order＝P_mod-ΔP2_order，转至步骤(2.3)，如果否，置F_PLIM1＝1，转至步骤(2.4)；

(2.3)判断分配后极2的功率是否在其功率上下限P_LIM2范围内，如果是，极2待分配的调制功率为ΔP2_order＝P_mod-ΔP1_order，转至步骤(2.6)，如果否，置F_PLIM2＝1，转至步骤(2.5)；

(2.4)极1待分配的调制功率为ΔP1_order＝P_LIM1-P1，判断F_PLIM2是否等于1，如果是，转至步骤(2.6)，如果否，将剩余的功率分配给极2，转至步骤(2.3)；

(2.5)极2待分配的调制功率为ΔP2_order＝P_LIM2-P2，判断F_PLIM1是否等于1，如果是，转至步骤(2.6)，如果否，将剩余的功率分配给极1，转至步骤(2.2)；

(2.6)判断分配后接地极电流的大小是否小于I_ELLIM，如果是，ΔPi＝ΔPi_order(i＝1,2)，功率分配结束；如果否，转至步骤(2.7)；

(2.7)比较与的大小，如果前者大于后者，则ΔP2＝ΔP2_order，功率分配结束；如果后者大于前者，则ΔP1＝ΔP1_order，功率分配结束。

5.如权利要求1所述的一种直流附加控制的调制功率分配方法，处于双极功率控制模式的极称为极1，另外一极称为极2，其特征在于，策略三包括以下步骤：

(3.1)判断P_mod是否大于0，如果否，转至步骤(3.2)；如果是，转至步骤(3.3)；

(3.2)判断极1直流电流I1和极2直流电流I2的大小关系，如果I1>I2，将P_mod全部分配给极1，转至步骤(3.5)；如果I1≤I2，转至步骤(3.4)；

(3.3)判断极1直流电流I1和极2直流电流I2的大小关系，如果I1<I2，将P_mod全部分配给极1，转至步骤(3.5)；如果I1≥I2，转至步骤(3.4)；

(3.4)判断I_EL和I_ELLIM的大小，如果I_EL<I_ELLIM，将P_mod全部分配给极1，转至步骤(3.5)；如果I_EL＝I_ELLIM，转策略二；

(3.5)判断分配后极1的功率是否在其功率上下限P_LIM1范围内，如果是，极1待分配的调制功率为ΔP1_order＝P_mod，ΔP2_order＝0，转至步骤(3.8)，如果否，转至步骤(3.6)；

(3.6)极1待分配的调制功率为ΔP1_order＝P_LIM1-P1，将剩余的功率分配给极2，转至步骤(3.7)；

(3.7)判断分配后极2的功率是否小于其功率下限，如果否，极2待分配的调制功率为ΔP2_order＝P_mod-ΔP1，转至步骤(3.8)，如果是，极2待分配的调制功率为ΔP2_order＝P_min2-P2，转至步骤(3.8)；

(3.8)判断分配后接地极电流的大小是否小于I_ELLIM，如果是，ΔPi＝ΔPi_order(i＝1,2)，功率分配结束；如果否，转至步骤(3.9)；

(3.9)比较与的大小，如果前者大于后者，则ΔP2＝ΔP2_order，转策略二，Pi＝Pi+ΔPi(i＝1,2)，P_mod＝P_mod-ΔP1-ΔP2；如果后者大于前者，则ΔP1＝ΔP1_order，转策略二，Pi＝Pi+ΔPi(i＝1,2)，P_mod＝P_mod-ΔP1-ΔP2。

6.如权利要求1所述的一种直流附加控制的调制功率分配方法，其特征在于，当双极均运行，一极为双极功率控制模式(极1)，另外一极为单极功率控制或单极电流控制模式(极2)时，按照策略二还是策略三进行功率分配，根据极2的系统状态以及所连交流电网的潮流分布、系统稳定所决定。

7.如权利要求1所述的一种直流附加控制的调制功率分配方法，其特征在于，所述方法适用于直流附加控制的调制功率在多极直流系统的各极间的分配。